枯草芽孢桿菌的生物學(xué)功能及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

于新友，李天芝，沈志強(qiáng)（.山東綠都生物科技有限公司，山東 濱州 56600 .山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院，山東 濱州 56600）

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枯草芽孢桿菌的生物學(xué)功能及其在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

于新友1，李天芝1，沈志強(qiáng)2
（1.山東綠都生物科技有限公司，山東 濱州 256600 2.山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究院，山東 濱州 256600）

摘 要：枯草芽孢桿菌具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、促進(jìn)畜禽對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和增強(qiáng)免疫等作用，目前已在畜禽生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，文章就枯草芽孢桿菌的生物學(xué)功能以及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究作一綜述。

關(guān)鍵詞：枯草芽孢桿菌；生物學(xué)功能；養(yǎng)豬；應(yīng)用

枯草芽孢桿菌（Bacillus Subtilis）一種可形成芽孢的好氧革蘭氏陽性菌［1］，該菌具有生長條件簡單、耐溫度變化范圍寬、快速復(fù)活、快速生長和較強(qiáng)分泌酶等特點(diǎn)?？莶菅挎邨U菌是農(nóng)業(yè)部允許作為飼料添加劑的兩種芽孢桿菌之一，在自然界中分布廣泛，易于分離培養(yǎng)，對(duì)人畜無毒無害，能產(chǎn)生脂肽類、氨基酸和磷脂類等多種抗菌素和酶，具有廣譜抗菌活性［2］，可改善動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)免疫力，促進(jìn)生長發(fā)育，提高生產(chǎn)性能［3］。筆者就枯草芽孢桿菌的生物學(xué)功能以及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用研究作一綜述。

1 枯草芽孢桿菌的生理功能

1.1 改善動(dòng)物消化道微生物群

畜禽消化道內(nèi)有多種微生物共生，共同構(gòu)建腸道內(nèi)微生態(tài)結(jié)構(gòu)，枯草芽孢桿菌能起到調(diào)節(jié)這種微生態(tài)結(jié)構(gòu)以達(dá)到平衡的作用。首先，枯草芽孢桿菌進(jìn)入消化道后，可迅速恢復(fù)活力，短時(shí)間內(nèi)大量繁殖，消耗腸內(nèi)大量氧氣，創(chuàng)造厭氧環(huán)境，產(chǎn)生乙酸、丙酸和丁酸等有機(jī)酸、細(xì)菌素和氧化氫，降低腸道pH，抑制大腸桿菌和沙門氏菌等有害細(xì)菌的生長，促進(jìn)厭氧的擬桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益的厭氧菌生長和繁殖。此外，芽孢桿菌和消化道內(nèi)益生菌群與有害菌群之間對(duì)生存繁殖空間、定殖部位及營養(yǎng)的競爭，限制了有害菌群的生存和繁殖。再次，芽孢桿菌能合成和分泌一些抗菌素等物質(zhì)而抑制產(chǎn)氣莢膜梭菌和彎曲桿菌等病原菌的生長，這對(duì)減少畜禽疾病的發(fā)生起重要的預(yù)防作用。

1.2 促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收

畜禽養(yǎng)殖的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用程度，這直接決定著養(yǎng)殖成本和效益?？莶菅挎邨U菌可以促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收利用率，主要通過兩個(gè)方面起作用，一方面枯草芽孢桿菌在腸道內(nèi)可分泌高活性的蛋白酶、淀粉酶、植酸酶、脂肪酶、β-葡萄糖酶、纖維素酶和麥芽糖酶等多種酶類，有助于降解植物性飼料中木聚糖、果膠、羧甲基纖維素、多聚半乳糖醛酸以及其他復(fù)雜的植物性碳水化合物，可幫助分解植物飼料中非淀粉多糖等物質(zhì)，改善飼料利用率，并且酸性腸道環(huán)境可刺激動(dòng)物的腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)消化吸收，提高飼料轉(zhuǎn)化率、料重比和日增重等指標(biāo)。另一方面，枯草芽孢桿菌能在胃腸道的代謝過程中可合成多種維生素、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、促生長因子等多種營養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、鈣等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝吸收?？莶菅挎邨U菌在生長繁殖過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸還可以激活酸性蛋白酶的活性，有助于幼齡動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收。

