解淀粉芽孢桿菌在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用

■胡 聰 李仲玄 斯大勇 張日俊

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)飼料生物技術(shù)實驗室，北京100193)

解淀粉芽孢桿菌（Bacillus amyloliquefaciens）與枯草芽孢桿菌親緣性很近，廣泛存在于自然環(huán)境中，在條件適宜情況下能夠迅速繁殖、生長，是土壤、植物根際的重要微生物種群；在條件不適宜情況下能夠產(chǎn)生芽孢進入休眠狀態(tài)，以應(yīng)對惡劣環(huán)境。

解淀粉芽孢桿菌是枯草芽孢桿菌的一個亞種，該亞種DNA中G+C含量、DNA-DNA雜交（僅有15%相同）以及產(chǎn)α-淀粉酶能力均與枯草芽孢桿菌有較大差異，故將該亞種升格為單獨的菌種，命名為解淀粉芽孢桿菌。解淀粉芽孢桿菌在代謝過程中能夠產(chǎn)生大量的酶類[1]，尤其是α-淀粉酶[2]；大量蛋白類[3]、脂肽類[4-5]抑菌物質(zhì)；以及有免疫、抗氧化作用的活性物質(zhì)，故而受到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。

目前，解淀粉芽孢桿菌以其高效、安全的抑菌特性[6]，被廣泛應(yīng)用于生物除污[7-8]和植物促生[9-12]，其主要機理是降解自然界中的有毒物質(zhì)作為碳源，進化被污染的土壤和河流湖泊；在植物根部定植，保護植物不受致病菌侵染，誘導(dǎo)植株產(chǎn)生抗病性等[11]；但在畜禽養(yǎng)殖方面，解淀粉芽孢桿菌的利用正處于起步階段，總結(jié)而言主要集中在以下五個方面。

1 增值飼料原料

解淀粉芽孢桿菌以其高效的產(chǎn)酶特性，用于發(fā)酵飼料原料，可以改善飼料適口性、增加飼料營養(yǎng)成分，提高飼料利用率。Cai等[13]利用解淀粉芽孢桿菌HZ-12發(fā)酵大豆，可以產(chǎn)870 mg/kg α-葡萄糖苷酶抑制物脫氧野尻霉素（Deoxynojiri-mycin，DNJ），同時可以提高大豆的抗凝活性、抗氧化活性以及總氮含量，減少還原性多糖含量，總體提高大豆的營養(yǎng)價值。劉旭輝等[14]從豆豉中篩選得到一株適用于豆粕發(fā)酵、產(chǎn)蛋白酶豐富的解淀粉芽孢桿菌T1，在豆粕發(fā)酵培養(yǎng)基中培養(yǎng)，上清液蛋白酶活性可達1 683.99 U。付文娟等[15]利用解淀粉芽孢桿菌GCD-2發(fā)酵豆粕，其肽含量由2.24%提高到19.12%，GCD-2可以高效降解豆粕中的大分子蛋白，有利于提高豆粕的營養(yǎng)效價及飼用價值。石儉[16]利用多株解淀粉芽孢桿菌復(fù)合菌劑發(fā)酵玉米芯，玉米芯粗蛋白質(zhì)提高了137%，淀粉含量提高了571%，粗脂肪提高了96%，粗纖維降低了16.7%。發(fā)酵玉米芯飼喂獺兔和肉鴨，獺兔平均增重成本降低了12.40%（P＜0.05），肉鴨增重成本降低了39.24%（P＜0.05），同時發(fā)酵玉米芯增加了動物腸道中各種消化酶及有益菌含量，降低有害菌以及糞便中營養(yǎng)物質(zhì)含量，從而提高飼料報酬率。Supriyati等[17]用解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵米糠，可以顯著降低其粗纖維含量，將發(fā)酵米糠添加到肉雞飼料中，提高了肉雞15%的飼料轉(zhuǎn)化率。

