凝結(jié)芽孢桿菌在蛋禽生產(chǎn)中的應(yīng)用及其作用機(jī)理研究進(jìn)展

苗華彪，張 榕，萬(wàn)思迪，黃遵錫*

(1.生物能源持續(xù)開(kāi)發(fā)利用教育部工程中心，云南 昆明 650500；2.云南師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500)

禽蛋作為“優(yōu)質(zhì)廉價(jià)”的營(yíng)養(yǎng)品，在居民食品消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比例正在逐步提高[1]。但蛋禽養(yǎng)殖過(guò)程中常面臨著應(yīng)激刺激、抵抗力下降、腸道功能紊亂和藥物殘留等問(wèn)題，導(dǎo)致蛋禽產(chǎn)蛋性能下降、蛋品差、死淘率高和蛋品污染[2]。凝結(jié)芽孢桿菌可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、促進(jìn)腸道健康與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收等方面提高疍禽養(yǎng)殖效益[3-4]。作為新型益生菌，凝結(jié)芽孢桿菌已獲得包括美國(guó)、歐盟等國(guó)家的認(rèn)可[5-6]，我國(guó)于2004年已經(jīng)批準(zhǔn)凝結(jié)芽孢桿菌的使用，目前，已被廣泛應(yīng)用于藥品、食品和飼料添加劑等行業(yè)中[7-9]。凝結(jié)芽孢桿菌的優(yōu)勢(shì)在于其具有“二重性”，既可產(chǎn)酸，又能形成芽孢[3-4]。然而，目前關(guān)于凝結(jié)芽孢桿菌在蛋禽上的應(yīng)用報(bào)道并不多見(jiàn)，且結(jié)論存在差異。本文將針對(duì)凝結(jié)芽孢桿菌的生物學(xué)特性、在蛋禽生產(chǎn)中的應(yīng)用、益生機(jī)理、存在的問(wèn)題及展望等方面進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 凝結(jié)芽孢桿菌的生物學(xué)特性

凝結(jié)芽孢桿菌是一種兼性厭氧革蘭氏陽(yáng)性菌，類(lèi)屬芽孢桿菌屬[10]。菌體表面無(wú)鞭毛，呈頭發(fā)絲狀，長(zhǎng)約2.5～5.0 μm，寬約0.6～1.0 μm；芽孢端生，如“榔頭”狀；喜中性偏酸pH，最適溫度為37～45 ℃[11-12]。在其生長(zhǎng)過(guò)程中可利用多種糖類(lèi)物質(zhì)，經(jīng)同型乳酸發(fā)酵生成L-乳酸，具有乳酸菌類(lèi)同樣的保健功效，也具有芽孢桿菌屬耐酸(pH>2.42)、耐熱(80 ℃)、耐鹽(1%～8% NaCl)、容易培養(yǎng)和耐儲(chǔ)存的特點(diǎn)，而這一點(diǎn)也是其最明確的優(yōu)勢(shì)[13-14]。在動(dòng)物飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌，芽孢化的菌體形態(tài)，能夠順利通過(guò)制粒條件、動(dòng)物胃液環(huán)境，進(jìn)入十二指腸，然后，芽孢萌發(fā)形成營(yíng)養(yǎng)體，隨后進(jìn)入小腸，開(kāi)始迅速生長(zhǎng)繁殖，并發(fā)揮生物學(xué)功能[11]。

2 凝結(jié)芽孢桿菌在蛋禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)蛋禽產(chǎn)蛋性能的影響

