譚榮炳

湖南九鼎集團(tuán)技術(shù)研究中心，長(zhǎng)沙 410000

飼用芽孢桿菌制劑的研究進(jìn)展及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

譚榮炳

湖南九鼎集團(tuán)技術(shù)研究中心，長(zhǎng)沙 410000

隨著抗生素作為飼料添加劑的廣泛使用，在給養(yǎng)殖業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，其中的弊端也逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。抗生素的濫用和長(zhǎng)期使用導(dǎo)致動(dòng)物腸道重復(fù)感染和二重感染，同時(shí)導(dǎo)致病原微生物產(chǎn)生耐藥性、動(dòng)物產(chǎn)品產(chǎn)生藥物殘留、畜產(chǎn)品品質(zhì)降低等，從而對(duì)微生態(tài)安全和食品安全產(chǎn)生重大威脅。在這種情況下，許多國(guó)家和地區(qū)都已禁止或即將禁止抗生素作為飼料添加劑使用，但隨之而來(lái)的問(wèn)題是養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益下降、動(dòng)物疾病增加等。為了降低抗生素禁用帶來(lái)的養(yǎng)殖效益的損失，各國(guó)學(xué)者都在尋求抗生素的理想替代品。

芽孢桿菌制劑是一種新型微生態(tài)制劑，具有較高的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶活性，對(duì)植物性碳水化合物也有較強(qiáng)的降解能力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外用于畜禽生產(chǎn)中的芽孢桿菌種類(lèi)有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、環(huán)狀芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、堅(jiān)強(qiáng)芽孢桿菌、東洋芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、芽孢乳桿菌、丁酸梭菌等。

芽孢桿菌是一類(lèi)好氧或兼性厭氧菌，在制劑中以內(nèi)生孢子形式存在，能忍受酸堿、高溫、擠壓、紫外線、電磁輻射、某些化學(xué)藥品等多種不良環(huán)境，具有良好的穩(wěn)定性，在飼料加工、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中損失較小，還具有其他益生菌所沒(méi)有的抗逆性。孢子進(jìn)入動(dòng)物腸道后，在腸道上部能迅速?gòu)?fù)活并分泌活性很強(qiáng)的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纖維素酶等多種酶，有助于降解植物性飼料中某些復(fù)雜的碳水化合物，產(chǎn)生具有拮抗腸道致病菌的多種物質(zhì)，同時(shí)通過(guò)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(shì)菌大多屬厭氧菌，而有害菌和外來(lái)菌多為需氧菌，從而有利于維持腸道生態(tài)平衡。同時(shí)，芽孢桿菌的使用可避免長(zhǎng)期使用抗生素產(chǎn)生的毒副作用和耐藥性問(wèn)題，可防止微生態(tài)菌群失調(diào)，而且為綠色食品的生產(chǎn)提供了條件。因此，芽孢桿菌在動(dòng)物生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 飼用芽孢桿菌的作用機(jī)理

1.1 優(yōu)勢(shì)菌群說(shuō)

在正常微生物群與畜禽機(jī)體和環(huán)境所構(gòu)成的微生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，少數(shù)優(yōu)勢(shì)種群對(duì)整個(gè)種群起決定作用，一旦失去了優(yōu)勢(shì)種群則造成微生態(tài)失調(diào)，使用芽孢桿菌制劑可補(bǔ)充或恢復(fù)優(yōu)勢(shì)種群，使失調(diào)的微生態(tài)達(dá)到新的平衡。

芽孢桿菌制劑主要通過(guò)以下4種方式維持有益菌的優(yōu)勢(shì)：一是直接充實(shí)有益的優(yōu)勢(shì)菌群，并使之在腸道內(nèi)定植；二是與有害菌競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分或吸附位點(diǎn)；三是消耗氧氣，形成無(wú)氧環(huán)境（一般有害菌為需氧菌）；四是產(chǎn)生抑菌物質(zhì)，如乳酸、過(guò)氧化氫、溶菌酶、抗菌物質(zhì)等。Cavazzoni等[1]研究表明，凝結(jié)芽孢桿菌的芽孢可以在肉仔雞和哺乳仔豬的消化道內(nèi)迅速出芽，在肉仔雞的嗉囊和仔豬的胃中未出芽的芽孢只占采食量的10%。另外，芽孢桿菌的營(yíng)養(yǎng)體和芽孢均可以在肉雞十二指腸生存，而不被膽鹽和胃酸所抑制或殺死，芽孢桿菌可以在動(dòng)物消化道不斷地出芽和形成芽孢，具有極強(qiáng)的生長(zhǎng)繁殖的能力。

