楊 鑫， 孫浩軒， 陳 影， 王慧麗， 金渭武， 郭世堂， 朱威宇譚 劍， 安 泰， 盧宗梅， 李 凡， 李 義， 佟 毅*

（1.中糧生物科技股份有限公司，安徽蚌埠 233010；2.中糧營養(yǎng)健康研究院有限公司，北京 102209；3.生物化工分離提取技術安徽省重點實驗室，安徽蚌埠 233010）

生豬健康養(yǎng)殖，養(yǎng)好仔豬是關鍵。哺乳仔豬斷奶應激會造成腸道功能紊亂，免疫力低下，對病原菌敏感，引發(fā)腹瀉和一系列疾病的發(fā)生，甚至造成斷奶仔豬死亡。據(jù)統(tǒng)計，一般管理情況下，哺乳仔豬死亡率為5%~25%（蔡東東，2017）。促生長類抗生素可有效提高畜禽日增重6%，飼料利用率提升5%（Kritas等，2005）。但是，抗生素的大量使用加劇了致病菌耐藥性、抗生素殘留、畜禽糞便難以回收利用等問題。因此，“減抗”“替抗”趨勢下，綠色、安全、高效的新型飼料添加劑成為當前研究熱點。

地衣芽孢桿菌作為兼性厭氧菌，一定條件下可代謝產(chǎn)生抗逆性內生孢子，代謝產(chǎn)生脂肽、磷脂類、多烯類、氨基酸類等多種抑菌物質，并可分泌α-淀粉酶、環(huán)糊精葡萄糖基轉移酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶、植酸酶、幾丁質酶等，有助于降解飼料原料中的抗營養(yǎng)因子（李福彬，2010；董尚志等，2009）。地衣芽孢桿菌于2003年作為新飼料添加劑進入我國飼料添加劑目錄；2019年8月8日，歐盟食品安全局動物飼料添加劑和產(chǎn)品研究小組針對地衣芽孢桿菌DSM 32457做出評價，其作為青貯飼料添加劑對目標物種、飼喂動物人員和環(huán)境是安全的。地衣芽孢桿菌芽孢可耐受多種不利條件，具有很好的抗逆性，如耐高溫、耐輻射、耐受消化酶、耐酸堿、耐膽鹽等。因此，在飼料生產(chǎn)、糞便處理和環(huán)境污染治理等方面得到了廣泛應用，是最具潛力的抗生素替代品之 一（Dumitru等，2019；Upadhaya等，2015）。地衣芽孢桿菌菌劑推薦添加量為1×106~5×106CFU/g，因其有氧狀態(tài)下快速消耗氧氣，生長繁殖過程中會消耗能量，生長繁殖過程中會消耗能量，因此不宜超過108CFU/g或長期使用，否則會出現(xiàn)個別豬腹瀉及料肉比增加的問題（郭浩等，2019）。據(jù)報道，芽孢桿菌對氯霉素、痢特靈、土霉素、紅霉素、金霉素、黃霉素具有高度敏感性；對氟哌酸和桿菌肽鋅中等敏感；對抗敵素、喹乙醇敏感性低；對霉敵不敏感（程林春，2003）。Hnederikx（1986）報道，瘺管豬食用含芽孢的飼料后，空腸內容物中芽孢萌發(fā)率為50%~70%，糞便中萌發(fā)率為85%~90%；地衣芽孢桿菌屬于過路菌，不會在畜禽動物腸道內定植（唐喜仁等，2020；Esther等，1998）。本文綜述了地衣芽孢桿菌對生豬生長性能、機體免疫、腸道健康的影響和機制，探討地衣芽孢桿菌在生長養(yǎng)殖中的應用前景。

1 地衣芽孢桿菌的發(fā)展簡史

吳鐵林等（1990）于1986年分離獲得一株地衣芽孢桿菌BL20386，其生物毒性低，基本無毒，以其制備的微生態(tài)制劑“整腸生”，可用于細菌或真菌引起的急、慢性腸炎、腹瀉及胃腸道菌群失調防治。1989年，地衣芽孢桿菌被美國FDA和美國飼料控制官員協(xié)會認定為可以直接飼喂且一般認為是安全的微生物物種。2003年我國農(nóng)業(yè)部318號公告將地衣芽孢桿菌列入飼料添加劑目錄，作為新飼料添加劑。2010年版《飼料添加劑品種目錄》中，地衣芽孢桿菌由新飼料添加劑轉變?yōu)轱暳咸砑觿?，其安全性得到業(yè)內認可（田廣斌等，2011）。《飼料微生物添加劑 地衣芽孢桿菌》農(nóng)業(yè)行業(yè)標準NY/T 461-2007、團體標準T/ZZB 1406-2019相繼推出。

