凝結(jié)芽孢桿菌的生物學(xué)特性及在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

◆作者：王曉佳

凝結(jié)芽孢桿菌 (Bacillus coagulans)能夠抑制腸道致病菌，維持腸道菌群平衡，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化，降低動(dòng)物腹瀉，是一種新型飼用益生菌。隨著飼料中禁止添加促生長(zhǎng)藥物抗生素日程的臨近，飼料行業(yè)中有關(guān)替抗方法的研究加速，其中微生態(tài)制劑的應(yīng)用就是主要方向之一。凝結(jié)芽孢桿菌作為新開(kāi)發(fā)出的飼用微生態(tài)制劑，以其良好的抗逆性、產(chǎn)乳酸抑菌性、安全性等綜合優(yōu)勢(shì)，備受廣大研究者的關(guān)注。

1 凝結(jié)芽孢桿菌的生物學(xué)特性

凝結(jié)芽孢桿菌，不僅具有調(diào)節(jié)腸道內(nèi)菌群平衡、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝和利用、提高免疫力等保健特性，更重要的是具有耐高溫、耐酸和耐膽鹽等高抗逆性特點(diǎn)。姚勇芳（2017）研究表明凝結(jié)芽孢桿菌在 pH 值為 2～6 及0.2%～1.4%豬膽鹽溶液環(huán)境中存活率超過(guò)100%。汪攀（2017）研究也表明凝結(jié)芽孢桿菌在pH 2.5 的模擬胃液中處理12 h 存活率為71.9%，在膽鹽濃度為0.3%的模擬腸液中處理12 h，存活率為84.4%。其還能在50～55℃溫度條件下生產(chǎn)穩(wěn)定高效的高光學(xué)純度L- 乳酸。盧濤等（2002）研究某凝結(jié)芽孢桿菌能在55℃生長(zhǎng)并能分泌α- 淀粉酶，其發(fā)酵液經(jīng)90℃處理60min，酶活性仍保持在90%以上。以上研究皆表明凝結(jié)芽孢桿菌具有耐高溫、耐酸和耐膽鹽等特點(diǎn)，因?yàn)槟Y(jié)芽孢桿菌可以形成芽孢，進(jìn)入胃腸道系統(tǒng)后，以芽孢的形式存在，對(duì)胃酸有很強(qiáng)的抵抗力，不易失活，所以在胃腸道系統(tǒng)中可以很好的發(fā)揮其生物學(xué)特性。除此之外，凝結(jié)芽孢桿菌菌株還具有廣譜抗菌性。其最佳抑菌發(fā)酵時(shí)間為18 h，在最適溫度37℃，最適pH=6.0 條件下具有最強(qiáng)的抑菌活性。抑菌產(chǎn)物對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌均有明顯的抑菌效果。它還能降低抗生素的殘留和耐藥性，并能產(chǎn)生多種維生素、酶，可有效地提高飼料轉(zhuǎn)化率和利用率。金迅（2018）研究表明某凝結(jié)芽孢桿菌菌株對(duì)有害菌株 (金黃色葡萄球菌和大腸桿菌)具有一定抗菌活性，對(duì)青霉素、鏈霉素、四環(huán)素三種抗生素具有不同程度的耐藥性。張韻等（2017）從健康仔豬糞便中分離獲得凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)大腸桿菌K88、雞腸炎沙門(mén)菌、豬腸炎沙門(mén)菌、金黃色葡萄球菌、鼠傷寒沙門(mén)菌均表現(xiàn)出良好的抑菌作用，并具有良好黏附能力，其中對(duì)仔豬腸黏液的黏附率高達(dá)41.67%，菌株還均具有一定的蛋白酶、淀粉酶和纖維素酶產(chǎn)生能力。曹艷子（2017）研究表明凝結(jié)芽孢桿菌菌株有強(qiáng)抗逆性、營(yíng)養(yǎng)體對(duì)抗生素敏感且有強(qiáng)產(chǎn)酸能力，可產(chǎn)生乙酸、琥珀酸等多種有機(jī)酸。已有研究并未觀察到凝結(jié)芽孢桿菌具有毒性和產(chǎn)毒能力，臨床實(shí)驗(yàn)也未見(jiàn)不良臨床反應(yīng)報(bào)告。高書(shū)鋒等（2017）從健康豬腸道中分離出1 株對(duì)仔豬大腸桿菌和沙門(mén)菌有較強(qiáng)拮抗作用的凝結(jié)芽孢桿菌菌株，研究表明該菌株在人工胃液、人工腸液、豬膽鹽和80℃高溫表現(xiàn)出很強(qiáng)的耐受能力，急性毒性試驗(yàn)結(jié)果該菌株為無(wú)毒菌株。

