枯草芽孢桿菌在飼料中的研究與應(yīng)用

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　　導(dǎo)讀

　　近年來, 益生菌因其綠色、無殘留、無污染的優(yōu)異特性成為替代抗生素的最佳選擇之一, 受到國內(nèi)外眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注、研究。
　　1989年, 美國食品和藥品管理局 (FDA) 以及美國飼料監(jiān)察協(xié)會 (AAFCO) 公布了41種可以用于飼料的安全菌株;我國農(nóng)業(yè)部于2003年12月發(fā)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(yīng)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?？莶菅挎邨U菌由于生長速度快、易存活、易繁殖、可以分泌多種酶、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn), 被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖中。

　　1 枯草芽孢桿菌的生物學(xué)特性

　　枯草芽孢桿菌 (Bacillus subtilis) , 芽孢桿菌屬。單個細(xì)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(yùn)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(jī)制

　　芽孢桿菌在制劑中以內(nèi)生孢子形式存在。孢子進(jìn)入動物腸道后, 在腸道上部能迅速復(fù)活并產(chǎn)生具有拮抗腸道致病菌的多種物質(zhì), 分泌活性很強(qiáng)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(fù)雜的碳水化合物;同時, 通過生物奪氧, 消耗腸道內(nèi)的氧氣造成厭氧環(huán)境, 腸道原籍優(yōu)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(tài)平衡。

　　2.1 分泌產(chǎn)物
　　枯草芽孢桿菌生境多樣, 可利用的營養(yǎng)物質(zhì)種類豐富, 這決定了其代謝產(chǎn)物多樣化, 具有廣泛的應(yīng)用價值。

　　2.1.1 拮抗致病微生物的產(chǎn)物
　　枯草芽孢桿菌菌體生長過程中產(chǎn)生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短桿菌肽等活性物質(zhì)對致病菌或內(nèi)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(zhì)在腸道粘膜對細(xì)胞有明顯的毒害作用, 抑制了有害微生物, 進(jìn)而減少有害物質(zhì)產(chǎn)生, 有利于動物健康和生長。

　　2.1.2 提高飼料消化率的產(chǎn)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(nèi)的消化酶類一同發(fā)揮作用, 有降解飼料中復(fù)雜碳水化合物、提高飼料消化率、提高動物生產(chǎn)性能的作用。

　　2.1.3 增加營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)的產(chǎn)物
　　枯草芽孢桿菌能產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)如維生素、氨基酸、有機(jī)酸、促生長因子等, 參與動物機(jī)體新陳代謝, 為機(jī)體提供營養(yǎng)物質(zhì)。

       2.2 改善腸道環(huán)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(nèi)環(huán)境中的游離氧, 形成腸道低氧環(huán)境, 促進(jìn)有益厭氧菌生長, 并產(chǎn)生乳酸等有機(jī)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(fā)生幾率。

　　2.3 提高動物免疫水平
　　芽孢桿菌能促進(jìn)動物腸道相關(guān)淋巴組織處于高度的“免疫準(zhǔn)備狀態(tài)”, 同時使免疫器官發(fā)育加快, T、B淋巴細(xì)胞數(shù)量增多, 動物體液和細(xì)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(xì)胞量。

　　3 枯草芽孢桿菌在飼料中的應(yīng)用與研究

　　芽孢是處于休眠狀態(tài)的活細(xì)胞, 能耐受飼料加工過程中的高溫高壓及酸堿環(huán)境, 穩(wěn)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(tài)進(jìn)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(shí)驗(yàn)和抗生素藥敏實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出較高的存活率;枯草芽孢桿菌制劑的制備實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)干燥、粉碎處理后芽孢率大于98%。

　　3.1 在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用與研究

　　在養(yǎng)豬業(yè)中, 仔豬在斷奶過程中容易出現(xiàn)體差、腹瀉、生長發(fā)育停滯等現(xiàn)象, 嚴(yán)重者甚至導(dǎo)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(yàn)證實(shí), 枯草芽孢桿菌可使生長豬日增重提高6%~7%, 飼料轉(zhuǎn)化率提高3%~4%。

　　在養(yǎng)禽業(yè)中, 枯草芽孢桿菌通過改善腸道內(nèi)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(yǎng)物質(zhì)消化率, 提高飼料吸收率, 最終促進(jìn)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(zhuǎn)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(yàn)證實(shí), 芽孢桿菌能在實(shí)驗(yàn)肉雞腸道內(nèi)萌發(fā)并停留超過72h, 并對提高腸道內(nèi)消化酶活性和改善菌群結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用。翟玲等研究發(fā)現(xiàn), 枯草芽孢桿菌可提高肉雞的抗氧化能力、減少氧化應(yīng)激, 從而提高肉雞生長性能。

　　3.2 在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用與研究

　　在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中, 枯草芽孢桿菌能分泌多種酶類, 促進(jìn)飼料中營養(yǎng)素降解, 使水產(chǎn)類動物對飼料的吸收利用更加充分;降解池中的殘?jiān)S便、有機(jī)物等, 改善水質(zhì);對水產(chǎn)中的弧菌、大腸桿菌和桿狀病毒等有害微生物有很強(qiáng)的抑制作用, 有效預(yù)防水產(chǎn)動物腸炎、爛鰓等疾病。夏耘等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 投喂枯草芽孢桿菌可增強(qiáng)機(jī)體消除活性氧自由基的能力, 提高機(jī)體血清溶菌酶活性水平。沈斌乾等實(shí)驗(yàn)條件下, 向飼料中添加2×106~5×108CFU/g的枯草芽孢桿菌能促進(jìn)青魚魚種的生長和降低飼料系數(shù), 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(yǎng)池水質(zhì)的凈化作用表明, 在飼養(yǎng)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(yǎng)殖業(yè)中的研究已經(jīng)獲取很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù), 但由于枯草芽孢桿菌種類繁多, 發(fā)酵產(chǎn)物的需求不同, 發(fā)酵時間存在一定差異, 導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定, 成本高, 而不能廣泛應(yīng)用在飼料中。如何降低發(fā)酵成本, 縮短發(fā)酵周期, 穩(wěn)定生產(chǎn), 是枯草芽孢桿菌工業(yè)化大量生產(chǎn)中需要進(jìn)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(diào)節(jié)體內(nèi)微生態(tài)的作用, 仍需大量研究?？傊? 隨著人們對綠色健康的日益關(guān)注, 科學(xué)技術(shù)水平的日益提高, 枯草芽孢桿菌在養(yǎng)殖業(yè)中的合理應(yīng)用將日趨完善。

　　參考文獻(xiàn)略
　　責(zé)編：馬維軍；審閱：劉晶晶 博士
　?。▉碓矗猴暳蠌V角；作者：鄒艷）