芽胞桿菌制劑在飼料中的應用

jessy521 · 發表于 2008-11-21 09:27:56

芽胞桿菌制劑在飼料中的應用

張宏福1、2張根軍2、3 孫哲1、2

（1、中國農業科學院畜牧研究所2、北京益農飼料中心3、北京益農博創生物科技有限公司）

　　飼料中添加抗生素促進動物生長已有50多年的歷史,對集約化畜牧業的發展做出了重大貢獻。隨著人們生活水平的提高和對健康的重視程度不斷加強,人們開始發現抗生素飼料添加劑在帶來巨大經濟效益的背后所隱藏的負面效應,如抗生素引起的內源性感染和二重感染,耐藥性的產生,腸道正常菌群的破壞和畜產品及環境中的殘留等問題,這些都將對養殖業、飼料工業和動物帶來嚴重威脅,進而通過食物鏈危及人類的健康。因此,禁止抗生素添加劑在畜牧業中使用的呼聲越來越高,研究和開發新的抗生素替代品的工作更加緊迫。而益生素作為一種新型的抗生素替代品,具有無毒副作用、無耐藥性、無殘留、效果顯著等諸多優點,受到了養殖業的首肯。它與抗生素不同的是,抗生素是微生物的代謝產物,能夠抑制消化道內微生物(有害菌和有益菌)的生長或將其殺死；而益生素是活的微生物,主要是通過向消化道內導入對動物有益的活菌,從而使有益菌處于主導地位。因此,益生素的應用前景更為廣闊。

　　微生態制劑的穩定性直接影響其應用范圍，主要指對特定環境的耐受力如溫度、濕度、酸度、機械磨擦和擠壓以及室溫條件下的存貯時間等對微生態制劑活性的影響；而對飼用微生態制劑，必須經受飼料加工過程中高溫的考驗，所以菌種對溫度的穩定性顯得尤為重要。

表1各種益生菌特性的比較:

	芽孢桿菌	乳酸桿菌	雙歧桿菌	鏈球菌	酵母菌
腸道定植能力	++++	++	++	+	+
熱穩定性	+++++	+	+	++	++
世代間隔時間	20min	50min	60min	20min	60min
生活方式	兼性厭氧	厭氧	厭氧	厭氧	兼性厭氧
抑制病原菌	+++	_	+	+	_
消化的幫助	+++++	++	+++	++	+

　　不同的菌種的高溫的耐受力差異較大，芽胞桿菌耐受力最強，110℃下5min損失只3％～5％，而在80℃下5min，乳酸桿菌、酵母菌損失70％～80％，95℃下2min損失98％～99％。一般制粒80℃～100℃對芽胞桿菌影響很小，對乳酸桿菌、酵母菌和糞鏈球菌等影響較大；就耐水性，孢子型細菌耐受性最好，腸球菌、糞鏈球菌次之，乳酸桿菌最差；除耐酸性的芽胞桿菌和乳酸菌外，一般的活菌制劑在胃酸作用下大量被殺死，殘存的少量活菌進入腸道后很難形成菌群優勢，因此，不耐酸的活菌制劑其含菌量必須達到相當大的濃度才能發揮益生作用。除此以外，飼料的保存時間、飼料中的礦物質和不飽和脂肪酸也會影響益生菌的活力。

　　芽孢桿菌產品以內生的孢子存在，抗逆性強，能耐酸堿和高溫高壓，在飼料加工和儲存過程中不易失活；芽孢桿菌在生長繁殖過程中能產生多種有效的酶促活性，一些酶常是畜禽不具有的如果膠酶、纖維素酶、葡聚糖酶等；芽孢桿菌產生的酶，進入消化道中，增加胃腸道酶量，幫助動物對所喂飼料相應成分進行酶解，從而提高飼料轉化率。由于該類細菌為需氧菌，通過生物奪氧而扶持厭氧菌的生長，為維持其腸道菌群的微生態平衡起重要作用。

