班 博 戴 維 田科雄

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南畜禽安全生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙410128）

飼料添加劑是一類在飼料生產(chǎn)、 加工、 使用過程中， 添加少量或微量但作用顯著的物質(zhì)。 抗生素作為一種廣泛使用的飼料添加劑在過去幾十年里為畜牧養(yǎng)殖行業(yè)取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟效益。 但是抗生素的不規(guī)范使用所帶來的負(fù)面影響也隨之而來， 耐藥性、 超級細(xì)菌和食品安全等問題時有報道。 在當(dāng)下限抗、 禁抗的大環(huán)境下， 尋找真正綠色的抗生素替代品勢在必行。 芽孢桿菌作為一種無毒、 無殘留、 無耐藥性并且可通過營養(yǎng)調(diào)控維持腸道健康、 改善腸道功能等方面對動物產(chǎn)生一系列的益生作用的飼料添加劑， 是一種理想的抗生素替代品。 在眾多芽孢桿菌中枯草芽孢桿菌是目前應(yīng)用最廣泛的菌之一， 早在1989年美國食品藥物管理局(FDA) 與美國飼料管理會(AAFCO) 就發(fā)布枯草芽孢桿菌可直接投喂動物， 我國農(nóng)業(yè)部也在2008 年公布允許枯草芽孢桿菌作為飼料微生物類添加劑。 枯草芽孢桿菌具有提高飼料轉(zhuǎn)化率、 增大飼料營養(yǎng)價值、 增強動物機體免疫力、 抵抗疾病、 改善動物腸道健康等作用， 因此， 本文對枯草芽孢桿菌的生物學(xué)特性、 生理功能以及在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用研究進展進行綜述， 以期對枯草芽孢桿菌的進一步研究和探索提供一定的參考。

1 枯草芽孢桿菌的生物學(xué)特征

枯草芽孢桿菌最早由Ehvenberg 發(fā)現(xiàn)并命名為Vibrio Subtilis， 隨著細(xì)菌分類系統(tǒng)的建立枯草芽抱桿菌被重新命名為Bacillus Subtilis。 枯草芽孢桿菌是一種好氧型、 內(nèi)生孢子的革蘭氏陽性菌， 是芽孢桿菌科的典型代表。 其細(xì)胞呈直桿狀， 大小為(0.8-1.2) μm× (1.5-4.0) μm， 無莢膜， 周生鞭毛， 能運動， 內(nèi)生橢圓形孢子， 菌體具有很強的分泌能力且自身沒有致病性， 在土壤、 腐敗植物、 水中廣泛存在且易于分離培養(yǎng)?？莶菅勘U菌最適生長溫度約為37℃， 其菌落呈現(xiàn)透明或稍有黃色但稍顯粗糙。 枯草芽抱桿菌能耐酸堿、 耐高溫、 耐高壓具有極強的抗逆能力，在90℃的高溫條件下放置10min 仍具有80%的存活率， 在pH 值為3 的酸性環(huán)境下也有90%以上的存活率， 在高溫高壓的制粒工藝中也只有5%的損耗， 此外還能夠耐受幾種抗生素。 在生長環(huán)境發(fā)生極端改變時枯草芽抱桿菌會停止生長并生出抗逆性更強的孢子， 當(dāng)環(huán)境適宜時孢子可快速復(fù)活生長繁殖。