2 提高生產(chǎn)性能

動物腸道中存在大量微生物，給機體提供營養(yǎng)素和酶類，可從動物腸道提取益生菌開發(fā)利用[18-20]，更多的研究集中在將解淀粉芽孢桿菌作為飼料添加劑飼喂畜禽，可分為單菌制劑和復(fù)合菌制劑。①單菌制劑：楊敏馨等[21]在肉雞日糧中添加 500 mg/kg的解淀粉芽孢桿菌ES-2，可顯著提高肉雞屠宰性能，提高肉雞胸肌率、胸肌宰后24 h的pH值、肌肉T-AOC水平和T-SOD活力，降低腹脂率。卞麗娟[20]在肉雞飼糧中添加108CFU/g解淀粉芽孢桿菌Y可以顯著提高了肉雞的總增重、平均日采食量和平均日增重（P＜0.05），降低了耗料增重比和死亡率（P＜0.05）。李艷娟[22]在Cobb肉雞中添加200 g/t（有效活菌數(shù)2.0×1010CFU/g）解淀粉芽孢桿菌TL時發(fā)現(xiàn)，肉雞平均體重提高13.04%，料肉比降低19.80%，總體提升飼料轉(zhuǎn)化率。Ahmed等[23]試驗發(fā)現(xiàn)，添加20 g/kg的解淀粉芽孢桿菌KB3飼喂肉雞，平均日增重可提高12.3%，平均日采食量提高4.08%。Wang等[24]在仔豬飼料中添加2×108CFU/kg的解淀粉芽孢桿菌可以顯著提高仔豬日增重。曹廣添等[25]在健康肉雞（Ross308）日糧中添加100 mg/kg解淀粉芽孢桿菌GCMCC9384，顯著提高了1～42日齡肉雞的平均日增重（P＜0.05），顯著降低了1～21日齡肉雞的飼料增重比（P＜0.05），整體提高了飼料轉(zhuǎn)化率。②復(fù)合菌制劑：Cai等[26]給仔豬飼喂1.5×105CFU/g的復(fù)合解淀粉芽孢桿菌制劑，可以顯著增加腸絨毛長度，促進其消化吸收，進而提高仔豬生長性能；同時能夠降低氨排放，提高蛋白利用率。Gabriele等[27]將三株解淀粉芽孢桿菌制成的復(fù)合活菌劑（7.5×107CFU/kg）用于肉雞育肥，效果極好。也有部分研究解淀粉芽孢桿菌與抗生素的作用對比：李艷娟[22]在Cobb肉雞中進行益生菌組與抗生素組對比試驗，結(jié)果顯示促進生長作用益生菌組與金霉素組的效果持平。曹廣添等[25]對比解淀粉芽孢桿菌與抗生素（硫酸黏桿菌素和桿菌肽鋅，比例1∶1）飼喂效果，兩組無顯著差異。Gabriele等[27]研究的復(fù)合菌制劑可以與甲基鹽霉素、馬渡霉素及鹽霉素等抗生素共同飼喂，無頡頏作用。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，Saputra等[28]研究發(fā)現(xiàn)，用可表達木聚糖酶的解淀粉芽孢桿菌R8喂魚可以顯著提高魚增重、飼料利用率。李衛(wèi)芬等[29]在餌料中添加1×105CFU/kg復(fù)合芽孢桿菌制劑（枯草芽孢桿菌和解淀粉芽孢桿菌，比例1∶1），能夠顯著提高草魚日增重52.93%（P＜0.01），降低死亡率25.58%（P＜0.01）。而Silva等[30]用不同濃度梯度的解淀粉芽孢桿菌活菌制劑飼喂羅非魚時發(fā)現(xiàn)，不同處理組間，羅非魚的增重沒有顯著差異，但飼喂高劑量益生菌（107CFU/g）的羅非魚血紅蛋白及血糖含量降低，腸道消化吸收能力增強。