2 地衣芽孢桿菌的形態(tài)及生物學特性

地衣芽孢桿菌是能夠產(chǎn)生內生芽孢的兼性厭氧微生物，為革蘭氏陽性細菌。細胞（營養(yǎng)體）形態(tài)和排列呈直桿狀、單生、成對或短鏈排列，大小為（0.6~0.8）μm×（1.5~3.5）μm，兩端鈍圓。細胞內無聚β-羥基丁酸鹽（PHB）顆粒芽孢形態(tài)，近中生的橢圓狀芽孢，孢子囊稍膨大，大小為0.8 μm×1.3 μm，周生鞭毛稀疏，可運動。地衣芽孢桿菌具有多種菌落形態(tài)，因菌落呈現(xiàn)地衣狀而得名，菌落呈現(xiàn)米白色，在含有鐵離子的培養(yǎng)基上呈現(xiàn)紅色。

地衣芽孢桿菌生長溫度為15~45℃，pH為5.7~8.3，高溫制粒過程致死率<10%，耐受0.3%膽鹽、人工胃液和人工腸液，高鋅（3000 mg/kg）存活率80%以上，高銅（250 ppm）存活率60%以上，對紅霉素、環(huán)丙氟哌酸、氯霉素、青霉素、慶大霉素、金霉素敏感，對防霉劑（丙酸、丙酸鈉）不敏感，對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌具有抑菌活性（羅鵬，2019；張艷萍，2016；董尚智等，2009）。唐麗娟（2005）研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌W10代謝產(chǎn)生的抗菌蛋白為不含α-氨基的脯氨酸或羥脯氨酸，不含有賴氨酸和精氨酸的糖蛋白，且對熱穩(wěn)定，121℃處理仍具有活性；pH應用范圍為6~12，且pH 6時活性最強，對蛋白酶、紫外線、氯仿等不敏感。蘭玲峰（2018）采用谷殼、麩皮、豆粕等原料進行地衣芽孢桿菌固態(tài)發(fā)酵，活菌數(shù)高達1×1011CFU/g；付維來等（2012）通過優(yōu)化pH、溶氧、碳氮源等，液體培養(yǎng)活菌數(shù)高達1.2×1010CFU/mL。因此，地衣芽孢桿菌具有抗逆性強、抑病菌活性高且易培養(yǎng)等優(yōu)點，是芽孢桿菌中最具有應用潛力的菌種之一。此外，其還具有促進動物生長發(fā)育、提高動物免疫力、調節(jié)代謝、優(yōu)化環(huán)境等優(yōu)勢。

3 地衣芽孢桿菌在生豬生產(chǎn)中的應用及作用機制

3.1 地衣芽孢桿菌與生豬腹瀉 生豬腹瀉是生豬養(yǎng)殖過程中經(jīng)常發(fā)生的疾病，通常有病毒活病菌引起的傳染性腹瀉如豬流行性腹瀉病毒引起豬流行性腹瀉（PED），以及非傳染性的腹瀉如暴飲暴食等引起的營養(yǎng)性腹瀉和斷奶、冷熱引起的應激性腹瀉等。生豬腹瀉尤其是斷奶仔豬腹瀉是生豬健康養(yǎng)殖中亟待解決的重大難題。

