枯草芽孢桿菌在畜禽生產(chǎn)中的研究進(jìn)展

于 潔， 趙敏孟， 龔道清

（揚州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇揚州225009）

抗生素在畜禽生產(chǎn)中的不合理使用， 會導(dǎo)致超級細(xì)菌、藥物殘留等問題，因此，對抗生素替代物的研究受到廣泛關(guān)注。 微生態(tài)制劑因具有活性高、作用廣、安全高效等特點而成為近年來的研究熱點?？莶菅挎邨U菌（Bacillus subtilis）是芽孢桿菌屬的代表菌種（Wang 等，2018），具有提高畜禽生長性能、改善畜禽腸道菌群平衡、增強(qiáng)機(jī)體免疫等多種功能。 另外， 由于枯草芽孢桿菌抗逆性強(qiáng)（Oelschlaeger，2010）， 在飼料加工的過程中易存活，在顆粒、粉料中相對穩(wěn)定，儲藏時間長，因此，目前已廣泛應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。 本文主要綜述了國內(nèi)外學(xué)者在畜禽營養(yǎng)試驗中添加枯草芽孢桿菌的研究進(jìn)展， 并對今后枯草芽孢桿菌的研究重點進(jìn)行了展望。

1 枯草芽孢桿菌的生物學(xué)特性及生理功能

1.1 枯草芽孢桿菌的生物學(xué)特性 枯草芽孢桿菌是芽孢桿菌屬的一種細(xì)菌，腐生、好氧或兼性厭氧，其細(xì)胞呈直桿狀，單個菌體（0.7 ～0.8）μm×（2 ～3）μm，著色均勻，可產(chǎn)莢膜（王曉閣，2012），有鞭毛，能產(chǎn)生內(nèi)生孢子（Hong，2010），是廣泛生存于各種環(huán)境中的革蘭氏陽性菌。

1.2 枯草芽孢桿菌的生理功能 枯草芽孢桿菌屬于益生菌，在促進(jìn)動物生長發(fā)育、維持動物機(jī)體健康等方面均有積極作用。 人與動物生長發(fā)育過程中腸道內(nèi)會形成微生態(tài)平衡， 為機(jī)體腸道健康建立一道天然屏障。 當(dāng)一些有害物質(zhì)或微生物入侵時，微生態(tài)平衡會被破壞，機(jī)體容易產(chǎn)生疾病，造成生產(chǎn)性能的下降， 導(dǎo)致養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)損失。芽孢桿菌在動物腸道內(nèi)定植后， 可釋放大量活性物質(zhì)，抑制細(xì)胞的凋亡（張干等，2019），保護(hù)腸上皮細(xì)胞，維護(hù)腸道形態(tài)?？莶菅挎邨U菌能分泌大量抑菌物質(zhì)，如細(xì)菌素（Souza 等，2016）、類細(xì)菌素和有機(jī)酸等。 枯草芽孢桿菌可將腸道內(nèi)的淀粉分解為單糖，腸道菌再將單糖合成為乳酸，可有效降低畜禽腸道的pH（Perezlopez 等，2016），酸性環(huán)境下內(nèi)源酶作用增強(qiáng)， 可有效提高機(jī)體對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用。有報道稱，給斷奶仔豬灌喂枯草芽孢桿菌混合物可調(diào)節(jié)黏膜屏障滲透性， 提高屏障信號通路中相應(yīng)酶活性（Yang 等，2016），降低炎癥因子的表達(dá)（Kong 等，2017），有效防止病原菌對腸道屏障的侵害。此外，枯草芽孢桿菌在提高機(jī)體免疫、抗氧化等方面均有積極作用。同時枯草芽孢桿菌的遺傳背景清晰， 被認(rèn)為是下一代超高效分泌的細(xì)胞工廠（張維嬌等，2020）。