2.1.1 凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋性能的影響 我國(guó)雞蛋產(chǎn)量占整個(gè)禽蛋市場(chǎng)的80%左右。在羅曼蛋雞飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌組與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組料蛋比降低4.37%[15]；死淘率降低22.58%～33.33%[16-17]；產(chǎn)蛋率提高1.57%～2.02%[17]。但孫冬巖等[18]在羅曼褐殼蛋雞產(chǎn)蛋后期添加2.0×105cfu/g凝結(jié)芽孢桿菌，試驗(yàn)組產(chǎn)蛋率下降5.00%，這可能和蛋雞的年齡、飼糧營(yíng)養(yǎng)水平和添加量有關(guān)。此外，凝結(jié)芽孢桿菌的添加也有利于緩解因沙門(mén)氏菌感染導(dǎo)致的蛋雞產(chǎn)蛋性能降低，能使蛋雞料蛋比極顯著降低10.50%[19]。與枯草芽孢桿菌相比，凝結(jié)芽孢桿菌在蛋雞飼糧中的添加更具有優(yōu)勢(shì)，邢冠潤(rùn)等[20]研究表明，產(chǎn)蛋后期添加適量的凝結(jié)芽孢桿菌可提高蛋雞產(chǎn)蛋率和平均蛋重，降低腹瀉率和料蛋比，且效果優(yōu)于枯草芽孢桿菌。但在高鉛環(huán)境下，凝結(jié)芽孢桿菌的添加不利于蛋雞生產(chǎn)性能的改善，陳靖源等[21]試驗(yàn)表明，鉛與凝結(jié)芽孢桿菌R11對(duì)產(chǎn)蛋率具有顯著交互作用，在高鉛組中，添加凝結(jié)芽孢桿菌R11后使產(chǎn)蛋率極顯著降低9.23%，這可能由于在高劑量鉛干預(yù)下，促使凝結(jié)芽孢桿菌R11分泌某種物質(zhì)干擾蛋雞體內(nèi)激素分泌導(dǎo)致產(chǎn)蛋率下降。綜上，在蛋雞飼糧中添加(1.5×105～3.3×107cfu/g)凝結(jié)芽孢桿菌，能夠改善蛋雞產(chǎn)蛋性能，主要體現(xiàn)在料蛋比、腹瀉率和死淘率等方面的降低，但由于蛋雞品系不同、試驗(yàn)階段不同所得結(jié)果也有差異。

2.1.2 凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)蛋鴨及其他蛋禽產(chǎn)蛋性能的影響 在蛋鴨中，王向榮等[22]在飼糧中添加1.2×106cfu/g凝結(jié)芽孢桿菌，與對(duì)照組相比可顯著提高蛋鴨產(chǎn)蛋率6.71%和平均日產(chǎn)蛋量7.19%，顯著降低料蛋比12.22%；梁振華等[23]也得到上述一致的研究結(jié)果，蛋鴨30～60 d、60～90 d產(chǎn)蛋率、日均蛋質(zhì)量和料蛋比均有明顯改善。在朝鮮鵪鶉中，王維等[24]試驗(yàn)結(jié)果表明添加1.0×108cfu/g凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)朝鮮鵪鶉生長(zhǎng)性能效果最好，其平均日增重顯著高于對(duì)照組12.08%，料重比顯著下降9.96%。在種鵝中，王大一等[25]試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合益生菌(凝結(jié)芽孢桿菌+納豆芽孢桿菌+糞腸球菌)可以使種鵝產(chǎn)蛋率顯著提高22.91%、平均蛋重顯著提高2.46%；料蛋比顯著降低14.99%。綜上，飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌不僅對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋性能具有良好改善效果，而且在蛋鴨、鵪鶉、種鵝也表現(xiàn)出積極的正向效果，且在蛋鴨等蛋禽中的改善幅度要優(yōu)于蛋雞，可能和蛋鴨的飼糧類(lèi)型更加劣質(zhì)有關(guān)。