研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌可通過非核糖體方式合成桿菌肽，分泌幾丁質酶、抗菌類蛋白等破壞病原菌細胞壁、細胞膜或與病原菌膜上相關受體結合發(fā)揮抑菌性能，對金黃色葡萄球菌、白色念球菌、大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌、等致病菌均有強的抑制作用（Lin等，2019；李寧等，2018），從而減少生豬腹瀉。戴國?。?007）研究表明，地衣芽孢桿菌以50 g/t（5×108CFU/kg）添加量添加于斷奶仔豬日糧中，可有效降低斷奶仔豬腹瀉率；有效促進仔豬腸道內有益菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌）的增殖，抑制有害菌（大腸桿菌和葡萄球菌）的增殖，一定程度上控制了斷奶仔豬腹瀉的產(chǎn)生和惡化。益生菌LSP 122含有活性孢子的地衣芽孢桿菌可用于控制斷奶仔豬的腹瀉，Kyriakis等（1999）將該益生菌產(chǎn)品與Toyocerin進行功效對比試驗，開展256頭斷奶仔豬28 d的飼喂試驗，結果顯示LSP 122對控制斷奶仔豬腹瀉具有積極的作用效果，并可改善其生長性能；添加量為107CFU/g的高劑量組，平均日增重提高99%，平均日采食量提高27%。地衣芽孢桿菌發(fā)酵液產(chǎn)品（BLFP）以5 kg/t的添加量添加于雜交豬日糧中，BLFP可降低病毒效價10倍以上，減少病毒粒子釋放，進而降低豬腹瀉率，減少PED對養(yǎng)豬行業(yè)的影響（Peng等，2019）。益生菌制劑整腸生（BL20386）通過雙向-雙重效應，即直接拮抗致病菌和間接調整菌群，防治仔豬白?。樆系?，2001）。

3.2 地衣芽孢桿菌與生豬腸道健康 斷奶是仔豬被迫適應營養(yǎng)和環(huán)境變化的最為關鍵的階段，營養(yǎng)供給方式的轉變將顯著影響仔豬小腸上皮結構，引起腸道上皮層受損，降低營養(yǎng)物質的消化率，導致出現(xiàn)腹瀉和生長遲緩的問題。

地衣芽孢桿菌CH200和枯草芽孢桿菌CH201以芽孢形式添加至飼料中，豬胃中的存活率約為添加量的25%，部分芽孢體在過胃3~12 h中萌發(fā)死亡，在腸道內芽孢桿菌將進行繁殖擴增；但地衣芽孢桿菌不能在豬腸道內定植（Leser等，2008）。戴國俊等（2007）研究表明，添加地衣芽孢桿菌可顯著促進仔豬腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖，一定程度上減緩了斷奶仔豬腹瀉的發(fā)生和惡化，促進了仔豬生長。董曉麗（2013）于斷奶仔豬基礎日糧中添加復合菌制劑（地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌），35 d后顯著降低了糞便中大腸桿菌的數(shù)量。芽孢桿菌通過生物奪氧，配合植物乳桿菌代謝產(chǎn)生乳酸降低腸道內容物pH，抑制致病菌的生長和繁殖。斷奶仔豬日糧中添加丁酸梭菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌，提高了增益比、1~28 d的平均日增重，降低了腹瀉率、回腸細胞凋亡和TNF-α、IL-1β、IL-6含量；提高了腸道微生物菌群芽孢桿菌屬豐度（Cao等，2019）。斷奶仔豬日糧中添加地衣芽孢桿菌，將推遲短鏈脂肪酸之間的轉變，增加腸道菌群的復雜性，影響腸道菌群的功能，進而維持其腸道健康（Collinder等，2003）。斷奶仔豬日糧中添加地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌混合微生物菌劑上調了結腸中E-鈣黏蛋白的表達水平、結腸和回腸中促炎因子和TLR-4的表達水平，進而改善腸道生態(tài)系統(tǒng)。同時還發(fā)現(xiàn)，飼喂芽孢桿菌降低了氨基酸降解微生物的豐度，從而提高腸道中乙酸鹽濃度，降低了異丁酸鹽和異戊酸鹽濃度；提高結腸中精胺濃度，降低糞臭素濃度，同時激活腸道免疫因子信號通路，促進腸上皮細胞修復，維持腸道健康（Wang等，2021）。

3.3 地衣芽孢桿菌與生豬免疫功能 地衣芽孢桿菌通過刺激宿主機體產(chǎn)生抗體和提高嗜菌作用等，增強機體特異性和非特異性免疫反應，促進巨噬細胞的吞噬活性，使動物免疫力增強。通過作用腸道集合淋巴結的抗原結合位點或通過調整動物的微生物群尤其是雙歧桿菌菌群起主導，間接地發(fā)揮免疫賦活的作用，提高機體的局部或全部防御功能，從而達到防病、抗病，提高增重的作用。亦有研究表明，芽孢桿菌促進動物腸道相關淋巴組織處于高度的“免疫準備狀態(tài)”，同時使免疫器官發(fā)育加快，免疫系統(tǒng)成熟快而早，T、B淋巴細胞數(shù)量增多，動物體液和細胞免疫水平均提高（郝志剛等，2011）。