2 枯草芽孢桿菌在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 對畜禽生長性能的影響 枯草芽孢桿菌在消化道內(nèi)可產(chǎn)生大量的消化酶， 彌補機(jī)體內(nèi)源酶的空缺，還可降低飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，加大機(jī)體對營養(yǎng)成分的吸收，提高飼料的利用率。在家禽研究方面，Ma 等 （2018） 研究添加枯草芽孢桿菌（DSM 32315） 對肉仔雞生長性能的影響時發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)飼糧中添加1.0×109cfu/g 枯草芽孢桿菌，28 d 和42 d 時顯著提高了肉雞的平均體重，同時增加了生長期（1 ～28 d）和全期（1 ～42 d）的平均日增重（ADG），且全期的平均日采食量（ADFI）顯著高于對照組。這也提示，枯草芽孢桿菌對各周期肉雞飼料營養(yǎng)吸收皆有不同程度的促進(jìn)作用，可能是其釋放的消化酶，提高了機(jī)體的營養(yǎng)吸收。Li 等（2016）在肉雞日糧中添加1.0×107cfu/g 枯草芽孢桿菌（1.1086），在2 周內(nèi)，試驗組的ADG 比對照組提高了27.7%，飼料轉(zhuǎn)化率提高10.3%。 在豬生產(chǎn)方面，邢帥兵等（2020）在仔豬飼糧中加入活菌數(shù)≥5.0×108cfu/g 的枯草芽孢桿菌， 與飼喂基礎(chǔ)飼糧的對照組相比，1 ～14 d，ADFI、ADG 無顯著差異；15 ～49 d， 組間ADFI、ADG 同樣無顯著差異。 然而Tang 等（2019）在仔豬試驗中發(fā)現(xiàn)，飼喂500 mg/kg 枯草芽孢桿菌可以顯著提高仔豬ADG 并降低料重比。 這可能是由于飼喂方式與劑量的不同導(dǎo)致結(jié)果有所差異。 在犢牛的研究也發(fā)現(xiàn)，補充枯草芽孢桿菌（4×1010cfu/g）可顯著提高犢牛的體重、 采食量和飼料利用率 （Renjia 等，2018），這可能是犢牛作為反芻動物，瘤胃占據(jù)了重要地位， 枯草芽孢桿菌的添加改善了其內(nèi)部微生物環(huán)境，促進(jìn)了瘤胃對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收?？梢娍莶菅挎邨U菌在不同畜禽的生長性能方面均有積極作用， 但在實際生產(chǎn)中要根據(jù)動物種類及生長階段的不同，制定不同的飼喂方案。

2.2 對腸道微生態(tài)平衡的影響 通常數(shù)量龐大的微生物在腸道中混合生存， 維持著一種動態(tài)平衡。 畜禽腸道的微生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定有利于機(jī)體生長發(fā)育及對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌在進(jìn)入動物消化道后， 一方面可以產(chǎn)生抗菌肽等物質(zhì)（朱沛霽，2017），抑制沙門氏菌等有害菌的生長，同時有利于乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌的生長，對其數(shù)量有提升作用；另一方面，枯草芽孢桿菌在定植后， 作為好氧菌可消耗腸道內(nèi)多余的氧氣，氧氣含量的降低也可抑制大腸桿菌、沙門氏菌等有害細(xì)菌， 維持了消化道微生態(tài)的動態(tài)平衡。在肉雞上的研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加枯草芽孢桿菌制劑能顯著增加盲腸、 回腸和排泄物中的乳酸菌數(shù)量， 同時減少盲腸和排泄物中大腸桿菌數(shù)量（Jeong，2014）。 此外，還可降低大腸和排泄物中產(chǎn)氣莢膜梭菌、 沙門氏菌的數(shù)量。 陳繼發(fā)等（2019）試驗發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，給蛋雞飼喂≥1×109cfu/g 枯草芽孢桿菌后， 蛋雞十二指腸內(nèi)氣莢膜梭菌、 沙門氏菌和大腸桿菌相對含量均顯著降低。腸道內(nèi)沙門氏菌等的減少，也可降低蛋產(chǎn)品被細(xì)菌侵害的危險。 李娟等 （2019） 試驗發(fā)現(xiàn)，0.05%丁酸鈉與0.03%枯草芽孢桿菌聯(lián)用組與對照組相比，肉雞腸道內(nèi)雙歧桿菌數(shù)量顯著提高。這也提示， 枯草芽孢桿菌的補充可以幫助畜禽調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，利于畜禽的生長發(fā)育。枯草芽孢桿菌與其他制劑的聯(lián)合使用同樣有調(diào)節(jié)腸道菌群的作用，但其作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

2.3 對畜禽腸道形態(tài)的影響 小腸是機(jī)體營養(yǎng)物質(zhì)吸收的關(guān)鍵部位， 良好的腸道形態(tài)是維持機(jī)體穩(wěn)定的重要屏障（Forte 等，2016）。 枯草芽孢桿菌進(jìn)入腸道內(nèi)，可以減少有害菌的增殖，為腸道屏障的建立提供必要條件， 同時生成生物膜作為腸道另一層屏障。研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加益生菌可提高空腸絨毛高度及黏蛋白基因的表達(dá)（Aliakbarpour，2012）。 邢帥兵等（2020）發(fā)現(xiàn)，在斷奶仔豬飼糧中添加20 mg/kg 枯草芽孢桿菌， 與對照組相比，回腸隱窩深度下降了18.1%（P=0.084）。 趙姝嫻等（2018）在蛋雞日糧中添加1 g/kg 枯草芽孢桿菌，與對照組相比顯著增加了十二指腸、空腸、回腸的絨毛高度、 隱窩深度以及絨毛高度/隱窩深度。 李玲茜等（2020）在海蘭褐殼蛋雞飼糧中添加1×1010cfu/kg 枯草芽孢桿菌，與對照組相比，空腸絨毛高度提高。 腸道隱窩變深說明腸道上皮細(xì)胞的成熟率下降，腸絨毛高度/隱窩深度比值能較好的描述腸道營養(yǎng)吸收能力（Yang，2020），比值越高證明腸道營養(yǎng)吸收能力越強(qiáng)。 枯草芽孢桿菌定植在腸道中， 不僅能減少有害微生物對腸道屏障的破壞，還可以改善畜禽的腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)，提高小腸對營養(yǎng)物質(zhì)的消化率和飼料轉(zhuǎn)化率。