2 枯草芽孢桿菌的生理功能

枯草芽孢桿菌一方面通過生物奪氧營造缺氧環(huán)境促進厭氧有益菌的生長繁殖和競爭性抑制有害菌生存， 另一方面通過產(chǎn)生抗菌類物質(zhì)拮抗病原菌來改善腸道菌群調(diào)節(jié)微生態(tài)平衡。 在生物奪氧、 競爭性抑制有害菌方面， 當(dāng)處于休眠狀態(tài)的枯草芽孢桿菌或其孢子進入到動物腸道后， 快速活化增殖， 這一過程中消耗大量氧氣， 使腸道內(nèi)處于缺氧狀態(tài)， 抑制需氧有害菌的生長、 繁殖，促進厭氧菌如雙歧桿菌、 乳酸菌等有益菌的增殖， 同時產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)降低腸道pH， 進一步抑制有害菌的生長。 此外枯草芽孢桿菌和腸道內(nèi)被促進增殖的有益菌與腸道內(nèi)有害菌之間在生存空間、 定植部位、 營養(yǎng)物質(zhì)等方面的競爭， 也很大程度上抑制了有害菌的生長、 繁殖。 在產(chǎn)生抗菌類物質(zhì)拮抗病原菌方面， 枯草芽孢桿菌對大腸桿菌、 沙門氏菌、 產(chǎn)氣莢膜梭菌等致病菌具有明顯的拮抗作用。 枯草芽孢桿菌能夠產(chǎn)生氨基糖類、 磷脂類、 肽類和脂肽類等多種能夠抑制細(xì)菌、 真菌等病原體生長的抗菌物質(zhì)， 這些抗菌物質(zhì)可以對病原菌的細(xì)胞壁、 細(xì)胞膜、 核酸和蛋白質(zhì)等直接起作用或者通過干擾病原菌的生物合成系統(tǒng)來行使抗菌功能。

枯草芽孢桿菌作為好氧菌， 進入腸道后快速繁殖的同時大量消耗氧氣， 使腸道變?yōu)閰捬醐h(huán)境。 厭氧菌在厭氧環(huán)境下生長繁殖產(chǎn)生乳酸， 以及枯草芽孢桿菌在腸道中產(chǎn)生乙酸、 丙酸和丁酸等揮發(fā)性脂肪酸， 使腸道酸化pH 降低。 絨毛高度與隱窩深度是決定腸道黏膜形態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，二者也反應(yīng)了腸道功能。 絨毛長短決定對養(yǎng)分的吸收能力， 隱窩深淺反映細(xì)胞的生成率與分泌能力。 枯草芽孢桿菌對腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)促進了絨毛的再生以及對有害菌的抑制作用減少了致病菌和毒素對絨毛的損傷。 張名愛等、 Min YN 等學(xué)者均已證實枯草芽孢桿菌具有提高腸道絨毛高度、 降低隱窩深度有效改善動物腸道粘膜形態(tài)的功能。

機體抗氧化能力的強弱， 即各種抗氧化酶含量與活性的高低， 其決定了新陳代謝過程中產(chǎn)生的自由基在機體內(nèi)的積累程度。 當(dāng)機體內(nèi)自由基濃度太高時， 機體將會受到損害， 主要包括3 個方面： 損壞細(xì)胞膜、 蛋白酶失活、 損傷基因。 枯草芽孢桿菌能夠增強機體抗氧化酶的活性， 提高抗氧化能力， 減少自由基對機體的損傷。 有研究表明， 枯草芽孢桿菌可通過調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2 (Nrf2) /抗氧化反應(yīng)元件(ARE) 信號通路， 上調(diào)其下游二相抗氧化酶基因 mRNA 的表達， 提高體內(nèi)抗氧化酶活性， 進而發(fā)揮抗氧化作用。

枯草芽孢桿菌具有促進畜禽免疫器官的生長發(fā)育及增強機體的非特異性和特異性免疫功能。當(dāng)枯草芽孢桿菌進入畜禽體內(nèi)， 一方面其本身作為非特異性免疫因子， 通過菌體或細(xì)胞壁成分刺激宿主細(xì)胞， 從而激活巨噬細(xì)胞增強機體免疫。另一方面枯草芽孢桿菌可發(fā)揮免疫佐劑作用， 其被腸道內(nèi)具有抗原識別部位的淋巴組織識別， 從而活化腸粘膜內(nèi)的相關(guān)淋巴組織， 使SIgA 抗體分泌增強， 提高免疫識別能力， 并誘導(dǎo)T、 B 淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子， 通過淋巴細(xì)胞再循環(huán)而增強機體免疫功能。 Selvam R 等證實，枯草芽抱桿菌分泌的表面活性劑能抑制炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵酶-磷脂酶A2， 進而減少腸道炎癥反應(yīng)。