董曉麗（2013）于斷奶仔豬基礎日糧中添加復合菌制劑（地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌），可有效提高仔豬血清球蛋白的含量，血清免疫球蛋白IgM、IgA含量顯著提高，有利于增強斷奶仔豬的免疫力。仔豬日糧中添加地衣芽孢桿菌可顯著增加抗氧化指標GSH-Px和T-AOC的含量，通過維持機體氧化平衡，清除自由基進而提升仔豬抗氧化性能；降低肝臟合成免疫球蛋白ALT和AST含量，減輕肝臟損傷；改善抗生素降低免疫球蛋白含量的副作用，恢復免疫損傷，提高仔豬免疫力和抗病力（李寧等，2018）。

3.4 地衣芽孢桿菌與生豬生長性能 董曉麗（2013）于35~37日齡斷奶仔豬基礎日糧中添加2 g復合菌制劑（地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、植物乳桿菌）飼喂35 d，一定程度上提高了仔豬的平均日增重，改善斷奶仔豬飼料利用率。生長豬和育成豬日糧中添加復合芽孢桿菌菌劑（枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌），可有效降低料肉比，平均日增重提高7.6%，死亡率降低5.1%（Davis等，2008）。Alexopoulos等（2004）將BioPlus 2B（枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌）以400 g/t的添加量應用于母豬日糧，提升了母豬的采食量，并減少了母豬哺乳期的體重損失，降低了哺乳期仔豬的死亡率和腹瀉率，提高了仔豬體重。將BioPlus 2B以400 g/t添加至斷奶仔豬日糧，200~600 g/t添加至育肥豬日糧中，降低了斷奶仔豬由于大腸桿菌導致的腹瀉，減少了死亡率；中劑量和高劑量添加至育肥豬日糧中，可有效提高平均日增重（中劑量：6.4%，高劑量7.2%）和降低料重比（中劑量：8.8%，高劑量9.2%）；提高育肥豬酮體質量，中高劑量前兩級別占比分別達58.33%和58.34%（Alexopoulos等，2004）。斷奶仔豬日糧中添加地衣芽孢桿菌和丁酸梭菌可有效提高其生長性能，降低腹瀉發(fā)生率；血清總抗氧化能力、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、IgG、IgA、補體蛋白C3較對照組均有提升；促炎細胞因子白細胞介素6、腫瘤壞死因子-α、γ-干擾素含量較對照組均降低，表明其可作為抗生素/氧化鋅的替代品（Zong等，2019）。

3.5 地衣芽孢桿菌與飼料中真菌毒素降解 玉米赤霉烯醇（ZEA）是日糧中最主要的有毒物質，豬為對ZEA最敏感的物種，會導致母豬生殖器官發(fā)育異常、流產(chǎn)、排卵數(shù)減少；公豬生殖器官“雌性化”、睪丸萎縮、精子數(shù)量降低等問題。從土壤中篩選得到一株對ZEA具有降解作用的地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformisCK1），液體培養(yǎng)基中2 ppm ZEN 36 h降解率達95.8%；ZEN污染的玉米粉培養(yǎng)基，36 h降解率達98%（Yi等，2011）。馬俊飛（2016）將B.licheniformisCK1應用于日糧中ZEA的降解，降解率為60.8%；通過動物飼喂試驗驗證經(jīng)B.licheniformisCK1發(fā)酵降解后的飼料，可有效緩解ZEA對仔豬的危害，確保仔豬的正常發(fā)育，尤其是生殖器官的發(fā)育（Fu等，2018）。嘔吐毒素（DON）是谷物類作物中常見的真菌毒素，豬亦是易感動物，會導致豬免疫系統(tǒng)功能受損，腎臟、肝臟等臟器帶來病理損傷。郭倩倩采用DON定向降解從土壤中篩選得到一株地衣芽孢桿菌YB9，對1 μg/mL DON 48 h降解率達82.67%，可緩解DON對動物臟器產(chǎn)生的不利影響，維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)（郭倩倩，2018）。黃曲霉毒素（AFT）是一類天然存在的致癌物，是毒性極強的劇毒物質，其中B1的毒性最大，主要污染糧油及其制品；豬亦是對AFT最敏感的，會導致豬產(chǎn)生腹瀉、嘔吐、食欲下降、皮膚潰爛等。殷傳振（2015）將地衣芽孢桿菌DY-1、枯草芽孢桿菌KC3.3用于含有AFB1的花生粕發(fā)酵，對AFB1的降解率達18%，且混菌發(fā)酵降解效率更優(yōu)。