2.4 對肉品質(zhì)和蛋品質(zhì)的影響 枯草芽孢桿菌對畜禽肉品質(zhì)改善也有一定作用。 晏崇偉等（2019）發(fā)現(xiàn)，飼喂枯草芽孢桿菌（200 mg/kg），育肥豬肌肉的滴水損失、 灰分與對照組相比略有提高但不明顯， 蛋白質(zhì)含量與對照組相比有提高的趨勢。彭俊平等（2018）發(fā)現(xiàn)，在育肥豬飼糧中添加枯草芽孢桿菌等制劑，可明顯改善豬肉肉色。研究證明， 枯草芽孢桿菌對不同畜禽的肉品質(zhì)均有不同程度改善。在湖羊上的試驗發(fā)現(xiàn)，添加枯草芽孢桿菌組的大理石紋顯著高于對照組 （朱愛文等，2017）。同時，給蛋雞飼喂枯草芽孢桿菌，可以顯著增加蛋殼厚度（Xu 等，2018）、蛋殼強(qiáng)度（Guo 等，2016）。 目前，關(guān)于枯草芽孢桿菌對肉品質(zhì)影響的研究還相對較少， 其作用機(jī)理和有關(guān)功能還有待繼續(xù)研究。

2.5 對畜禽免疫力的影響 枯草芽孢桿菌可有效提高畜禽的免疫力，增強(qiáng)相關(guān)抗炎基因的表達(dá)，刺激機(jī)體免疫器官的生長發(fā)育。 還可以作為非特異性免疫因子， 刺激相關(guān)淋巴組織引起局部體液免疫反應(yīng)（Cédric 等，2018），提高腸上皮細(xì)胞的免疫功能。研究證實，枯草芽孢桿菌可用于腸道集合淋巴結(jié)的抗原結(jié)合位點， 從而促進(jìn)腸道相關(guān)的淋巴組織生長（Gadde 等，2017），T、B 淋巴細(xì)胞數(shù)量增多， 使黏膜表面的IgA 和血液中免疫球蛋白抗體的分泌增加（Rajput 等，2013），增強(qiáng)畜禽機(jī)體的免疫功能，保證動物的健康發(fā)育。 有試驗報道，飼喂枯草芽孢桿菌可顯著提升肉雞各項生長、 免疫指標(biāo)（Jayaraman 等，2017），肝臟中IL-6、IL-10 含量顯著增加（Wang 等，2018），可有效調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)細(xì)胞的增殖、分化。 Kim 等（2019）研究報道，補充2.56×109cfu/kg 枯草芽孢桿菌雖沒有減少仔豬腹瀉的頻率， 但提高了仔豬的生長速度和飼料利用率，降低了腸道通透性，可能會改善斷奶仔豬的腸道健康。以上結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌對于炎癥發(fā)生有抑制作用，可有效提高畜禽免疫力，促進(jìn)免疫器官的發(fā)育，增強(qiáng)免疫細(xì)胞的活性，有利于動物的健康。

