枯草芽孢桿菌在飼料中的研究與應用

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　　導讀

　　近年來, 益生菌因其綠色、無殘留、無污染的優異特性成為替代抗生素的最佳選擇之一, 受到國內外眾多學者的廣泛關注、研究。
　　1989年, 美國食品和藥品管理局 (FDA) 以及美國飼料監察協會 (AAFCO) 公布了41種可以用于飼料的安全菌株;我國農業部于2003年12月發布的第318號公告“飼料添加劑品種目錄”中有15種微生物益生菌菌種。目前, 市場上應用于飼料中的益生菌主要有乳酸菌、芽孢桿菌、酵母菌和霉菌4類。枯草芽孢桿菌由于生長速度快、易存活、易繁殖、可以分泌多種酶、不易產生耐藥性等優點, 被廣泛應用于農業養殖中。

　　1 枯草芽孢桿菌的生物學特性

　　枯草芽孢桿菌 (Bacillus subtilis) , 芽孢桿菌屬。單個細胞0.7~0.8×2~3μm, 直桿狀, 革蘭氏染色陽性, 著色均勻, 周生鞭毛, 能運動。芽孢0.6~0.9×1.0~1.5μm, 橢圓到柱狀, 位于菌體中央或稍偏, 芽孢形成后菌體不膨大。菌落表面粗糙不透明, 污白色或微黃色。能液化明膠, 胨化牛奶, 還原硝酸鹽, 水解淀粉, 需氧菌。

　　2 枯草芽孢桿菌在動物腸道中的作用機制

　　芽孢桿菌在制劑中以內生孢子形式存在。孢子進入動物腸道后, 在腸道上部能迅速復活并產生具有拮抗腸道致病菌的多種物質, 分泌活性很強的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等, 有助于降解植物性飼料中某些復雜的碳水化合物;同時, 通過生物奪氧, 消耗腸道內的氧氣造成厭氧環境, 腸道原籍優勢菌大多屬于厭氧菌, 而有害菌和外來菌多為需氧菌, 從而有利于維持腸道生態平衡。

　　2.1 分泌產物
　　枯草芽孢桿菌生境多樣, 可利用的營養物質種類豐富, 這決定了其代謝產物多樣化, 具有廣泛的應用價值。

　　2.1.1 拮抗致病微生物的產物
　　枯草芽孢桿菌菌體生長過程中產生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短桿菌肽等活性物質對致病菌或內源性感染的條件致病菌有明顯的抑制作用;氨、胺、吲哚、硫化氫等物質在腸道粘膜對細胞有明顯的毒害作用, 抑制了有害微生物, 進而減少有害物質產生, 有利于動物健康和生長。

　　2.1.2 提高飼料消化率的產物
　　枯草芽孢桿菌能自身合成消化性酶類, 如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶、葡聚糖酶、卵磷脂酶、植酸酶等, 其中很多是動物本身不具有的酶, 在消化道中與動物體內的消化酶類一同發揮作用, 有降解飼料中復雜碳水化合物、提高飼料消化率、提高動物生產性能的作用。

　　2.1.3 增加營養物質供應的產物
　　枯草芽孢桿菌能產生多種營養物質如維生素、氨基酸、有機酸、促生長因子等, 參與動物機體新陳代謝, 為機體提供營養物質。

       2.2 改善腸道環境
　　枯草芽孢桿菌是好氧菌, 生長繁殖過程能迅速消耗消化道內環境中的游離氧, 形成腸道低氧環境, 促進有益厭氧菌生長, 并產生乳酸等有機酸類, 降低腸道p H值, 間接抑制其它致病菌的生長, 減少胃腸道疾病發生幾率。

　　2.3 提高動物免疫水平
　　芽孢桿菌能促進動物腸道相關淋巴組織處于高度的“免疫準備狀態”, 同時使免疫器官發育加快, T、B淋巴細胞數量增多, 動物體液和細胞免疫水平提高。Inooka等 (1986、1988) 研究表明, 以107CFU/g劑量的枯草芽孢桿菌飼喂雛雞時, 將顯著提高雞脾臟中T、B淋巴細胞量。