　　一、飼用芽胞桿菌作用機理

　　1.拮抗動物病原細菌并維持和調整腸道微生態平衡

　　在正常情況下，動物腸道微生物種群及其數量處于一個動態微生態平衡狀態，當機體受到某些應激因素的影響，這種平衡可能被破壞，導致體內菌群比例失調，需氧菌如大腸桿菌增加，并使蛋白質分解產生胺、氨等有害物質，動物表現下痢等病理狀態，生產性能下降。研究表明，飼喂芽孢桿菌能產生蛋白多肽類抗菌物質，拮抗腸道病原細菌，從而抑制病原菌的生長繁殖，使有益微生物在細菌種間的相互競爭中占優勢。陳惠等(1994)在給生長育肥豬飼喂地衣芽孢桿菌后，腸道菌群中厭氧菌(雙歧桿菌、乳酸桿菌等)增多，而需氧菌及兼性厭氧菌特別是大腸桿菌顯著減少(p<0．05)。

　　2、生物奪氧

　　研究表明，幼畜禽初生時消化道內通常是無菌的，生后3小時在胃和小腸中可發現入的細菌，12小時后，可在大腸小檢測到。按著需氧菌、兼性厭氧菌、嚴格厭氧菌的演替順序，最終形成以乳酸桿菌、雙歧桿菌等嚴格厭氧菌為優勢而以其它細菌為劣勢的正常腸道微生態菌群。芽胞桿菌為需氧的細菌，進入體內以后，消耗大量的游離氧，降低氧化還原電勢，有利于厭氧微生物的生長，保持腸道微生態系統穩衡，提高機體抗病能力，減少胃腸道疾病發生的機率。Maruta等（1996）的研究發現，采食含106個／g枯草芽胞桿菌的飼糧飼喂3周后，糞中雙歧桿菌數量顯著上升，而鏈球菌及梭菌的數量顯著下降，并且這種趨勢仔豬較母豬更明顯。

　　3、分泌胞外酶

　　芽胞桿菌的另一大特點是能夠分泌大量的胞外酶，參與飼料的降解、消化，提高飼料利用率。芽胞桿菌分泌的酶見表2。

表2芽胞桿菌分泌的部分酶

酶	菌種
乙酰乳酸脫羧酶	短桿菌
堿性纖維素酶	圓形芽胞桿菌﹑枯草桿菌
α－淀粉酶	枯草桿菌﹑淀粉液化芽胞桿菌﹑地衣芽胞桿菌
淀粉酶	巨大芽胞桿菌
環糊精葡萄糖基轉移酶	圓形芽胞桿菌﹑地衣芽胞桿菌﹑軟化芽胞桿菌
細胞外蛋白酶	枯草桿菌
β－葡聚糖酶	枯草桿菌﹑多粘芽胞桿菌
β－內酰氨酶	蠟樣芽胞桿菌
果聚糖酶	枯草桿菌
β－甘露聚糖酶	圓形芽胞桿菌
金屬蛋白酶	枯草桿菌
中性蛋白酶	淀粉液化芽胞桿菌﹑枯草桿菌
ＲＮＡ酶	淀粉液化芽胞桿菌
木聚糖酶	短小芽胞桿菌﹑淀粉液化芽胞桿菌
植酸酶	枯草桿菌

　　許多試驗研究已經表明，芽胞桿菌代謝產生的酶類對宿主的生產性能或生理生化指標產生明顯影響。Popova等（1995）分離得到兩枯草芽胞桿菌，發現其除能分泌大量細胞外酶如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶及卵磷脂酶等，同時也分泌活性抗菌物質及揮發性代謝產物，并且此二株菌在pH4到pH8.6范圍內均能增殖。Kerovuo（1998）已成功從枯草芽胞桿菌中分離出產植酸酶基因，并已成功地將其在胚芽乳桿菌中進行了表達（Kerovuo，2000）。