2.6 對畜禽抗氧化能力的影響 氧化應(yīng)激是導(dǎo)致機(jī)體衰老和與之相關(guān)疾病的根本原因 （Bai 等，2017）， 過度的氧化應(yīng)激以及炎癥反應(yīng)會導(dǎo)致脂類和蛋白質(zhì)的氧化，這是動脈粥樣硬化的一項發(fā)病機(jī)制。 低密度脂蛋白一旦被氧化，便會被巨噬細(xì)胞內(nèi)化而產(chǎn)生泡沫細(xì)胞，這種細(xì)胞能釋放刺激病變的因子（Zhang，2010），同時氧化應(yīng)激還會引起糖尿病、高血壓等疾病，枯草芽孢桿菌的添加可能會刺激相關(guān)基因的表達(dá)，對于這一機(jī)制有待進(jìn)一步研究。 有試驗報道，在肉雞飼糧中添加1.0×1011cfu/g 枯草芽孢桿菌， 小腸線粒體錳超氧化物歧化酶（Mn-SOD）、谷胱甘肽（GSH）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）活性明顯升高（Bai 等，2018）。彭豫東等（2019）報道，添加300 mg/kg 枯草芽孢桿菌組與對照組相比， 石門土雞的血清總超氧化物歧化酶（T-SOD） 活性顯著提高；14、28 d 時， 添加300、600 mg/kg 枯草芽孢桿菌組的血清GSH-Px 活性極顯著高于對照組。在育肥豬方面，朱瑾等（2019）研究表明， 在育肥豬基礎(chǔ)日糧中添加200 mg/kg的枯草芽孢桿菌，與對照組相比，肥育豬血漿中丙二醛（MDA）含量顯著降低，過氧化氫酶（CAT）活性極顯著提高。上述結(jié)果表明，枯草芽孢桿菌可提高動物機(jī)體抗氧化能力， 從而減少氧化應(yīng)激帶來的相關(guān)疾病的發(fā)生。

2.7 對畜禽血液生化指標(biāo)的影響 在血液中除了含有血液細(xì)胞外，還有許多其他物質(zhì)。檢測血液中的各種離子、糖類、脂類、蛋白質(zhì)以及各種酶、激素和機(jī)體的多種代謝產(chǎn)物的含量可有效了解畜禽機(jī)體營養(yǎng)吸收、消化代謝等情況。丁浩等（2020）在飼糧中添加500 g/t 枯草芽孢桿菌制劑，改善了保育豬的機(jī)體氮利用和糖脂代謝相關(guān)的血漿生化參數(shù)，試驗表明，試驗組更利于脂肪的堆積及斷奶仔豬的生長發(fā)育。 Zhao 等（2019）報道，枯草芽孢桿菌可緩解血脂異常， 還可促進(jìn)脂肪酸的β-氧化來降低肝脂質(zhì)含量。 Ma 等（2012）飼喂蛋雞枯草芽孢桿菌后發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，血清中的谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST）無顯著變化，Li 等（2011）發(fā)現(xiàn)，添加枯草芽孢桿菌對紹興鴨血清中的ALT 和AST 活性無顯著影響。 另有研究報道， 飼糧中添加益生菌可以顯著降低蛋雞血清ALT 和AST 活性（Sobczak 等，2015）。 對于肝癌、脂肪肝等疾病，血液中ALT 會明顯增高，通過檢測ALT 含量，可有效判斷肝功能等情況。以上結(jié)果提示， 枯草芽孢桿菌可以降低血清ALT 活性， 或許可以用于脂肪肝等肝臟疾病的預(yù)防及治療。

2.8 對生態(tài)環(huán)境的影響 畜禽污染物未經(jīng)處理就排放會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化， 不僅污染土壤和地下水，還會產(chǎn)生惡臭污染周邊大氣環(huán)境，并且其中的有害微生物會通過水體或空氣等各種渠道危害人體健康。未經(jīng)處理的畜禽糞便用于耕地，還會影響農(nóng)作物的生長，因此，如何減輕污染是養(yǎng)殖業(yè)高效生產(chǎn)必須克服的難關(guān)。研究表明，枯草芽孢桿菌可以分泌分解水體中有機(jī)質(zhì)的胞外酶（陳尚智等，2011），可以降低水體的富營養(yǎng)化。還有研究發(fā)現(xiàn)，飼喂枯草芽孢桿菌的動物糞便中，產(chǎn)氣莢膜梭菌、沙門氏菌的數(shù)量減少（Jeong 等，2014），有效降低了糞便中微生物的污染。 可見， 枯草芽孢桿菌對減輕畜禽污染物有積極作用。

3 總結(jié)

枯草芽孢桿菌具有諸多的生理功能， 在提升畜禽生長性能、增強(qiáng)營養(yǎng)物質(zhì)吸收、提高免疫能力等方面都有一定的效果， 且可耐受飼料加工中產(chǎn)生的高溫、高壓，是較好的抗生素替代物。 目前關(guān)于枯草芽孢桿菌在豬與雞上的應(yīng)用研究較多，在其他動物上的應(yīng)用報道相對較少， 需進(jìn)一步加強(qiáng)研究。 如何優(yōu)化培養(yǎng)枯草芽孢桿菌，提高其活性，以及枯草芽孢桿菌與哪些飼料添加劑聯(lián)合使用，可充分發(fā)揮聯(lián)合應(yīng)用效果同樣有待發(fā)現(xiàn)。另外，枯草芽孢桿菌對某些疾病的發(fā)生可能存在抑制作用，此方面值得研究和關(guān)注。