1.2 生物奪氧說(shuō)

畜禽腸道內(nèi)的優(yōu)勢(shì)微生物種群為厭氧菌，當(dāng)一些有益的耗氧益生菌（如芽孢桿菌）進(jìn)入腸道后在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中消耗環(huán)境內(nèi)的氧氣，造成厭氧環(huán)境，有助于厭氧菌的生長(zhǎng)，從而使失調(diào)的菌群平衡調(diào)整到正常的狀態(tài)以達(dá)到治病促生長(zhǎng)的目的。

1.3 生物拮抗說(shuō)

生物拮抗，就是正常的微生物群有序地定植于黏膜或細(xì)胞上皮構(gòu)成機(jī)體防御屏障，而有害菌只有定植于黏膜上皮的某些位點(diǎn)才能對(duì)機(jī)體發(fā)揮毒性作用，這些微生物可競(jìng)爭(zhēng)性抑制病原微生物黏附到腸黏膜上皮細(xì)胞上，同病原微生物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物和生態(tài)位點(diǎn)，從而在一定程度上阻止了病原微生物的生長(zhǎng)繁殖。

目前，研究動(dòng)物消化道菌群的方法主要有微生物計(jì)數(shù)法、PCR法等多種方法，但是每種方法都不能完全確切地表明微生態(tài)的平衡狀態(tài)。黃俊文等[2]研究表明，飼喂納豆芽孢桿菌后，仔豬結(jié)腸中的乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量顯著高于對(duì)照組（＜0.05），而大腸桿菌的數(shù)量要低于對(duì)照組（＜0.05）。但也有研究表明，蠟樣芽孢桿菌可以降低斷奶仔豬十二指腸和空腸食糜中大腸桿菌的數(shù)量，但是在回腸、盲腸和結(jié)腸食糜中大腸桿菌的數(shù)量卻明顯增加（＜ 0.05）；在試驗(yàn)的前期仔豬糞便中的大腸桿菌和腸球菌的含量明顯低于對(duì)照組，但是在后期，上述2種細(xì)菌的含量卻高于對(duì)照組[3]。

1.4 增強(qiáng)機(jī)體免疫力

芽孢桿菌可成為非特異性免疫因子，通過(guò)細(xì)菌本身或細(xì)胞壁成分刺激宿主細(xì)胞，激活免疫系統(tǒng)，提高機(jī)體抗體水平或巨噬細(xì)胞活性，使動(dòng)物的體液免疫和細(xì)胞免疫水平提高，增強(qiáng)機(jī)體抵抗力。益生菌的免疫調(diào)節(jié)作用主要體現(xiàn)在可以調(diào)節(jié)致炎和抗炎因子的平衡，從而達(dá)到抑制過(guò)敏反應(yīng)的目的。

高建忠等[4]研究富硒益生菌對(duì)仔豬抗氧化能力和免疫功能的影響，結(jié)果表明：在60 d時(shí)，試驗(yàn)組仔豬血液GSH-Px活性、血清SOD活性、血液和組織中的硒含量及血清中的豬瘟抗體水平均顯著高于對(duì)照組，MDA水平顯著低于對(duì)照組。

1.5 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收

動(dòng)物微生態(tài)制劑中的活菌可以在動(dòng)物消化道內(nèi)產(chǎn)生一些有益代謝產(chǎn)物，如有機(jī)酸、抗菌物質(zhì)、各種酶類(lèi)物質(zhì)、過(guò)氧化氫等。有機(jī)酸（如乳酸、乙酸、丙酸等）能夠降低腸道pH值，從而能抑制致病性大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的生長(zhǎng)繁殖；有機(jī)酸還可加強(qiáng)腸道的蠕動(dòng)，促進(jìn)消化吸收。而且在酸性環(huán)境中，胃蛋白酶原被激活為有消化能力的胃蛋白酶，有助于蛋白質(zhì)的消化吸收；芽孢桿菌的營(yíng)養(yǎng)體不僅可以分泌復(fù)雜的胞外酶系（纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶等），而且在營(yíng)養(yǎng)體形成芽孢過(guò)程中產(chǎn)生抗菌素。

過(guò)氧化氫的抗菌原理是使細(xì)胞膜脂肪發(fā)生過(guò)氧化反應(yīng)從而產(chǎn)生細(xì)胞毒性，或者產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的羥基；同時(shí)還可以激活腸道內(nèi)乳過(guò)氧化物酶－硫氫酸鹽系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中，過(guò)氧化物酶與過(guò)氧化氫結(jié)合，然后將硫氫酸鹽氧化成氧化性中間產(chǎn)物，這種產(chǎn)物能抑制微生物的生長(zhǎng)。另外，微生態(tài)制劑中的有益菌群在消化道繁衍，能促進(jìn)消化道內(nèi)多種氨基酸、維生素等一系列營(yíng)養(yǎng)成分的有效合成和吸收利用，從而促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)發(fā)育和增重。