　　4、增強動物體的免疫功能

　　近年的研究表明，芽胞桿菌能促進腸道相關淋巴組織處于高度反應的“準備狀態”，同時使免疫器官的發育增快，T、B淋巴細胞的數量增多，動物的體液和細胞免疫水平提高。潘康成（1997）研究地衣芽胞桿菌對家兔免疫功能的影響時發現，飼喂20天后試驗組胸腺、脾臟和蚓突面積系數分別比對照組提高了5．8％、22．8％、15．5％；飼喂40天分別提高11．0％、8．0％、7.9％；家兔注射疫苗免疫后第21天，試驗組血清中免疫球蛋白含最為 16.3％，明顯高于對照組的12.8％。結果表明地衣芽胞桿菌能促進家兔免疫器官的成熟，增強家兔的細胞免疫功能作用。Inooka等（1986）年的研究也表明，以106CFU／g的劑量將枯草桿菌飼喂雛雞時，顯著提高脾臟中T、B淋巴細胞的含量。

　　5、提供維生素、有機酸、蛋白質等營養物質

　　芽胞桿菌在動物腸道內生長繁殖，能產生多種營養物質如維生素、氨基酸、有機酸等，參與動物體新陳代謝，為機體提供營養物質。Ozols等（1996）對從腸道中分離的106株菌分析后認為，芽胞桿菌是體內維生素B1和B6的主要生產者。芽胞桿菌在代謝過程中產生的有機酸為機體提供能量和營養時，也會降低局部pH值，抑制有害菌的生長、繁殖。范賴（1997）分離得到兩株產乳酸的凝結芽胞桿菌，在體外能顯著拮抗致病性大腸桿菌和沙門氏菌。芽胞桿菌代謝產生的多肽類物質（如枯草芽胞桿菌分泌的枯草菌素）對某些有害菌也有抑制或殺滅作用。

　　二、影響芽胞桿菌使用效果的因素

　　1、施用時間

　　微生態制劑在動物的整個生長過程都可以使用，但不同的生長時期其作用效果不盡相同。一般在動物幼體，此時體內微生態平衡尚未完全建立，抵抗疾病的能力較弱，此時引入益生菌，可較快地進入體內，占據附著點，效果最佳。如新生反芻動物腸道內有益微生物種群數量的增加不僅可以促進宿主動物對纖維素的消化，而且有助于防止病原微生物侵害腸道。和其他剛出生的哺乳動物一樣，新生反芻動物的胃腸道尚未完全發育，但細菌在腸道內的定植相當迅速，出生24h出現乳酸桿菌和鏈球菌，l周齡時，整個腸道內乳酸桿菌數量達10７～10９個／g。另外在斷奶、運輸、飼料轉變、天氣突變和飼養環境惡劣等應激條件下，動物體內微生態平衡遭到破壞，使用微生態制劑對形成優勢種群極為有利，因此，把握益生菌的應用時機，盡早并長期飼喂，使其益生作用得到充分體現。

　　2、施用劑量

　　微生態制劑的益生作用是通過有益微生物在動物體內一系列生理活動來實現的，其最終效果同施加的益生菌的數量密切相關，數量不夠，在體內不能形成菌群優勢，難以起到益生作用。研究認為,要達到一定的作用效果，每克飼料中的活菌數不應低于106CFU／g飼料。活菌需進一步的萌發、定植、增殖、分泌代謝產物后才能發揮其功能。Henderik(1986)報道，瘺管豬食用含106／g個芽胞桿菌的飼料后發現，空腸內容物中的芽胞桿菌數為1.26×106個，萌發率為50％～70％。每克糞便中的芽胞桿菌數為1.5×106個，萌發率為85％～90％。德國學者認為，仔豬飼料中加入微生態制劑其含菌量應達到（0.2～0.5）×107/g飼料，育肥豬飼料中加入每克含106個芽胞桿菌，糞中大腸桿菌減少65％。