2.2 凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)蛋禽蛋品質(zhì)的影響

蛋品質(zhì)是蛋禽生產(chǎn)中極為重要的指標(biāo)，與禽蛋的營(yíng)養(yǎng)成分、食用價(jià)值和市場(chǎng)銷(xiāo)售密切相關(guān)，同時(shí)對(duì)禽蛋的保藏時(shí)間、孵化率和破損率等也有一定影響[26-30]。研究表明，在蛋禽飼糧中添加一定量的凝結(jié)芽孢桿菌，可使雞蛋蛋殼厚度提高5.96%～50.00%[15，20-21]和蛋殼強(qiáng)度提高18.96%[15]，鵪鶉蛋蛋殼強(qiáng)度提高10%[24]；但王向榮等[21]在臨武蛋鴨中的試驗(yàn)結(jié)果卻相反，添加凝結(jié)芽孢桿菌卻使蛋殼厚度顯著降低14.00%，這可能和添加量及蛋禽類(lèi)型不同有關(guān)。此外，由于蛋殼強(qiáng)度和厚度與禽蛋的不合格率、破蛋率或次蛋率息息相關(guān)，凝結(jié)芽孢桿菌的添加必然會(huì)減少禽蛋不合格蛋的損失[28-29]。如在新羅曼蛋雞飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌，其劣質(zhì)蛋和不合格蛋率分別顯著降低38.86%[15]和30.72%[31]；在羅曼粉殼蛋雞中，其破蛋率顯著降低17.25%和14.78%[17]；在京紅產(chǎn)蛋雞后期添加不同劑量的凝結(jié)芽孢桿菌，均能顯著降低不合格蛋率，高達(dá)20.14%～76.25%，并且，優(yōu)于枯草芽孢桿菌的添加[20]；但孫冬巖等[21]研究結(jié)果是凝結(jié)芽孢桿菌的添加可使破殼蛋顯著提高38.76%，可能和所選用的產(chǎn)蛋后期蛋雞品系有關(guān)。蛋黃顏色也是評(píng)價(jià)蛋品質(zhì)好壞的重要指標(biāo)，凝結(jié)芽孢桿菌的添加能夠使蛋鴨蛋黃顏色指數(shù)極顯著提高43.88%[22]；在京紅蛋雞中也能使蛋黃顏色指數(shù)顯著提高5.5%，但和劑量有著一定關(guān)聯(lián)，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究[20]。哈氏單位和蛋白高度是影響禽蛋新鮮度的重要因素[22]。在蛋鴨和朝鮮鵪鶉飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌其哈氏單位可顯著提高4.00%～5.78%[24]，蛋白高度可顯著提高5.37%～11.28%[22，24]；但也有差異，如陳靖源等[24]的試驗(yàn)結(jié)果為哈氏單位顯著降低3.58%，這可能和在有鉛干預(yù)的試驗(yàn)環(huán)境有關(guān)。此外，還有凝結(jié)芽孢桿菌的添加可以顯著提高蛋殼重/蛋重(15.38%)和種鵝產(chǎn)蛋孵化率(2.86%)以及顯著降低蛋形指數(shù)和破畸蛋率(31.91%)的報(bào)道[21，24]。綜上，蛋禽飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌能夠改善腸道對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收、腸道菌群平衡和輸卵管系統(tǒng)的健康來(lái)達(dá)到改善蛋殼強(qiáng)度、厚度等質(zhì)量問(wèn)題，或者降低次品蛋、不合格蛋或破蛋率；提高蛋黃顏色、哈氏單位、蛋白高度等指數(shù)，這些指標(biāo)均顯示蛋品質(zhì)的改善。

3 凝結(jié)芽孢桿菌益生機(jī)理

凝結(jié)芽孢桿菌作為一種新型益生菌，其確切的益生作用機(jī)制還不清楚，但學(xué)者們普遍認(rèn)為益生菌發(fā)揮作用是一個(gè)多種物質(zhì)、與其他益生菌協(xié)同作用的綜合方式[3]。

3.1 促進(jìn)蛋禽腸道健康

3.1.1 緩解腸道氧化損傷 過(guò)多的氧自由基會(huì)引起對(duì)動(dòng)物體的氧化損傷，特別是腸道損傷[32]?？寡趸δ艿闹匾笜?biāo)有：總抗氧化能力(T-AOC)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-PX)和丙二醛(MDA)等[32-33]。凝結(jié)芽孢桿菌能夠產(chǎn)生具有顯著抗氧化活性的胞外多糖，可以提高蛋禽體內(nèi)的T-AOC、抗氧化酶類(lèi)活性和降低MDA的含量，避免蛋禽免受氧化損傷[34]。如王維等[24]報(bào)道的添加凝結(jié)芽孢桿菌可使朝鮮鵪鶉血清T-AOC、T-SOD和CAT活力均顯著提高20.86%、14.86%和7.02%，MDA活力下降39.13%。張嘉懿等[35]在北京油雞和劉聰?shù)萚36]在蛋雞中添加凝結(jié)芽孢桿菌也得到一致結(jié)論。凝結(jié)芽孢桿菌的添加有利于緩解蛋禽機(jī)體內(nèi)氧化損傷，從而減弱應(yīng)激環(huán)境下蛋禽生產(chǎn)性能的降低。