綜上所述，凝結(jié)芽孢桿菌具有耐高溫、耐酸和耐膽鹽等高抗逆性特點(diǎn)。抑菌效果強(qiáng)，耐藥性低，并能產(chǎn)生多種維生素、酶和多種有機(jī)酸，安全無(wú)毒性，可做為良好的益生菌飼料添加劑。

2 凝結(jié)芽孢桿菌在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 不同劑量的凝結(jié)芽孢桿菌在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

日糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌可提高斷奶仔豬小腸道吸收轉(zhuǎn)運(yùn)能力及抗氧化能力,改善斷奶仔豬小腸內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)。吳夢(mèng)郡探究日糧中添加不同劑量（2×106cfu/g、2×107cfu/g）凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)斷奶仔豬小腸功能的影響，結(jié)果表明兩種劑量添加組與未添加對(duì)照組相比都可使仔豬血漿二胺氧化酶(DAO)活力顯著降低，回腸谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)的活力顯著增加，回腸及結(jié)腸腸球菌、雙歧桿菌數(shù)量均顯著升高，回腸黏膜水通道蛋白3(AQP3)，堿性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體(b0,+AT)、鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)載體1(SGLT-1)的mRNA 表達(dá)量均顯著增加。余魁研究結(jié)果同樣顯示添加不同劑量（2×106cfu/g、2×107cfu/g）凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)斷奶仔豬血漿超氧化物歧化酶(SOD)活性、空腸和回腸絨毛高度與隱窩深度的比值、回腸總蛋白(TP) 含量及 RNA 與 DNA 的比值均顯著提高。張?jiān)窖芯咳占Z中添加不同水平的凝結(jié)芽孢桿菌（2×106、2×107CFU/g）均顯著降低了斷奶仔豬的腹瀉率，提高了仔豬回腸內(nèi)容物中乳酸菌的數(shù)量，降低了回腸內(nèi)容物中梭菌的數(shù)量和磷酰乙醇銨的含量，提高了血漿中磷酸絲氨酸、胱氨酸、酪氨酸等多種氨基酸的含量。以上研究結(jié)果說(shuō)明日糧中添加不同劑量凝結(jié)芽孢桿菌都有提高斷奶仔豬的抗氧化能力，調(diào)節(jié)斷奶仔豬的腸道菌群，改善腸道黏膜形態(tài)結(jié)構(gòu)，降低仔豬的腹瀉率的作用。但是以上研究并沒(méi)有明確指出多少添加量更加實(shí)用合理。高書(shū)鋒研究飼糧中添加0.15%凝結(jié)芽孢桿菌制劑結(jié)果表明，飼糧中添加0.15%凝結(jié)芽孢桿菌制劑可提高斷奶仔豬生長(zhǎng)性能、降低糞樣致病菌數(shù)量、提高糞樣有益菌數(shù)量和改善養(yǎng)殖環(huán)境。仔豬平均日增質(zhì)量，平均日采食量，平均飼料增質(zhì)量均有所提高。糞樣大腸桿菌數(shù)量、沙門(mén)菌數(shù)量降低，乳酸菌數(shù)量提高，平均腹瀉率降低，糞樣氨氣含量和豬舍氨氣含量降低。這進(jìn)一步確定了在飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌能夠提高仔豬生長(zhǎng)性能，改善微生態(tài)菌群的效果，與之前的結(jié)論剛好一致。黃海強(qiáng)（2014）試驗(yàn)分別給仔豬添加0.1%、0.2%凝結(jié)芽孢桿菌制劑結(jié)果表明仔豬的毛色狀態(tài)和精神狀態(tài)指標(biāo)較未添加組均有所改善，0.2%組平均日增重最高，腹瀉率和死亡率也有所下降，在凝結(jié)芽孢桿菌添加量為0.2%的日糧中效果優(yōu)于添加量為0.1%的日糧。洪文（2016）研究飼料分別添加低、中、高劑量凝結(jié)芽孢桿菌 （以 0.5×108、2.5×108、12.5×108cfu/kg 飼料），結(jié)果表明高劑量組在日增重和料肉比上，顯著優(yōu)于低劑量組，腹瀉率上各組之間無(wú)顯著差異，數(shù)值上以高劑量組最優(yōu)。這說(shuō)明在動(dòng)物健康的條件下，有可能日糧中凝結(jié)芽孢桿菌添加劑量越高，作用效果越理想。但是也有結(jié)果正好相反，周映華（2012）研究顯示基礎(chǔ)日糧中添加0.05%凝結(jié)芽孢桿菌試驗(yàn)效果比添加0.1%凝結(jié)芽孢桿菌試驗(yàn)效果要好。出現(xiàn)不同的結(jié)果有可能是因?yàn)檠挎邨U菌菌株差別，凝結(jié)芽孢桿菌來(lái)源與質(zhì)量差異，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物個(gè)體不同，飼糧組成成分，飼養(yǎng)管理環(huán)境條件等多種因素造成的。