　　在動物發病期，可先選用針對性較強的抗生素殺滅或抑制致病微生物的繁殖，控制疾病的蔓延。但抗生素在殺滅致病菌的同時，動物體內的正常菌群也遭到破壞，此時應及時引入微生態制劑，通過其獨特的益生作用，使紊亂的腸道菌群平衡得到恢復，此所謂微生態制劑與抗生素的協同作用。

　　三、芽胞桿菌的應用前景

　　1、克服藥物殘留和應用抗生素弊端的需要

　　動物用抗生素或殺菌藥物，防治疾病和促進生長是有一定效果，但由于動物產品的藥物殘留給人類帶來隱患，同時還會破壞動物體內的微生態平衡及耐藥性菌株的產生。如果應用芽胞桿菌制劑，就能克服上述弊端，而且能達到防病增重的目的。

　　2、生產綠色食品的需要

　　綠色食品是無公害、無殘留、無污染的食品，生產無公害的動物產品，首先要配制生態營養飼料。所謂生態營養飼料，就是指既滿足動物生理生產需要，又使動物產品無公害不污染環境的動物飼料。芽胞桿菌飼料添加劑就是生態營養飼料的重要成分。由于芽胞桿菌是天然、無毒、無殘留、無公害、不污染環境，所以與其它添加劑相比更廣泛用于養殖業。

　　3、抗應激的需要

　　不論是熱應激、氣候突變、飼料變更、運輸、預防注射等外部環境的突變，都會引起機體內環境的改變，使體內微生態平衡失調，代謝紊亂，出現食欲減退，生產力下降，以及拉稀等應激癥侯群，對這種應激病癥，用其他藥物難于治療，如果應用芽胞桿菌制劑就能恰倒好處，就能克服或降低因應激因素導致的生產力下降，這也是芽胞桿菌制劑應用特長之一。

　　4、提高生產性能的需要

　　芽胞桿菌可產生各種消化酶、維生素、有機酸和促生長因子等多種生物活性物質，如張曉梅等（1999）報道，雛雞早期飼喂芽胞桿菌制劑可顯著提高腸道消化酶的活性。給肉雞添加芽胞桿菌制劑，其消化道的淀粉酶和總蛋白酶活性都有明顯提高。這對提高飼料轉化率和促進肉雞早期生長極為有利。由于芽胞桿菌制劑能提高飼料轉化率，促進多種營養物質的吸收，因而能促進生長、增加體重或提高產蛋量，進而提高了生產性能。

　　5、防治疾病的需要

　　由于芽胞桿菌制劑能夠維持腸道的微生態平衡，提高機體免疫功能，產生多種抗生物質，如乳酸菌素、嗜酸菌素、桿菌肽等，以及產生的有機酸、H2O2等物質，能抑制病原菌的生長繁殖。另外，通過占位、粘附、競爭性排斥、營養物質的爭奪，抑制有害菌的定植和生長，起到生物拮抗作用，從而能防治疾病。

　　7、改善環境條件的需要

　　動物腸道內的大腸桿菌可導致蛋白質腐敗產生氨和胺等具有刺激性和毒性的物質，芽胞桿菌可抑制大腸桿菌增殖，減少氨和胺的產生，并在大腸中產生氨基化氧化酶及分解硫化物的酶類可以將吲哚類化合物氧化成無臭無毒害物質。芽胞桿菌與體內原有正常菌協同作用，提高飼料轉化率，減少蛋白質向氨及胺的轉化，減少亞硝氨、氨、吲哚、糞臭素等有害物質的產生，消除惡臭氣味，減少這些物質通過糞便對環境的污染，凈化了舍內空氣質量，有利于養殖業的持續發展。

　　我國畜牧業目前面臨“綠色貿易壁壘”,因此發展益生素受到了人們極大的重視。芽胞桿菌這種新型的生物制品正以其獨特理念影響著日益發展的畜牧業,而且隨著微生態學研究的進一步深入,以及人們對綠色、安全和環保意識的不斷增強,芽胞桿菌的應用前景會更加廣闊。