3.1.2 改善蛋禽腸道形態(tài)和吸收功能 完整的腸道形態(tài)表征著腸道健康及對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的良好吸收[36]，衡量小腸消化吸收功能的主要指標(biāo)有絨毛高度、絨窩深度及其比值[37]。劉聰?shù)萚36]研究結(jié)果表明飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌能使蛋雞十二指腸絨毛寬度極顯著提高14.65%，絨毛吸收面積顯著提高20.27%～21.33%；空腸中絨毛長(zhǎng)度顯著提高12.24%～13.95%，絨毛長(zhǎng)度/隱窩深度比值顯著提高3.02%～16.53%；凝結(jié)芽孢桿菌能夠顯著促進(jìn)腸道結(jié)構(gòu)發(fā)育，增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而達(dá)到提高蛋禽生產(chǎn)性能的目的。凝結(jié)芽孢桿菌本身可以產(chǎn)生多種動(dòng)物內(nèi)源性酶制劑，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收[38-39]。如邢冠潤(rùn)等[40]在蛋雞飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌可使十二指腸、空腸和回腸的淀粉酶(34.38%～65.32%)、脂肪酶(53.54%～59.14%)和蛋白酶(39.12%～52.53%)比活力顯著提高。凝結(jié)芽孢桿菌通過(guò)分泌多種水解酶或酶促因子的方式，將這些大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，使其易被動(dòng)物體消化吸收，從而提高飼料利用率[41-43]。血漿總蛋白、白蛋白的升高和尿素的降低表征著蛋禽對(duì)蛋白質(zhì)和氨基酸的良好代謝，通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)、氨基酸、肽類(lèi)物質(zhì)的吸收利用，有利于蛋禽生產(chǎn)性能的提高[42,44]。邢冠潤(rùn)等[40]研究了凝結(jié)芽孢桿菌的添加對(duì)產(chǎn)蛋雞后期血清生化指標(biāo)的影響，與對(duì)照相比，試驗(yàn)組丙氨酸轉(zhuǎn)移酶(ALP)顯著提高11.58%、血鈣顯著提高7.11%，甘油三酯和尿素分別顯著降低16.40%和7.94%。程志斌等[15]試驗(yàn)表明，添加凝結(jié)芽孢桿菌可使蛋雞氮、磷表觀消化率顯著提高6.86%和12.06%；黃遵錫等[31]試驗(yàn)表明，添加凝結(jié)芽孢桿菌可使蛋雞血清中的白蛋白顯著提高14.53%，尿素氮顯著降低12.10%[31]。黃世猛等[19]也得到一致的研究結(jié)果，添加凝結(jié)芽孢桿菌可使血漿總蛋白顯著升高。碳酸鈣作為蛋殼的主要成分，鈣含量高達(dá)38%左右，凝結(jié)芽孢桿菌產(chǎn)生的乳酸可以促進(jìn)動(dòng)物對(duì)鐵、磷、鈣等礦物鹽及維生素D等脂溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，或是影響了對(duì)葉黃素和胡蘿卜素的吸收，有利于提高蛋殼質(zhì)量，促進(jìn)蛋品質(zhì)的改善[30,45-46]。凝結(jié)芽孢桿菌可通過(guò)機(jī)體代謝蛋白等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用和調(diào)控激素分泌、促進(jìn)卵巢相關(guān)基因受體的表達(dá)等途徑，從而對(duì)卵巢、卵泡的發(fā)育造成影響、使得卵巢發(fā)育更完善，提高蛋禽蛋品質(zhì)和產(chǎn)蛋性能。如邢冠潤(rùn)等[40]研究表明，凝結(jié)芽孢桿菌添加量為1.0×107cfu/g時(shí)，相比對(duì)照組，其血清激素卵泡刺激素(FSH)、雌二醇(E2)含量顯著提高25.69%和8.17%，可提高蛋雞促黃體生成素受體和卵巢卵泡刺激素受體基因mRNA的表達(dá)量。