3 增強免疫力

解淀粉芽孢桿菌以其獨特的免疫活性，可以抵御許多病原菌的感染，被視為畜禽養(yǎng)殖業(yè)的寵兒。研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加解淀粉芽孢桿菌可以顯著提高機體抗氧化活性及免疫力[23-24,28,31-32]。楊敏馨等[21]在飼糧中添加108CFU/g解淀粉芽孢桿菌Y可提高肉雞血清總蛋白、白蛋白和球蛋白水平，降低血清尿素氮、脂多糖和丙二醛水平，提高肉雞對氮的利用效率、腸道屏障功能和抗氧化能力。李艷娟[22]試驗顯示，飼喂解淀粉芽孢桿菌TL可以提高肉雞21日齡脾臟指數(shù)13.04%（P＜0.05），胸腺指數(shù)23.96%（P＜0.05），這表明，解淀粉芽孢桿菌可以有效地刺激和維持肉雞免疫器官等生長發(fā)育，且在肉雞生長前期對免疫器官增重的促進作用明顯。曹廣添等[25]在肉雞日糧中添加100 mg/kg解淀粉芽孢桿菌，肉雞血清總蛋白含量提高16.6%（P＜0.05），血清IgG、IgM含量均顯著高于對照組。李衛(wèi)芬等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在草魚餌料中添加復(fù)合芽孢桿菌制劑，草魚腸黏膜超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性分別提高了38.01%（P＜0.01）、41.44%（P＜0.01）和19.56%（P＜0.01），同時改善了養(yǎng)殖水質(zhì)和草魚腸黏膜抗氧化功能。計堅[33]研究發(fā)現(xiàn)，解淀粉芽孢桿菌SC06可以通過絲裂原活化蛋白激酶（MAPKs）減輕腸毒性大腸桿菌（ETEC）誘導(dǎo)的IPEC-1細胞炎癥反應(yīng)，同時可有效介導(dǎo)巨噬細胞分型，從而發(fā)揮相關(guān)免疫功能。但也有文獻表示，在體外有強抑菌活性的菌株，制成凍干粉后拌入飼料飼喂肉仔雞沒有期待的防病治病效果[34]。

4 改善腸道微生態(tài)環(huán)境

解淀粉芽孢桿菌在代謝過程中可以產(chǎn)生大量抗菌物質(zhì)[35-36]，能夠特異性抑制畜禽體內(nèi)有害菌生長，改善腸道環(huán)境，調(diào)節(jié)動物腸道健康。卞麗娟[20]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂解淀粉芽孢桿菌可以抑制肉雞盲腸內(nèi)容物中大腸桿菌的生長，促進乳酸菌的生長，提高乳酸菌/大腸桿菌的比值，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)。石儉[16]通過測定獺兔和肉鴨糞便中常見菌數(shù)量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)解淀粉芽孢桿菌發(fā)酵的玉米芯飼料可以平衡供試動物腸道菌群結(jié)構(gòu)并抑制致病菌的增殖，獺兔糞便中大腸桿菌數(shù)量減少25.47%，乳酸菌提高33.28%、雙歧桿菌提高了24.77%，芽孢桿菌增加13.13%；在肉鴨的飼喂效果中，糞便中大腸桿菌數(shù)量減少24.81%，乳酸菌提高23.43%、雙歧桿菌提高了17.63%，芽孢桿菌增加24.00%。Lei等[37]以愛拔益加肉雞為模型動物，研究復(fù)合解淀粉芽孢桿菌可以顯著降低盲腸大腸桿菌數(shù)量，顯著提高乳酸菌數(shù)量，維持腸道微生態(tài)穩(wěn)定。給育肥豬飼喂解淀粉芽孢桿菌SC06，可以顯著提高腸道中的厚壁菌比例（P＜0.05），同時顯著降低擬桿菌和變形菌比例（P＜0.05）[23]。還有部分研究則稱在肉雞日糧中添加解淀粉芽孢桿菌可以增加肉雞盲腸產(chǎn)揮發(fā)性短鏈脂肪酸的菌群數(shù)量，減少了有害菌的數(shù)量，有利于宿主生長[22]。

