枯草芽孢杆菌在饲料中的研究与应用

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　　导读

　　近年来, 益生菌因其绿色、无残留、无污染的优异特性成为替代抗生素的最佳选择之一, 受到国内外众多学者的广泛关注、研究。
　　1989年, 美国食品和药品管理局 (FDA) 以及美国饲料监察协会 (AAFCO) 公布了41种可以用于饲料的安全菌株;我国农业部于2003年12月发布的第318号公告“饲料添加剂品种目录”中有15种微生物益生菌菌种。目前, 市场上应用于饲料中的益生菌主要有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌和霉菌4类。枯草芽孢杆菌由于生长速度快、易存活、易繁殖、可以分泌多种酶、不易产生耐药性等优点, 被广泛应用于农业养殖中。

　　1 枯草芽孢杆菌的生物学特性

　　枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis) , 芽孢杆菌属。单个细胞0.7~0.8×2~3μm, 直杆状, 革兰氏染色阳性, 着色均匀, 周生鞭毛, 能运动。芽孢0.6~0.9×1.0~1.5μm, 椭圆到柱状, 位于菌体中央或稍偏, 芽孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明, 污白色或微黄色。能液化明胶, 胨化牛奶, 还原硝酸盐, 水解淀粉, 需氧菌。

　　2 枯草芽孢杆菌在动物肠道中的作用机制

　　芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在。孢子进入动物肠道后, 在肠道上部能迅速复活并产生具有拮抗肠道致病菌的多种物质, 分泌活性很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等, 有助于降解植物性饲料中某些复杂的碳水化合物;同时, 通过生物夺氧, 消耗肠道内的氧气造成厌氧环境, 肠道原籍优势菌大多属于厌氧菌, 而有害菌和外来菌多为需氧菌, 从而有利于维持肠道生态平衡。

　　2.1 分泌产物
　　枯草芽孢杆菌生境多样, 可利用的营养物质种类丰富, 这决定了其代谢产物多样化, 具有广泛的应用价值。

　　2.1.1 拮抗致病微生物的产物
　　枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用;氨、胺、吲哚、硫化氢等物质在肠道粘膜对细胞有明显的毒害作用, 抑制了有害微生物, 进而减少有害物质产生, 有利于动物健康和生长。

　　2.1.2 提高饲料消化率的产物
　　枯草芽孢杆菌能自身合成消化性酶类, 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、果胶酶、葡聚糖酶、卵磷脂酶、植酸酶等, 其中很多是动物本身不具有的酶, 在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用, 有降解饲料中复杂碳水化合物、提高饲料消化率、提高动物生产性能的作用。

　　2.1.3 增加营养物质供应的产物
　　枯草芽孢杆菌能产生多种营养物质如维生素、氨基酸、有机酸、促生长因子等, 参与动物机体新陈代谢, 为机体提供营养物质。

       2.2 改善肠道环境
　　枯草芽孢杆菌是好氧菌, 生长繁殖过程能迅速消耗消化道内环境中的游离氧, 形成肠道低氧环境, 促进有益厌氧菌生长, 并产生乳酸等有机酸类, 降低肠道p H值, 间接抑制其它致病菌的生长, 减少胃肠道疾病发生几率。

　　2.3 提高动物免疫水平
　　芽孢杆菌能促进动物肠道相关淋巴组织处于高度的“免疫准备状态”, 同时使免疫器官发育加快, T、B淋巴细胞数量增多, 动物体液和细胞免疫水平提高。Inooka等 (1986、1988) 研究表明, 以107CFU/g剂量的枯草芽孢杆菌饲喂雏鸡时, 将显著提高鸡脾脏中T、B淋巴细胞量。