1.3 作為非特異性免疫因子，增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)能

枯草芽孢桿菌本身作為非特異性免疫因子，可通過菌體或細(xì)胞壁成分刺激宿主細(xì)胞，從而激活巨噬細(xì)胞，使T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞數(shù)目增多，提高動(dòng)物體液和細(xì)胞免疫水平，增強(qiáng)機(jī)體的抵抗能力。此外，枯草芽孢桿菌還能刺激腸道相關(guān)淋巴組織，處于一種高度的免疫準(zhǔn)備狀態(tài)，使免疫器官發(fā)育加快，枯草芽孢桿菌可使SIgA等免疫球蛋白分泌增強(qiáng)，提高免疫識(shí)別力，枯草芽孢桿菌還能緩解動(dòng)物由于抗生素使用過量對(duì)體制造成的損傷，從而提高疫苗抗體水平等綜合抗病能力。

2 枯草芽孢桿菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 提高生產(chǎn)性能

黃雪泉等［4］在8日齡杜長大三元雜交哺乳仔豬分別添加0.01%、0.05%和0.10%的枯草芽孢桿菌和0.01%金霉素，以研究枯草芽孢桿菌對(duì)仔豬生產(chǎn)性能的影響。結(jié)果顯示飼喂枯草芽孢桿菌的試驗(yàn)豬與金霉素對(duì)照組相比，仔豬平均日增重明顯提高、腹瀉發(fā)生率得到降低，枯草芽孢桿菌各組均優(yōu)于金霉素對(duì)照組；枯草芽孢桿菌以0.10%添加為最好，但各組間均差異不顯著（P＞0.05）。朱五文等［5］在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧中分別添加0.5‰、1‰、2‰枯草芽孢桿菌制劑，觀察其對(duì)斷奶仔豬促生長作用，試驗(yàn)歷時(shí)35 d。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加枯草芽孢桿菌制劑的試驗(yàn)組末期平均凈增重、日增重和頭均耗料均高于空白對(duì)照組，且與添加枯草芽孢桿菌制劑的劑量成正比，但料重比并非成正比關(guān)系。劉影等［6］研究指出，哺乳仔豬日糧添加枯草芽孢桿菌可以減少腹瀉，提高斷奶活仔數(shù)和斷奶體重，減少斷奶后的生長抑制，促進(jìn)斷奶仔豬的生長。張紅兵等［7］研究報(bào)道，斷奶仔豬日糧添加枯草芽孢桿菌的仔豬的平均日增重顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。說明，說明添加枯草芽孢桿菌對(duì)改善早期斷奶仔豬的生長性能有良好效果。

2.2 增強(qiáng)免疫功能

李云鋒等［8］選取4窩相同胎次的新生仔豬（15頭）為研究對(duì)象。分別于仔豬0、7、14、26日齡灌喂枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis（活菌數(shù)為1×108CFU/mL）。試驗(yàn)結(jié)果顯示：枯草芽孢桿菌能夠顯著地促進(jìn)十二指腸中TLR9和細(xì)胞因子IL-6的表達(dá)（P＜0.05）以及回腸中細(xì)胞因子IL-1的表達(dá)（P＜0.01），同時(shí)能夠顯著地提高仔豬小腸IgA分泌細(xì)胞的數(shù)量（P＜0.01）。楊鋒［9］研究表明，添加枯草芽孢桿菌可使仔豬增重顯著提高，腹瀉率顯著降低，血清中IgA含量顯著增加，IgG含量極顯著增加，說明枯草芽孢桿菌對(duì)仔豬生產(chǎn)性能和免疫能力均有改善作用。祝天龍等［10］研究指出，弱仔豬基礎(chǔ)日糧中添加1%枯草芽孢桿菌制劑（1%沸石粉被代替），飼喂30 d，弱仔豬血清IgA、IgG、C3、C4水平分別提高19.89%、17.93%、32.44%、42.86%（P＜0.01），說明枯草芽孢桿菌制劑能顯著促進(jìn)弱仔豬生長性能，提高免疫水平。申育萌等［11］研究報(bào)道，應(yīng)用枯草芽孢桿菌芽孢對(duì)豬滴鼻后，豬咽鼓管扁桃體固有層和淋巴小結(jié)內(nèi)CD11b+CD16+DCs和CD11b+MHCII+DCs的數(shù)量顯著增加（P＜0.05），是正常對(duì)照的2～3倍。