解淀粉芽孢桿菌不僅可以調(diào)節(jié)動物腸道菌群數(shù)量和結(jié)構(gòu)，也可以通過改變其腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，進而影響畜禽腸道微生態(tài)環(huán)境。有研究稱解淀粉芽孢桿菌Y可以提高肉雞空腸和回腸的絨毛高度和絨毛高度與隱窩深度比值，改善小腸絨毛結(jié)構(gòu)[20]。在肉雞日糧中添加解淀粉芽孢桿菌TL能夠提高肉雞盲腸和回腸絨毛高度和 VH/CD（絨毛長度/隱窩深度）值，降低隱窩深度，增強機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收能力，使腸上皮細胞成熟率升高，分泌功能增強[22]。曹廣添等[25]用解淀粉芽孢桿菌飼喂肉雞，顯著提高了28日齡肉雞回腸體重校正長度（P＜0.05），顯著增加了14、28日齡肉雞小腸相對腸重（P＜0.05）和14、21、28日齡肉雞回腸的絨毛高度（P＜0.05）。

5 降低養(yǎng)殖污染

在畜禽日糧中添加解淀粉芽孢桿菌，可以減少畜禽糞便中氮、磷化合物等的排放，減少糞污對養(yǎng)殖環(huán)境的污染。在日糧中添加解淀粉芽孢桿菌可以顯著降低雞糞中硫化氫含量[23]；添加解淀粉芽孢桿菌T6可以降低肉雞5.3%～41.9%磷排放，7.1%～30%鈣排放[38]；添加解淀粉芽孢桿菌KB3可以顯著降低肉雞排泄物中有害氣體含量[23]。

解淀粉芽孢桿菌可有效降解飼養(yǎng)環(huán)境中的一些有毒物質(zhì)，利用有機污染物作為主要碳源，或是抑制畜舍環(huán)境中的有害微生物生長，達到改善畜禽舍環(huán)境的目的。譚文捷等[39]發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌能夠降解水中的丁草胺，Chang等[40]發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌ASAG1能夠降解飼料中常出現(xiàn)的霉菌毒素（赭曲霉毒素A），Prema等[41]發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌能夠降解聚乳酸薄膜，Lu等[42]發(fā)現(xiàn)解淀粉芽孢桿菌能夠降解苯酚。在豬排泄物中噴灑解淀粉芽孢桿菌制劑可降低糞尿發(fā)酵過程中NH3、H2S、SO2的產(chǎn)生，降低豬舍臭氣產(chǎn)生，改善豬舍環(huán)境[43]。利用復(fù)合解淀粉芽孢桿菌制劑處理牛糞堆肥，可以使堆肥更快達到腐熟，提高堆肥纖維素酶活性水平和峰值[44]。對肉雞舍空氣噴灑解淀粉芽孢桿菌復(fù)合制劑能夠有效抑制舍內(nèi)空氣中大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長[45]。將解淀粉芽孢桿菌添加在墊料中可降解墊料內(nèi)的有機物質(zhì)，有效抑制墊料內(nèi)革蘭氏陰性菌生長，從而提高墊料質(zhì)量，改善畜禽舍環(huán)境[46]。

6 結(jié)語

解淀粉芽孢桿菌在代謝過程中可以產(chǎn)生豐富的酶類和具有特異性抗菌性的蛋白、脂肽類物質(zhì)，被廣泛的應(yīng)用于植物病蟲害防治。在畜禽養(yǎng)殖業(yè)方面，解淀粉芽孢桿菌的應(yīng)用雖處于起步階段，但其在發(fā)酵飼料原料、提高動物生產(chǎn)性能、增強機體免疫力、改善腸道微生態(tài)環(huán)境以及降低養(yǎng)殖污染方面發(fā)揮了重要作用。目前，對于解淀粉芽孢桿菌菌體及代謝產(chǎn)物在動物消化道內(nèi)發(fā)揮作用的途徑，與畜禽腸道內(nèi)共生菌的互作關(guān)系，調(diào)節(jié)免疫功能的機理等方面的研究還有待進一步的開展。