3.2 提高蛋禽機(jī)體免疫力和抗病能力

腸道免疫系統(tǒng)是動(dòng)物健康的重要防線，益生菌可以通過(guò)增加吞噬細(xì)胞的活性，刺激機(jī)體分泌溶菌酶，提高胸腺、脾臟和胃腸等器官對(duì)病原微生物的抵抗能力[3,47]。邢冠潤(rùn)等[40]研究了凝結(jié)芽孢桿菌對(duì)產(chǎn)蛋雞后期器官指數(shù)的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明凝結(jié)芽孢桿菌添加量為1.0×107cfu/g組的脾臟指數(shù)較對(duì)照組顯著提高104.76%，可能是凝結(jié)芽孢桿菌合成有益物質(zhì)，作為抗原刺激了免疫器官的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了蛋雞免疫水平。有報(bào)道顯示，凝結(jié)芽孢桿菌的發(fā)酵上清液和細(xì)胞壁中某些成分具有抑制活性氧、調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和增強(qiáng)吞噬細(xì)胞來(lái)提高腸道免疫能力[3,48]。此外，也可通過(guò)促進(jìn)B淋巴細(xì)胞的增殖和免疫球蛋白的分泌提高體液免疫的水平，防治一些特定的感染[49-50]。邢冠潤(rùn)等[40]對(duì)蛋雞免疫細(xì)胞進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)添加凝結(jié)芽孢桿菌可以顯著提高產(chǎn)蛋后期蛋雞血清中免疫球蛋白(IgG、IgA)、白介素(IL-2、IL-4、IL-10)和TNF-α的含量，分別顯著提高8.46%、15.76%、19.84%、9.26%、64.78%和108.80%以及十二指腸、空腸、回腸黏膜的分泌型免疫球蛋白(sIgA)的含量，分別顯著提高23.09%、14.89%和74.17%，另外，血清γ-干擾素(IFN-γ)的含量顯著降低9.33%，并且優(yōu)于枯草芽孢桿菌的添加?？傊?，蛋禽飼喂凝結(jié)芽孢桿菌能夠改善免疫器官、免疫細(xì)胞和促進(jìn)動(dòng)物本身的健康生長(zhǎng)，激活自身免疫系統(tǒng)，從而增強(qiáng)機(jī)體抵抗力，減少蛋禽腹瀉率和死淘率[51]。

3.3 抑制病原菌，調(diào)節(jié)蛋禽腸道菌群結(jié)構(gòu)

動(dòng)物腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的“大家庭”，但當(dāng)腸道內(nèi)有害菌“過(guò)量”并打破平衡狀態(tài)時(shí)，動(dòng)物就會(huì)發(fā)病[52]。凝結(jié)芽孢桿菌一般通過(guò)消耗游離的氧氣、降低腸道pH和產(chǎn)生抑菌物質(zhì)凝固素和Lactoporin的途徑來(lái)維持這種平衡[4，10，41，53-54]。劉聰?shù)萚36]研究表明，凝結(jié)芽孢桿菌的添加可以減少蛋雞腸道沙門(mén)氏菌的定值，可使蛋雞盲腸沙門(mén)氏菌拷貝數(shù)顯著降低29.60%，改善腸道微生物區(qū)系。Xing等[55]研究表明，飼糧中添加凝結(jié)芽孢桿菌R11可以使其在十二指腸、盲腸、空腸中的數(shù)量顯著增加，使有害菌群大腸桿菌、銅綠假單胞菌、沙門(mén)氏菌的數(shù)量降低。腸道菌群平衡和機(jī)體的消化吸收、免疫、生長(zhǎng)均有著密切關(guān)聯(lián)，凝結(jié)芽孢桿菌通過(guò)調(diào)節(jié)蛋禽腸道菌群結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響到蛋禽的生產(chǎn)性能，甚至影響到蛋品質(zhì)的好壞。

4 存在的問(wèn)題和展望

綜上所述，凝結(jié)芽孢桿菌因其所具有的“獨(dú)特”性質(zhì)，能夠一定程度改善蛋禽產(chǎn)蛋性能和蛋品質(zhì)。但相對(duì)國(guó)外而言，我國(guó)對(duì)凝結(jié)芽孢桿菌的研究和應(yīng)用依然處于滯后階段，在蛋禽養(yǎng)殖中仍存在以下問(wèn)題有待解決：①產(chǎn)品穩(wěn)定性方面：應(yīng)從發(fā)酵工藝入手，解決目前國(guó)內(nèi)單一液體發(fā)酵的方式，可使用固體發(fā)酵以及混合發(fā)酵；此外，在發(fā)酵培養(yǎng)基、參數(shù)、工藝優(yōu)化等方面也有待深入研究。②劑量使用方面：應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同蛋禽品種、不同產(chǎn)蛋期、菌株和其他因素進(jìn)行系統(tǒng)全面的研究，做到“精準(zhǔn)定位”，以便為實(shí)際應(yīng)用提供一定的依據(jù)。③應(yīng)用范圍拓展方面：凝結(jié)芽孢桿菌在蛋禽初產(chǎn)期和產(chǎn)蛋后期，對(duì)蛋禽的免疫功能和腸道菌群結(jié)構(gòu)及與其他添加劑的復(fù)合使用效果迄今鮮有報(bào)道，這些方面的使用效果及作用機(jī)理，值得深入研究與探討?？傊S著人們對(duì)凝結(jié)芽孢桿菌的深入研究，飼用凝結(jié)芽孢桿菌在蛋禽養(yǎng)殖中的開(kāi)發(fā)和利用將更加科學(xué)合理。