揮發(fā)性脂肪酸（VFA）是動(dòng)物消化道微生物發(fā)酵的產(chǎn)物，其含量和組成可間接反應(yīng)消化道微生態(tài)的情況。蘇勇等[5]將6窩仔豬隨機(jī)分成對(duì)照組和處理組，研究外源芽孢乳桿菌對(duì)仔豬空腸和結(jié)腸食糜中VFA含量的影響，結(jié)果表明：斷奶后，仔豬結(jié)腸VFA含量明顯下降；與對(duì)照組相比，處理組結(jié)腸VFA含量明顯較高。由此可見(jiàn)，芽孢乳桿菌可以改善動(dòng)物消化道的菌群分布及其代謝情況。但是，其作用效果因動(dòng)物消化道微生態(tài)的完善程度（平衡程度）而異。

1.6 減少糞便中有害物質(zhì)的產(chǎn)生

飼喂芽孢桿菌可抑制腸道內(nèi)腐敗菌生長(zhǎng)，減少腐敗物質(zhì)產(chǎn)生，降低糞便中氨和硫化氫的含量。王曉霞等[6]報(bào)道，果寡糖和枯草芽孢桿菌的添加使發(fā)酵糞中NH3和H2S的散發(fā)量分別降低62.14%（＜0.05）和28.49%（＜0.05）。Canh等[7]報(bào)道，豬攝入含芽孢桿菌的飼料后，糞便中大腸桿菌數(shù)減少到原來(lái)的2%。在腸道內(nèi)，芽孢桿菌還可產(chǎn)生氨基氧化酶及分解硫化氫的酶類(lèi)，從而降低了蛋白質(zhì)向刺激性較強(qiáng)的氨和胺的轉(zhuǎn)化，使血液和腸道中氨的濃度降低，也降低了向外界的排泄量，改善了飼養(yǎng)環(huán)境。同時(shí)，腸道內(nèi)產(chǎn)生有害物質(zhì)的減少，可維持腸上皮細(xì)胞處于較好的吸收狀態(tài)，并降低腸上皮細(xì)胞的更新率，從而降低動(dòng)物的維持需要。

2 飼用芽孢桿菌制劑在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 提高生產(chǎn)性能

戴榮國(guó)等[8]報(bào)道，仔豬基礎(chǔ)日糧中添加蠟樣芽孢桿菌后，仔豬的平均日增重較對(duì)照組明顯提高，前、后期及全期平均日增重分別顯著提高45.7% （＜0.01）、14.74%和23.92%（＜0.05）；料重比分別降低18.8%（＜0.05）、4.3%和7.2%（＞0.05）；同時(shí)，飼料采食量也得到了顯著的提高，但是飼料轉(zhuǎn)化率沒(méi)有得到明顯的改善。霍軍等[9]在生長(zhǎng)育肥豬飼料中添加芽孢桿菌后（100 mg/kg飼料，活菌數(shù)108個(gè)/g），生長(zhǎng)育肥豬的平均日增重較空白對(duì)照組提高了13.42%（＜0.01）、料肉比降低了11.83% （＞0.05）。陳兵等[10]在仔豬日糧中添加納豆芽孢桿菌，結(jié)果表明：前期試驗(yàn)組仔豬日增重較對(duì)照組分別提高12.31%和12.51%（＜0.05），料重比下降8.56%（＜0.01）和6.31%（＜0.05）；后期試驗(yàn)組日增重較對(duì)照組分別提高11.36%（＜0.01）和9.14% （＜0.01），料重比下降8.70%（＜0.01）和5.93% （＜0.01），尤以低劑量添加組效果最好。范先超等[11]選用體重約20 kg的杜長(zhǎng)大三元雜交仔豬40頭，試驗(yàn)組日糧添加0.1%益生素，結(jié)果表明：仔豬日增重試驗(yàn)組比對(duì)照組增加14.25%，差異顯著（＜0.05）；料肉比降低8.23%。李煥友等[12]將復(fù)合芽孢桿菌添加到仔豬日糧中，結(jié)果表明：600 mg/kg的添加量效果最好，且比抗生素效果要好。黃滄海等[13]研究了枯草芽孢桿菌益生素添加劑對(duì)仔豬生長(zhǎng)性能的影響，處理1添加0.1%普百克、處理2添加0.2%普百克、處理3添加80 mg/kg的喹乙醇，在斷奶后第1、2和3周3個(gè)處理組間仔豬的日增重、料肉比和日采食量都無(wú)顯著差異；斷奶后3周3個(gè)處理組之間日增重和日采食量無(wú)顯著差異；添加0.2%普百克組料肉比較低，差異顯著（＜0.05）。陳旭東等[14]研究結(jié)果表明，芽孢桿菌制劑能顯著改善斷奶仔豬日增重、飼料轉(zhuǎn)化率和腹瀉率；芽孢桿菌添加于飼料能顯著提高日采食量（＜0.05）。