3 在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

在動物生產(chǎn)上提高飼料報酬， 是提高經(jīng)濟效益的有效方法。 枯草芽孢桿菌能分泌多種高活性的消化酶、 氨基酸、 以及促生長因子， 提高動物消化系統(tǒng)對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收， 進而促進動物的生長。 有研究表明， 枯草芽孢桿菌Kpg 能夠顯著降低麩皮中的纖維素含量， 同時顯著提高發(fā)酵麩皮中的真蛋白含量。 姜軍坡等在育肥豬飼糧中添加0.1%的枯草芽孢桿菌Z-27 菌劑(含菌量為1.0×1010cfu/g)， 與對照組相比試驗組平均日增體質(zhì)量提高了9.84%， 料重比降低了7.05%；糞便中蛋白酶、 α-淀粉酶、 纖維素酶、 脂肪酶的平均活力分別提高了67.74%、 51.19%、 75.33%、64.41%；糞便中殘留的粗蛋白、 粗纖維、 粗脂肪和淀粉等營養(yǎng)成分含量分別下降了39.10%、29.56%、 26.03%和33.46%。 此外枯草芽抱桿菌能有效降低糞便中產(chǎn)生的氨氣、 吲哚等有害氣體濃度， 進而減輕糞便臭味， 改善畜舍環(huán)境。

枯草芽孢桿菌具有改善腸道健康促進消化器官發(fā)育的作用， 可有效緩解斷奶仔豬因胃腸道發(fā)育不完全容易引發(fā)的腹瀉、 飼料轉(zhuǎn)化率低下等問題。 周映華等在斷奶仔豬飼糧中添加0.05%的枯草芽孢桿菌(含菌量≧1010cfu/g)， 試驗結(jié)果表明， 與對照組相比日增重提高23.8%， 飼料轉(zhuǎn)化率提高5.48%， 腹瀉率降低， 此外糞便中乳酸菌和雙歧桿菌顯著增加， 大腸桿菌顯著降低。 潘寶海等研究表明， 枯草芽孢桿菌可明顯改善飼料轉(zhuǎn)化率及降低仔豬腹瀉率。 程志斌等研究發(fā)現(xiàn)， 飼糧添加枯草芽抱桿菌有利于早期斷奶仔豬腸道、肝臟等主要消化器官的發(fā)育， 對改善仔豬生長性能有良好效果。 聞愛友等、 HU Y L 等也證實了， 斷奶仔豬日糧中添加枯草芽孢桿菌制劑可明顯改善其生產(chǎn)性能。

韓麗等研究表明， 母豬飼糧中添加枯草芽孢桿菌不僅可以改善母豬腸道健康和營養(yǎng)狀況還可提高子代的初生窩重、 初生個體均重、 斷奶窩重、 斷奶窩個體均重和平均日增重， 以及調(diào)控哺乳仔豬脂代謝和氮代謝相關(guān)血漿生化參數(shù)， 減少腸道中大腸桿菌數(shù)量， 增加腸道內(nèi)容物生物胺和乙酸含量， 從而改善哺乳仔豬的腸道健康和生長發(fā)育。