綜上所述，日糧中添加不同劑量的凝結(jié)芽孢桿菌，都有調(diào)節(jié)仔豬腸道菌群，促進(jìn)腸道發(fā)育的作用，也有改善仔豬生產(chǎn)性能的趨勢(shì)。有可能添加劑量越高，效果越顯著。

2.2 凝結(jié)芽孢桿菌與枯草芽孢桿菌組合使用對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的影響

王乙茹（2018）研究結(jié)果表明飼料單一添加凝結(jié)芽孢桿菌（2×106cfu/g）飼料干物質(zhì)與總能表觀消化率最高，豬生長(zhǎng)性能最佳，單一添加同樣劑量的枯草芽孢桿菌、或組合添加枯草芽孢桿菌與凝結(jié)芽孢桿菌,生長(zhǎng)性能沒(méi)有獲得進(jìn)一步改善。黃遵錫（2017）研究凝結(jié)芽孢桿菌與枯草芽孢桿菌組合使用,對(duì)28-56 d 斷奶仔豬生長(zhǎng)性能的影響。結(jié)果顯示單一添加凝結(jié)芽孢桿菌組、添加凝結(jié)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌組合的平均日增重指標(biāo)均顯著高于組合抗生素組和單一添加枯草芽孢桿菌組。單一添加凝結(jié)芽孢桿菌組料肉比指標(biāo)顯著低于其他三個(gè)處理組。仔豬對(duì)飼料的干物質(zhì)表觀消化率，凝結(jié)芽孢桿菌組高于枯草芽孢桿菌組。王志祥（2017）研究結(jié)果也表明單一添加凝結(jié)芽孢桿菌組和同時(shí)添加凝結(jié)芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌組合的試驗(yàn)組平均日增重指標(biāo)差異不顯著,均顯著高于抗生素組和枯草芽孢桿菌組。料肉比指標(biāo),凝結(jié)芽孢桿菌組顯著低于其他3 個(gè)處理組。凝結(jié)芽孢桿菌組仔豬對(duì)飼料的干物質(zhì)表觀消化率與抗生素組差異不顯著，均顯著高于枯草芽孢桿菌組。以上結(jié)果表明仔豬飼料在組合使用多種常規(guī)飼用抗生素的基礎(chǔ)上，單一添加飼用凝結(jié)芽孢桿菌能夠進(jìn)一步改善斷奶仔豬的生產(chǎn)性能。然而，單一添加枯草芽孢桿菌或添加凝結(jié)芽孢桿菌與枯草芽孢桿菌組合，均沒(méi)有獲得進(jìn)一步改善仔豬生長(zhǎng)性能的顯著正效應(yīng)。這可能是因?yàn)檫x用優(yōu)質(zhì)的凝結(jié)芽孢桿菌才有可能獲得良好生產(chǎn)性能。再者，與枯草芽孢桿菌不同，凝結(jié)芽孢桿菌具有乳酸菌和芽孢桿菌的雙重特點(diǎn)，能產(chǎn)L- 乳酸和乙酸，穩(wěn)定性好,作用效果明顯，不僅能快速在腸道定植，適應(yīng)能力強(qiáng)，且能夠快速繁殖，并產(chǎn)生多種維生素、酶，可有效地提高飼料轉(zhuǎn)化率和利用率，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，抑菌效果好。所以，在改善斷奶仔豬的生產(chǎn)性能方面能夠表現(xiàn)出比枯草芽孢桿菌突出的特點(diǎn)。而有研究表明凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)枯草芽孢桿菌也有抑制作用，這有可能是兩菌種組合使用的效果不如單一使用凝結(jié)芽孢桿菌的原因。

綜上所述，日糧中組合使用凝結(jié)芽孢桿菌與枯草芽孢桿菌，或者單一使用枯草芽孢桿菌，沒(méi)有單一添加凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)改善斷奶仔豬的生產(chǎn)性能的效果好。所以，在生產(chǎn)實(shí)踐中凝結(jié)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的復(fù)合菌劑應(yīng)用效果有待進(jìn)一步研究。