　　3 枯草芽孢杆菌在饲料中的应用与研究

　　芽孢是处于休眠状态的活细胞, 能耐受饲料加工过程中的高温高压及酸碱环境, 稳定易存储。枯草芽孢杆菌在饲料制剂中以芽孢形式存在, 能以活菌状态进入动物肠道成活并繁殖, 适用于饲料加工。枯草芽孢杆菌在90℃高温, 模仿胃液pH, 猪胆盐实验和抗生素药敏实验中均表现出较高的存活率;枯草芽孢杆菌制剂的制备实验表明经干燥、粉碎处理后芽孢率大于98%。

　　3.1 在畜禽养殖中的应用与研究

　　在养猪业中, 仔猪在断奶过程中容易出现体差、腹泻、生长发育停滞等现象, 严重者甚至导致死亡。边连全等研究表明, 枯草芽孢杆菌-菊糖合生元可提高断奶仔猪的生长性能与体液免疫功能。Peo (1987) 试验证实, 枯草芽孢杆菌可使生长猪日增重提高6%~7%, 饲料转化率提高3%~4%。

　　在养禽业中, 枯草芽孢杆菌通过改善肠道内菌群组成、提高消化酶活性和肠道黏膜免疫功能以及抗氧化水平等途径提高营养物质消化率, 提高饲料吸收率, 最终促进肉鸡生长, 降低料蛋比, 降低次 (破、软) 蛋率。陈彩文等研究表明, 枯草芽孢杆菌能显著降低鸡料重比, 提高血液中葡萄糖、超氧化物歧化酶的含量, 降低血液丙二醛及谷丙转氨酶的含量, 增加十二指肠、空肠、回肠的绒毛长度、并降低其隐窝深度。汤江武试验证实, 芽孢杆菌能在实验肉鸡肠道内萌发并停留超过72h, 并对提高肠道内消化酶活性和改善菌群结构发挥作用。翟玲等研究发现, 枯草芽孢杆菌可提高肉鸡的抗氧化能力、减少氧化应激, 从而提高肉鸡生长性能。

　　3.2 在水产养殖中的应用与研究

　　在水产养殖业中, 枯草芽孢杆菌能分泌多种酶类, 促进饲料中营养素降解, 使水产类动物对饲料的吸收利用更加充分;降解池中的残渣粪便、有机物等, 改善水质;对水产中的弧菌、大肠杆菌和杆状病毒等有害微生物有很强的抑制作用, 有效预防水产动物肠炎、烂鳃等疾病。夏耘等实验结果表明, 投喂枯草芽孢杆菌可增强机体消除活性氧自由基的能力, 提高机体血清溶菌酶活性水平。沈斌乾等实验条件下, 向饲料中添加2×106~5×108CFU/g的枯草芽孢杆菌能促进青鱼鱼种的生长和降低饲料系数, 而对鱼体组成没有影响。雷爱莹等分离得到一株枯草芽孢杆菌, 研究该菌对南美白对虾饲养池水质的净化作用表明, 在饲养池中添加该菌, 池水的COD值、亚硝酸盐、H2S浓度比对照池显著降低, 总碱度显著上升。张峰峰等分离的枯草芽孢杆菌可迅速有效的降低水体中的硝酸盐、亚硝酸盐含量, 有效降低水体的pH值, 净化水体。

　　4 问题与展望

　　枯草芽孢杆菌在养殖业中的研究已经获取很多实验数据, 但由于枯草芽孢杆菌种类繁多, 发酵产物的需求不同, 发酵时间存在一定差异, 导致生产不稳定, 成本高, 而不能广泛应用在饲料中。如何降低发酵成本, 缩短发酵周期, 稳定生产, 是枯草芽孢杆菌工业化大量生产中需要进一步研究的问题。此外, 枯草芽孢杆菌在肠道中的定植时间短, 定植所需剂量尚不明确, 如何使其真正起到调节体内微生态的作用, 仍需大量研究。总之, 随着人们对绿色健康的日益关注, 科学技术水平的日益提高, 枯草芽孢杆菌在养殖业中的合理应用将日趋完善。

　　参考文献略
　　责编：马维军；审阅：刘晶晶 博士
　　（来源：饲料广角；作者：邹艳）