枯草芽孢桿菌在家禽生產(chǎn)上的應(yīng)用十分廣泛， 其中在肉雞生產(chǎn)上的應(yīng)用尤為突出。 崔宇等在AA+肉雞飼糧中添加500 mg/kg 枯草芽孢桿菌， 與對照組相比， 試驗組雞末體重和平均日增質(zhì)量分別提高7.11%和7.44%， 均有顯著差異，且半凈膛率和全凈膛率分別顯著提高1.83%和3.38%， 料肉比有降低趨勢， 平均每只雞增收0.71 元。 許運岑等LI Y 等均證實了枯草芽孢桿菌可提高肉雞生產(chǎn)性。 姜旭東在白羽肉雞飼糧中分別添加0.2%、 0.4%、 0.6%的枯草芽孢桿菌制劑(含量≥1.5 億cfu/g)， 試驗結(jié)果表明， 與對照組相比， 各周腹瀉次數(shù)及腹瀉頻率均有所降低，平均腹瀉頻率分別降低了6.89%、 18.70%、26.59%。 枯草芽孢桿菌可通過提高消化酶活性、改善腸道健康、 增強免疫功能等方面減少肉雞腹瀉提高其生產(chǎn)性能。 劉濤研究表明， 枯草芽抱桿菌可提高肉雞腸道消化酶活力。 王佰魁等、 楊曦等、 徐麗娜等均發(fā)現(xiàn)枯草芽孢桿菌具有增強肉雞機體免疫功能的作用。 此外還有報道稱枯草芽孢桿菌可以有效減少或者替代抗生素的作用。

枯草芽孢桿菌不僅可以提高蛋雞生產(chǎn)性能、改善蛋品質(zhì)， 此外還具有除臭除氨的作用。 崔闖飛等、 GUO J R 等研究均表明， 飼糧中添加枯草芽孢桿菌可以改善蛋雞生產(chǎn)性能， 提高蛋殼品質(zhì)， 降低破軟蛋率。 在蛋品質(zhì)方面Xu 等、 李曉麗等研究指出， 在飼糧中添加一定量的枯草芽孢桿菌可以增加蛋殼厚度、 蛋黃顏色以及哈氏單位。 丁文駿等通過在蛋雞飼糧中添加0.01%的枯草芽孢桿菌發(fā)現(xiàn)， 枯草芽孢桿菌可以極顯著提高蛋雞總產(chǎn)蛋重和平均蛋重， 顯著提高了產(chǎn)蛋數(shù)與產(chǎn)蛋率， 有效提高生產(chǎn)性能， 此外枯草芽孢桿菌組極顯著降低了排泄物中的脲酶活性， 顯著降低了氨態(tài)氮含量， 并有降低尿酸含量及尿酸酶活性的趨勢， 表現(xiàn)出一定的除臭除氨的能力。

枯草芽孢桿菌在水禽生產(chǎn)上的應(yīng)用集中在肉鴨方面， 近年來也有在肉鵝方面的報道。 楊興旺在肉鴨飼糧中添加枯草芽孢桿菌B-5 菌劑， 結(jié)果表明， 與對照組相比提高了對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收， 其中料肉比降低了7.41%， 平均日增重提高了7.85%， 在腸道菌群方面， 試驗組腸道中雙歧桿菌和乳酸桿菌分別較對照組增加了6.78%和9.78%， 大腸桿菌降低了15.55%， 增加了肉鴨的機體抵抗力和免疫力， 減少疾病發(fā)生。 葉枝林在櫻桃谷肉鴨飼糧中添加300 mg/kg 含有枯草芽孢桿菌的微生態(tài)制劑， 結(jié)果表明， 與對照組相比肉鴨平均體重提高2.37%， 料重比降低2.62%。 胡振華等研究發(fā)現(xiàn)， 飼糧中添加枯草芽孢桿菌可改善腸道形態(tài)， 增加腸道內(nèi)有益菌的數(shù)量以及刺激免疫器官的發(fā)育， 促進肉鴨生長。 在肉鵝方面枯草芽孢桿菌同樣是通過促進腸道發(fā)育、 優(yōu)化腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)、 提高對飼糧中粗蛋白質(zhì)、 粗脂肪、 粗纖維利用率來改善其生長性能。