此外，芽孢桿菌對(duì)繁殖母豬的生產(chǎn)性能也有所改善。郭麗華等[15]在妊娠及哺乳母豬飼料中添加地衣芽孢桿菌，不僅可提高母豬的繁殖性能、改善腸道功能、降低便秘率，還可增加仔豬出生體重以及日增重，且腹瀉率比對(duì)照組降低了15.78%、死淘率僅為對(duì)照組的44.48%。

宋良敏[16]研究表明，在哺乳母豬飼料中添加復(fù)合微生態(tài)制劑（含有芽孢桿菌制劑）能夠促進(jìn)胎兒和乳腺發(fā)育，母豬奶水增多，提高母豬窩產(chǎn)活仔數(shù)與仔豬初生重，其中0.1%添加量效果最佳；但對(duì)于仔豬初始重，0.4%處理組最高，且斷奶仔豬體重亦最重。

2.2 增強(qiáng)免疫功能

吳偉等[17]研究在斷奶仔豬日糧中添加芽孢桿菌、低聚果糖制劑對(duì)其生長(zhǎng)性能及血清IgA、IgG、CD4+、CD8+、豬瘟抗體水平等指標(biāo)的影響，結(jié)果表明：低聚果糖、芽孢桿菌制劑能顯著提高斷奶仔豬豬瘟抗體水平、IgA和IgG水平（＜0.05），但對(duì)CD4+和CD8+指標(biāo)影響不大。

王虎偉[18]選用48頭平均體重為（6.39±0.42）kg的（21±2）日齡杜長(zhǎng)大三元雜交斷奶仔豬，飼喂基礎(chǔ)日糧和含有芽孢桿菌制劑的日糧（含有芽孢桿菌1.3×1011cfu/g），結(jié)果表明：試驗(yàn)組可以顯著提高仔豬斷奶后第7天血清IL-1β水平（＜0.05），也顯著提高第21天血清IgG、IL-6和TNF-a及回腸黏膜SIgA水平（＜0.05），而糞便IgA及外周血T淋巴細(xì)胞CD3+、CD4+和CD8+及CD4+/CD8+并無(wú)顯著性差異。

黃俊文等[19]在（5.57±0.04）kg斷奶仔豬日糧中添加0.1%的納豆芽孢桿菌（1 000 mg/kg），結(jié)果表明：血清中CD3+、CD4+水平顯著高于對(duì)照組（＜0.05），且MDA含量顯著降低（＜0.05），GSH-Px活性增強(qiáng)，對(duì)仔豬的免疫和抗氧化機(jī)能有改善作用。

邊連全等[20]報(bào)道，枯草芽孢桿菌有助于提高血清免疫球蛋白G的含量（＜0.05）和免疫球蛋白A的含量（＜0.05），合生元組補(bǔ)體C3、C4水平顯著高于對(duì)照組（＜0.05），表明枯草芽孢桿菌可提高斷奶仔豬的體液免疫功能。

免疫器官的生長(zhǎng)、發(fā)育和成熟有賴于抗原的刺激，芽孢桿菌的菌體成分（如胞壁酸、肽聚糖、多肽、蛋白質(zhì)等）可以作為抗原刺激腸道或以免疫佐劑的形式作用于動(dòng)物免疫器官，促進(jìn)免疫器官的生長(zhǎng)發(fā)育。其次，芽孢桿菌在消化道內(nèi)大量繁殖，不斷合成多種有益物質(zhì)（如維生素、氨基酸等），直接促進(jìn)免疫器官的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.3 調(diào)控腸道內(nèi)微生態(tài)環(huán)境并促進(jìn)腸道發(fā)育

