納豆芽孢桿菌在畜牧業(yè)中的應(yīng)用效果及其機(jī)理探討

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The Application effect of Bacillus Natto in Animal Industry and the discussion of the Mechanismin
納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)是一種從日本傳統(tǒng)食品納豆中分離出來的新型微生態(tài)制劑,屬細(xì)菌科,芽孢桿菌屬,其原始菌株與枯草芽孢桿菌相同,是枯草芽孢桿菌的一個(gè)亞種.納豆芽孢桿菌屬于需氧菌中的非致病菌,是以內(nèi)生孢子的形式零星存在于動(dòng)物腸道中,這類細(xì)菌在條件不利的情況下能形成芽孢,將自己保護(hù)起來,復(fù)活率高.由于納豆芽孢桿菌具有芽孢,因而有耐酸,耐堿,耐高溫及耐擠壓等特點(diǎn),在制粒過程及胃酸環(huán)境中均能保持高度的穩(wěn)定性,在腸道上段迅速發(fā)育轉(zhuǎn)變成具有新陳代謝作用的營養(yǎng)型細(xì)胞,以自身的耗氧來抑制腸道中有害需氧菌的生長,從而促使以厭氧菌為優(yōu)勢菌群的腸道正常菌群的生長,提高機(jī)體免疫力(陳兵等,2003;張俐等,2002);飼料中添加納豆芽孢桿菌能使腸道酸化而有利于鐵,鈣及維生素D 等的吸收,促進(jìn)動(dòng)物生長;能降解植物性飼料中某些復(fù)雜的碳水化合物, 提高飼料的轉(zhuǎn)化率(胡束興和譜康戚,2001).
目前,納豆芽孢桿菌作為一種新型微生態(tài)制劑,在家畜和水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及作用機(jī)理引起了許多學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究.
1 納豆芽孢桿菌的作用及使用效果
1.1 具有廣譜抗菌作用
納豆芽孢桿菌具有廣譜抗菌作用,對革蘭氏陽性菌,革蘭氏陰性菌,酵母菌和霉菌都有一定的拮抗作用,對異常漢遜酵母具有強(qiáng)抗菌作用(蔣立文等,2007).大量的研究表明,飼用納豆芽孢菌具有拮抗腸道病原細(xì)菌,維持和調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡的作用.使用納豆芽孢桿菌培養(yǎng)物及濾液飼喂小鼠和雛雞,均對腸道致病菌有明顯的拮抗作用.鯉魚飼喂含納豆芽孢桿菌的飼料后,鯉魚腸道中厭氧菌群增多,而需氧菌及兼性厭氧菌尤其是大腸桿菌減少.
1.2 增強(qiáng)機(jī)體免疫力
納豆芽孢桿菌能刺激機(jī)體免疫系統(tǒng),提高機(jī)體免疫力,是良好的免疫刺激劑.能有效地提高巨嗜細(xì)胞的數(shù)量和活性,通過產(chǎn)生抗體和提高嗜菌作用等刺激免疫,激發(fā)體液免疫和細(xì)胞免疫,致使動(dòng)物免疫活性增強(qiáng).芽孢桿菌能促使吞噬細(xì)胞吞噬功能增強(qiáng),機(jī)體免疫特別是局部免疫提高,分泌型IgA的分泌增加,從而抵抗感染.Inooka等(1988)用納豆芽抱桿菌(Bacillus natto)飼喂仔雞,停喂5d后仍可從小腸內(nèi)容物中分離出活菌.Inooka等(1997)試驗(yàn)結(jié)果表明,飼喂芽抱桿菌的試驗(yàn)雞抗體水平明顯增加,脾臟T,B淋巴細(xì)胞的比例提高,脾粘連細(xì)胞的過氧化氫的產(chǎn)生量減少.
1.3 提高飼料轉(zhuǎn)化率
納豆芽孢桿菌制成微生態(tài)制劑飼喂動(dòng)物,均能提高消化道的酶活性.芽孢桿菌能使肉仔雞淀粉酶和總蛋白酶活性升高,對肉仔雞早期生長和提高飼料轉(zhuǎn)化率有良好的效果(向貴友等,1994).體外試驗(yàn)研究表明,添加納豆芽孢桿菌能使動(dòng)物腸道酸化而有利于鐵,鈣及維生素D等的吸收,促進(jìn)動(dòng)物生長,縮短養(yǎng)殖周期.納豆芽孢桿菌具有很強(qiáng)的蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶活性,能降解植物性飼料中某些復(fù)雜的碳水化合物,從而提高飼料的轉(zhuǎn)化率并增加飼料原料的可利用種類.有研究顯示,在仔豬日糧中添加不同劑量的納豆芽孢桿菌,連續(xù)飼喂,在不同生長階段與對照組比較,可提高日增重9%～12%,料肉比下降6%～8%,尤以低劑量添加組效果較好(聶志武等,1998);在AA 雞日糧中添加不同劑量的納豆芽孢桿菌,連續(xù)飼喂,與對照組比較,可提高日增重2%～6%,料肉比下降2%～3%,納豆芽孢桿菌劑能提高AA 雞十二指腸消化酶(總蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶) 的活力52.2%～89.2%,對存活率影響不大.