2.3 凝結(jié)芽孢桿菌替代日糧中抗生素對(duì)斷奶仔豬的作用

生長(zhǎng)肥育豬飼料中添加凝結(jié)芽孢桿菌制劑可顯著提高豬的平均日增重，降低飼料成本，飼養(yǎng)效果與某些抗菌藥沒(méi)有顯著差異。楊保和（2018）研究生長(zhǎng)豬日糧中添加飼用凝結(jié)芽孢桿菌（2.5×106cfu/g）能夠完全替代飼用金霉素，并且能保障生長(zhǎng)豬的正常生長(zhǎng)性能。單一添加金霉素60 ppm 和單一添加凝結(jié)芽孢桿菌250 ppm 比較，其末體重、平均日增重、料肉比等三指標(biāo)之間差異不顯著,同時(shí)添加金霉素60 ppm 和凝結(jié)芽孢桿菌250 ppm 的試驗(yàn)組顯著優(yōu)于無(wú)抗生素和無(wú)凝結(jié)芽孢桿菌的處理組，處理組之間平均日采食量指標(biāo)差異不顯著。王向榮（2013）研究表明用凝結(jié)芽孢桿菌800 mg/kg 替代斷奶仔豬飼糧中喹乙醇100 mg/kg、50%吉他霉素50 mg/kg 和10%硫酸粘桿菌素100 mg/kg 較為適宜于目前生產(chǎn)。同時(shí)，余冬友（2017）研究給含有組合抗生素的商業(yè)仔豬飼料額外添加飼用凝結(jié)芽孢桿菌結(jié)果表明在末體重指標(biāo)方面,組合抗生素組+凝結(jié)芽孢桿菌1×107cfu/g和組合抗生素組+凝結(jié)芽孢桿菌2×107cfu/g 分別比組合抗生素組提高了3.2%和4.2%。在平均日增重指標(biāo)方面，分別提高了5.5%和7.0%。試驗(yàn)期為28 d，組合抗生素組仔豬腹瀉頭數(shù)最多,組合抗生素組+凝結(jié)芽孢桿菌2×107cfu/g 腹瀉頭數(shù)最少。在斷奶仔豬日糧組合使用多種常規(guī)飼用抗生素的基礎(chǔ)上, 額外添加飼用凝結(jié)芽孢桿菌2×107cfu/g (全價(jià)配合飼料)，具有進(jìn)一步減少仔豬腹瀉、提高生長(zhǎng)速度的作用，而且比添加凝結(jié)芽孢桿菌1×107cfu/g 的效果要好。以上研究再次說(shuō)明添加凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)仔豬生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，還可以減少腹瀉率。凝結(jié)芽孢桿菌具有廣譜抗菌性，其抑菌產(chǎn)物對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌，例如：腐敗希瓦氏菌、大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和銅綠假單胞菌等腸道致病菌均有顯著的抑菌效果。除此之外，該結(jié)果也再次指出了前面討論的劑量問(wèn)題，添加凝結(jié)芽孢桿菌2×107cfu/g 的效果要好與添加凝結(jié)芽孢桿菌1×107cfu/g 的試驗(yàn)組。這說(shuō)明在合理的實(shí)用范圍內(nèi)，添加高劑量凝結(jié)芽孢桿菌要比低劑量作用效果好。

綜上所述，凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)大腸桿菌等腸道致病菌有顯著的抑菌作用，可以替代某些抗生素，降低腹瀉率，進(jìn)而促進(jìn)仔豬生長(zhǎng)。此外，在合理的實(shí)用范圍內(nèi)，添加高劑量凝結(jié)芽孢桿菌可能對(duì)提高仔豬生產(chǎn)性能效果較好。

小結(jié)：凝結(jié)芽孢桿菌能夠抑制腸道致病菌，維持腸道菌群平衡，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化，降低動(dòng)物腹瀉率，安全無(wú)毒性，是良好的抗生素替代產(chǎn)品。因其具有耐高溫、耐酸和耐膽鹽等高抗逆性特點(diǎn)，在無(wú)抗綠色生產(chǎn)中有深遠(yuǎn)發(fā)展前景。但是因凝結(jié)芽孢桿菌質(zhì)量，菌種來(lái)源等多種原因，其使用最佳劑量也會(huì)因生產(chǎn)實(shí)際的差別而不同。除此之外，凝結(jié)芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的復(fù)合菌劑在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用效果也有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：（略）