鄧軍等[21]研究枯草芽孢桿菌和豬源乳酸桿菌混合菌（體積比1:1）對(duì)仔豬腸絨毛發(fā)育的影響并對(duì)飼喂混合菌液的試驗(yàn)組進(jìn)行大腸埃希氏菌K88的攻毒試驗(yàn)，結(jié)果表明：同時(shí)飼喂枯草芽孢桿菌和豬源乳酸桿菌能顯著提高十二指腸（＜0.05）和回腸（＜0.01）的腸絨毛高度，增加十二指腸（＜0.05）和空腸絨毛（＜0.01）的數(shù)量，降低空腸（＜0.05）和回腸（＜0.01）的隱窩深度，以及增加十二指腸（＜0.05）、空腸（＜0.05）和回腸（＜0.01）的絨腺比，此外同時(shí)飼喂這2種益生菌能有效地拮抗大腸埃希氏菌K88對(duì)仔豬腸道上皮的損傷。研究提示枯草芽孢桿菌和豬源乳酸桿菌對(duì)腸道絨毛的發(fā)育起到了促進(jìn)作用，并能有效地提高抗感染能力、預(yù)防腹瀉和防治疾病。

2.4 改善養(yǎng)殖環(huán)境

飼料中蛋白質(zhì)、肽、氨基酸、氨化物通過(guò)發(fā)生氨基酸脫氨基反應(yīng)、尿素水解、細(xì)胞自溶等異化作用，分解產(chǎn)物最終生成氨。腸道細(xì)菌利用氨發(fā)生同化作用，生成菌體蛋白、核酸等物質(zhì)。因此，腸道內(nèi)氨濃度的高低直接反應(yīng)了微生物對(duì)氨的利用狀況，氨濃度降低說(shuō)明氨的同化作用加強(qiáng)。

郭麗華等[15]選取平均體重124 kg左右、2～3胎次的妊娠母豬30頭，于產(chǎn)前30 d至產(chǎn)后28 d飼喂地衣芽孢桿菌制劑和菌粉，結(jié)果表明：至57 d時(shí)，試驗(yàn)組的豬舍氨氣濃度比對(duì)照組分別降低了7.29%和6.59%，盡管差異不顯著。另外，添加0.3%枯草芽孢桿菌可明顯降低斷奶仔豬豬舍的氨氣濃度[22]。

肖定福等[23]研究結(jié)果表明，地衣芽孢桿菌微生態(tài)制劑能顯著降低斷奶后10～30日齡仔豬腸道內(nèi)氨濃度，減少了臭氣排放量，顯著降低了豬場(chǎng)環(huán)境污染。與杜珍輝[24]報(bào)道的地衣芽孢桿菌能降低豬糞中NH3濃度相符。

有關(guān)研究用臘樣芽孢桿菌飼喂豬，發(fā)現(xiàn)氮沉積顯著增加，血氨濃度減少13.15%～20.11%，尿氨濃度減少5.15%～17.10%。這說(shuō)明血液及排泄物中氨的含量下降，釋放到環(huán)境中的氨自然減少；同時(shí)pH值的下降可抑制腐敗微生物的作用，也降低了腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生；另外，糞便含有大量活菌也可利用剩余的氨及胺。

2.5 改善肉質(zhì)

宋良敏[16]在55 kg左右的生長(zhǎng)肥育豬飼料中添加0.1%、0.2%、0.4%的枯草芽孢桿菌，與對(duì)照組相比，枯草芽孢桿菌飼料添加劑能提高豬肉酸價(jià)，也能增加豬肉系水力（＜0.05），其中0.1%添加量效果最好，其次為0.2%與0.4%的添加量；將枯草芽孢桿菌以0.2%、0.4%的添加量飼喂育肥豬后，豬肉中脂肪含量增加；另外，各試驗(yàn)組肉色均優(yōu)于對(duì)照組。

3小 結(jié)

綜上所述，飼用芽孢桿菌以其獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物特性在提高動(dòng)物生產(chǎn)性能和免疫性能、促進(jìn)胃腸道發(fā)育、改善肉質(zhì)、改善養(yǎng)殖環(huán)境方面起著抗生素不可替代的作用。隨著養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展和人均動(dòng)物產(chǎn)品占有量的增加，人們物質(zhì)生活條件逐漸改善，消費(fèi)者對(duì)動(dòng)物產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，出于安全的考慮，人們選擇綠色、天然食品的需求也將愈加強(qiáng)烈。芽孢桿菌制劑來(lái)源于動(dòng)物消化道，通過(guò)飼料投入使其回到原來(lái)的環(huán)境，發(fā)揮天然生理功能，是一類(lèi)天然安全的飼料添加劑。在實(shí)際應(yīng)用上，芽孢桿菌相比抗生素的效果也不遑多讓?zhuān)瑒?shì)必在未來(lái)的動(dòng)物生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用并有著廣闊的開(kāi)發(fā)前景。

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2014-07-29

譚榮炳，男，1982年生，碩士。