　　3 枯草芽孢桿菌在飼料中的應用與研究

　　芽孢是處于休眠狀態的活細胞, 能耐受飼料加工過程中的高溫高壓及酸堿環境, 穩定易存儲?？莶菅挎邨U菌在飼料制劑中以芽孢形式存在, 能以活菌狀態進入動物腸道成活并繁殖, 適用于飼料加工?？莶菅挎邨U菌在90℃高溫, 模仿胃液pH, 豬膽鹽實驗和抗生素藥敏實驗中均表現出較高的存活率;枯草芽孢桿菌制劑的制備實驗表明經干燥、粉碎處理后芽孢率大于98%。

　　3.1 在畜禽養殖中的應用與研究

　　在養豬業中, 仔豬在斷奶過程中容易出現體差、腹瀉、生長發育停滯等現象, 嚴重者甚至導致死亡。邊連全等研究表明, 枯草芽孢桿菌-菊糖合生元可提高斷奶仔豬的生長性能與體液免疫功能。Peo (1987) 試驗證實, 枯草芽孢桿菌可使生長豬日增重提高6%~7%, 飼料轉化率提高3%~4%。

　　在養禽業中, 枯草芽孢桿菌通過改善腸道內菌群組成、提高消化酶活性和腸道黏膜免疫功能以及抗氧化水平等途徑提高營養物質消化率, 提高飼料吸收率, 最終促進肉雞生長, 降低料蛋比, 降低次 (破、軟) 蛋率。陳彩文等研究表明, 枯草芽孢桿菌能顯著降低雞料重比, 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轉氨酶的含量, 增加十二指腸、空腸、回腸的絨毛長度、并降低其隱窩深度。湯江武試驗證實, 芽孢桿菌能在實驗肉雞腸道內萌發并停留超過72h, 并對提高腸道內消化酶活性和改善菌群結構發揮作用。翟玲等研究發現, 枯草芽孢桿菌可提高肉雞的抗氧化能力、減少氧化應激, 從而提高肉雞生長性能。

　　3.2 在水產養殖中的應用與研究

　　在水產養殖業中, 枯草芽孢桿菌能分泌多種酶類, 促進飼料中營養素降解, 使水產類動物對飼料的吸收利用更加充分;降解池中的殘渣糞便、有機物等, 改善水質;對水產中的弧菌、大腸桿菌和桿狀病毒等有害微生物有很強的抑制作用, 有效預防水產動物腸炎、爛鰓等疾病。夏耘等實驗結果表明, 投喂枯草芽孢桿菌可增強機體消除活性氧自由基的能力, 提高機體血清溶菌酶活性水平。沈斌乾等實驗條件下, 向飼料中添加2×106~5×108CFU/g的枯草芽孢桿菌能促進青魚魚種的生長和降低飼料系數, 而對魚體組成沒有影響。雷愛瑩等分離得到一株枯草芽孢桿菌, 研究該菌對南美白對蝦飼養池水質的凈化作用表明, 在飼養池中添加該菌, 池水的COD值、亞硝酸鹽、H2S濃度比對照池顯著降低, 總堿度顯著上升。張峰峰等分離的枯草芽孢桿菌可迅速有效的降低水體中的硝酸鹽、亞硝酸鹽含量, 有效降低水體的pH值, 凈化水體。

　　4 問題與展望

　　枯草芽孢桿菌在養殖業中的研究已經獲取很多實驗數據, 但由于枯草芽孢桿菌種類繁多, 發酵產物的需求不同, 發酵時間存在一定差異, 導致生產不穩定, 成本高, 而不能廣泛應用在飼料中。如何降低發酵成本, 縮短發酵周期, 穩定生產, 是枯草芽孢桿菌工業化大量生產中需要進一步研究的問題。此外, 枯草芽孢桿菌在腸道中的定植時間短, 定植所需劑量尚不明確, 如何使其真正起到調節體內微生態的作用, 仍需大量研究?？傊? 隨著人們對綠色健康的日益關注, 科學技術水平的日益提高, 枯草芽孢桿菌在養殖業中的合理應用將日趨完善。

　　參考文獻略
　　責編：馬維軍；審閱：劉晶晶 博士
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