3.6 地衣芽孢桿菌于豬舍環(huán)境控制 監(jiān)測豬舍環(huán)境因素的重要指標包括環(huán)境溫度、濕度、有害氣體（CO2、氨氣、一氧化碳、甲烷、一氧化二氮）濃度、噪音、光照等。隨著養(yǎng)豬業(yè)的規(guī)?；?、快速化、集約化發(fā)展，豬舍環(huán)境控制將直接影響豬生產(chǎn)潛力的發(fā)揮，影響豬只的生產(chǎn)性能和養(yǎng)豬效益。豬舍內空氣質量不佳，損害生豬健康，降低生豬對疾病的抵抗力。GB/T 17824.3-2008《規(guī)模豬場環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》推薦豬舍內空氣微生物指標見表1，不同濃度的空氣污染物對豬只會帶來刺激眼睛、日增重降低、采食欲望降低、呼吸困難、意識模糊等問題（司馬博鋒，2021）。

表1 豬舍空氣衛(wèi)生指標

趙云煥等（2020）采用地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、乳酸菌等制備的微生態(tài)添加劑飼喂保育豬，正常飼養(yǎng)管理的作為對照，結果表明，試驗組豬舍內CO2濃度顯著降低31.5%，氨氣濃度減少11.6%，空氣質量提高。肖定福等（2008）于日糧中添加1.2×109CFU/kg的地衣芽孢桿菌，顯著降低了斷奶仔豬10~30日齡腸道內氨濃度，減少了臭氣排放量，改善了豬舍環(huán)境。郭麗華（2013）發(fā)現(xiàn)，妊娠及哺乳母豬日糧中添加10億/mL（g）的地衣芽孢桿菌菌劑可降低豬舍氨氣濃度約7%，且豬糞pH隨著飼喂時間的延長不斷降低。杜珍輝等（2005）研究發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌10182可將氨態(tài)氮作為唯一氮源，在高濃度NH3情況下，氨直接通過脫氫酶將其轉化為L-谷氨酸，實現(xiàn)無害化處理與利用。將菌株處理豬糞液，降低了氨氮，提高了生物量，抑制病原菌，為微生物處理畜禽糞便提供了安全可控、效果明顯的方法。

4 小結與展望

地衣芽孢桿菌具有諸多生理功能，在改善斷奶仔豬腹瀉、腸道健康，提高免疫功能、生長性能等方面都有一定作用，同時其耐高溫、輻射、酸堿、膽鹽等胃腸道環(huán)境的特點，決定了地衣芽孢桿菌在生豬養(yǎng)殖過程中具有良好的應用前景，但其對生豬的作用機理很多方面尚未完全明確，未來地衣芽孢桿菌的研究和應用可以從以下幾個方面開展：第一，基于生豬生理特點及需求進行高效菌株篩選。以地衣芽孢桿菌的特殊代謝產(chǎn)物（如產(chǎn)酶、產(chǎn)抑菌活性物質、抗逆性、降解毒素等）為篩選目標，篩選更具有特異性、功能性、針對性的菌株。第二，菌劑產(chǎn)品質量及穩(wěn)定性的研究。優(yōu)化發(fā)酵工藝，靶定關鍵產(chǎn)物、減少雜菌污染風險、保證產(chǎn)品活菌數(shù)水平，同時提升制劑技術水平，改善產(chǎn)品質量，提高產(chǎn)品保質期。第三，菌劑產(chǎn)品配伍技術優(yōu)化。結合生豬腸道健康及對微生物種類的需求特征，配伍組合不同作用功效的菌劑產(chǎn)品，并綜合不同替抗產(chǎn)品（如酸化劑、精油、益生元、酶制劑等）搭配使用，提升替抗產(chǎn)品應對復雜養(yǎng)殖環(huán)境、不同生長階段、不同病源微生物的能力。第四，應用過程安全性評估。不同研究團隊得出的功效評價結果不盡相同，因此應用過程中需對不同菌株的不同代謝特征、可能存在的耐藥基因轉移、宿主免疫及機會感染等進行安全性評估。第五，地衣芽孢桿菌生豬養(yǎng)殖應用的作用機理研究。從不同角度進行更深層次的激勵研究，提取關鍵作用成分，挖掘益生菌關鍵作用位點，實現(xiàn)精準養(yǎng)殖。