此外,納豆芽孢桿菌還具有溶血栓,抗腫瘤,調(diào)節(jié)腸功能等多種保健功效,在醫(yī)學(xué)和保健品領(lǐng)域也得到了廣泛關(guān)注.因此納豆芽孢桿菌是微生態(tài)制劑的理想生產(chǎn)菌株,其研究成果轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)后將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益.
2 納豆芽孢桿菌的作用機(jī)制
到目前為止,對納豆芽孢桿菌的作用機(jī)理還不十分清楚,學(xué)術(shù)界提出了以下幾種說法.
2.1 生物奪氧
納豆芽孢桿菌屬于好氧芽孢桿菌,進(jìn)入動(dòng)物胃腸道在生長繁殖過程中消耗腸內(nèi)過量的氣體,從而造成厭氧狀態(tài),有利于有益厭氧菌繁殖,使胃腸道內(nèi)形成良性生態(tài)平衡,抑制有害菌.
2.2 生物拮抗
納豆芽孢桿菌參與消化道益生菌群與有害菌群之間對生存和繁殖空間,時(shí)間,定植部位以及營養(yǎng)的竟?fàn)?限制有害菌的生存和繁殖(淳澤,1994).芽孢菌拮抗病原細(xì)菌和維持調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡的作用機(jī)理不少學(xué)者進(jìn)行了研究和探討.
2.3 改善體內(nèi)外生態(tài)環(huán)境
飼喂芽孢桿菌后,能顯著降低腸道大腸桿菌,沙門氏菌的數(shù)量,使機(jī)體內(nèi)的益生菌增加而潛在的致病菌減少,因而排泄,分泌物中的益生菌數(shù)量增多,致病性微生物減少,從而凈化了體內(nèi)外環(huán)境,減少疾病的發(fā)生.
2.4 產(chǎn)生多種消化酶
納豆芽孢菌提高動(dòng)物消化酶活性是微生物飼料添加劑促進(jìn)生長作用的一個(gè)重要因素.納豆芽孢桿菌產(chǎn)生的蛋白酶,淀粉酶,纖維素酶,脂肪酶等多種消化酶可降解甘油三酯,蛋白質(zhì),淀粉,木聚糖,半乳糖,果膠,梭甲基纖維素,多聚半乳糖酸,阿拉伯糖膠,吡喃葡萄糖甘,阿拉伯呋喃糖甘,地衣聚糖和呋喃木糖等.
2.5 產(chǎn)生抗生素類物質(zhì)
納豆芽孢桿菌可以產(chǎn)生的抗菌素如桿菌肽,多黏菌素,2,6-吡啶二羧酸(Dipicolini cacid),具有抑制金黃色葡萄球菌,沙門氏菌,傷寒菌,痢疾菌及O157:H7大腸桿菌等致病菌的作用,可以起到抗菌素的作用.程安春等(2002)不同的研究證實(shí)飼用芽孢桿菌在體外能拮抗多種動(dòng)物致病菌.向貴友等(1994)用芽孢桿菌培養(yǎng)物飼喂小鼠和雛雞發(fā)現(xiàn)均對腸道致病菌有明顯的拮抗作用.
3 納豆芽孢桿菌當(dāng)前存在的問題及研究前景
3.1 建立獲得高濃度,高活性納豆芽孢的發(fā)酵工藝
獲得高濃度,高活性的芽孢是制備納豆芽孢桿菌制劑的關(guān)鍵.目前,國內(nèi)對納豆芽孢桿菌的研究大多集中于納豆固體培養(yǎng),納豆激酶,液體深層培養(yǎng)研究也以收獲營養(yǎng)活菌體為目的,在其芽孢形成方面的研究不多.今后,需要通過一些生物技術(shù)手段突破形成高濃度,高活性芽孢的瓶頸.
3.2 加強(qiáng)菌株的生物安全性,開辟更廣闊的市場
富含納豆菌的微生物制劑開發(fā)很有市場前景,開發(fā)的關(guān)鍵除要確保菌株本身的安全性外,要使制劑含有穩(wěn)定活性且高數(shù)量的益生菌,同時(shí)具有抗熱,耐酸耐膽汁能力,因此在對益生菌發(fā)酵特性進(jìn)行改良外,生產(chǎn)工藝,活性的保存條件也要重點(diǎn)研究.
3.3 加強(qiáng)高產(chǎn)菌株的選育和發(fā)酵工藝的改進(jìn)
加強(qiáng)高產(chǎn)菌株的選育和發(fā)酵工藝的探索可更有效地推進(jìn)納豆芽孢桿菌的開發(fā)利用.采用用現(xiàn)代基因工程技術(shù)和誘變育種技術(shù),選育可供大規(guī)模生產(chǎn)的抗逆菌株,探求合理的發(fā)酵工藝和提取條件,降低成本,使天然的益生素得到更廣泛地應(yīng)用.

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