枯草芽孢桿菌可以在反芻動物瘤胃中存活，提高有機物消化率、 微生物蛋白產(chǎn)量以及揮發(fā)性脂肪酸濃度。 李象鼎和趙倉安研究表明， 在陜南白山羊育肥階段精料補充料中添加0.1%枯草芽孢桿菌制劑(有效活菌數(shù)≥200 億/克)， 經(jīng)75 天育肥， 對照組相比平均增重、 平均日增重分別提高了18.02%、 18.24%， 精料飼料料肉比降低了15.12%， 每只羊多盈利29 元。 蘇勇華等研究表明， 枯草芽孢桿菌能提高多浪羊的平均日增質(zhì)量， 提高干物質(zhì)、 粗蛋白、 中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的表觀消化率。 高堂亮等在肉牛日糧中添加5×1010cfu 含有枯草芽孢桿菌的復(fù)合菌劑，與對照組相比平均日增重、 平均日采食量顯著提高， 料重比顯著降低。 劉俊陽等在飼糧中添加含有枯草芽孢桿菌的復(fù)合微生態(tài)制劑發(fā)現(xiàn)， 可以有效改善犢牛腸道菌群并且降低犢牛的腹瀉率。

枯草芽孢桿菌一方面能將腐敗植物的殘渣、動物的排泄物、 殘存飼料等分解為小分子有機酸和氨基酸， 減少氨氣吲哚的產(chǎn)生， 凈化水質(zhì)， 改善水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境；另一方面， 枯草芽孢桿菌通過增強動物機體免疫力、 提高腸道消化酶活性， 進而提高生長性能。 呂子君等在海南長臀鮠飼糧中添加不同劑量的枯草芽孢桿菌， 其中0.9%和1.2%添加量組的終末體重、 增重率和特定生長率分別比對照組顯著提高了21.97%和23.14%、36.62%和39.24%、 20.92%和22.88%，餌料系數(shù)顯著下降23.91%和26.81%。 程遠等研究表明， 飼料中添加0.12%、 0.18%的枯草芽孢桿菌能夠顯著提高吉富羅非魚幼魚的免疫力和抗氧化功能。沈斌乾等在青魚飼糧中分別添加2×106、 2×107、2×108和5×108cfu/g 的枯草芽孢桿菌， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比青魚魚體末重和增重顯著提高， 飼料系數(shù)顯著降低， 且腸淀粉酶、 蛋白酶活性均顯著提高。

枯草芽孢桿菌因其獨特的生理功能， 被應(yīng)用于越來越多的動物生產(chǎn)領(lǐng)域。 裴躍明等在斷奶賴兔飼糧中添加0.50%和0.75%的枯草芽孢桿菌制劑(含菌量6.15 億cfu/g)， 結(jié)果表明， 與對照組相比末質(zhì)量分別提高7.36%和5.08%，， 平均日增質(zhì)量分別提高13.45%和9.36%， 料重比分別下降11.80%和8.43%， 腹瀉率分別降低55.14%和54.59%， 均差異顯著。 鄭雪等在斷奶仔鹿飼糧中添加0.01%、 0.05%、 0.10%的枯草芽孢桿菌制劑(含菌量≧2.0×109cfu/g)， 結(jié)果表明， 與對照組相比仔鹿平均日增重顯著提高， 料重比和腹瀉率顯著降低。 郭夢嬌研究表明， 飼喂106cfu/g 的枯草芽孢桿菌可提高新西蘭大白兔生長性能、 免疫球蛋白含量、 免疫器官指數(shù)以及盲腸微生物菌群的多樣性， 促進腸道健康。

4 小結(jié)

枯草芽孢桿菌綜合其生理功能， 在動物生產(chǎn)上具有提高動物生產(chǎn)性能、 改善腸道形態(tài)、 促進腸道微生態(tài)平衡等作用， 以及在有效替代抗生素方面具有巨大潛力。 對不同動物的不同階段最適添加劑量問題和安全性問題尚不明確， 這將會是進一步探索的方向與重點。

參考文獻（略）