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

周映華等［12］研究表明斷奶仔豬日糧中添加.05%和0.1%的枯草芽孢桿菌，試驗(yàn)組仔豬糞便中乳酸菌和雙歧桿菌明顯增加，大腸桿菌明顯降低。劉江坤等［13］研究指出，在斷奶仔豬基礎(chǔ)日糧添加不同劑量的枯草芽孢桿菌制劑，各組糞便中大腸桿菌、沙門氏菌數(shù)均顯著小于對(duì)照組（P＜0.05）；而乳酸菌和雙歧桿菌均顯著大于對(duì)照組（P＜0.05）。程志斌等［14］將斷奶仔豬分4個(gè)處理組，處理組1和2日糧粗蛋白水平為20%，處理組3和4日糧粗蛋白水平為18%，處理組2和4日糧添加枯草芽孢桿菌。結(jié)果顯示：十二指腸和空腸黏膜質(zhì)量指標(biāo)，處理組4最大，處理組1最小。處理組4仔豬肝質(zhì)量顯著大于處理組1，處理組2和3間差異不顯著。試驗(yàn)證明，日糧中添加枯草芽孢桿菌有利于腸道和肝等主要消化器官的發(fā)育。周映華等［15］研究報(bào)道，斷奶仔豬在日糧中添加枯草芽孢桿菌，糞便中乳酸菌和雙歧桿菌顯著增加（P＜0.05），大腸桿菌顯著降低（P＜0.05）。試驗(yàn)期添加枯草芽孢桿菌0.05%比對(duì)照組多收入49.57元/頭。鄧軍等［16］研究指出，對(duì)新生仔豬同時(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（P＜0.05）和回腸（P＜0.01）的腸絨毛高度，增加十二指腸（P＜0.05）和空腸（P＜0.01）絨毛的數(shù)量，降低空腸（P＜0.05）和回腸（P＜0.01）的隱窩深度，以及增加十二指腸（P＜0.05）、空腸（P＜0.05）和回腸（P＜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菌K88對(duì)仔豬腸道上皮的損傷。

2.4 對(duì)血液生化指標(biāo)和杭氧化指標(biāo)的影響

閆俊書等［17］在育肥后期豬基礎(chǔ)日糧中添加枯草芽孢桿菌等生物制劑，觀察28 d，結(jié)果表明，與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組平均日增重提高了4.62%，料重比降低了6.53%，但差異均不顯著（P＞0.05）。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組血清中甘油三酯（TG）含量極顯著降低（P＜0.01），其他血清生化指標(biāo)均無顯著差異（P＞0.05）。與對(duì)照組相比，試驗(yàn)組血清中胰島素（INS）和胰島素樣生長因子（IGF-Ⅰ）含量分別顯著和極顯著升高（P＜0.05；P＜0.01），血清中甲狀腺素（T3、T4）、生長激素（GH）含量雖有升高的趨勢，但差異均不顯著（P＞0.05）。

2.5 改善養(yǎng)殖環(huán)境

史慧玲等［18］研究枯草芽孢桿菌等益生菌組合對(duì)保育豬糞污氮磷減排的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，復(fù)合益生菌能夠有效提高氮、磷和粗纖維的表觀消化率，減少糞便中氮和磷含量，降低畜禽糞便對(duì)環(huán)境的污染。

3 小結(jié)

枯草芽孢桿菌抵抗力強(qiáng)，具有其耐酸、耐鹽、耐高溫及耐擠壓等特性，作為一種添加劑，添加到畜禽飼料中對(duì)畜禽無任何毒副作用，優(yōu)質(zhì)、高效、無污染和殘留，可改善畜禽腸內(nèi)微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)體制，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高飼料轉(zhuǎn)化率，提高抗病力，但也存在著一些問題，首先從自然界分離、培養(yǎng)的枯草芽孢桿菌，受環(huán)境影響較大，活力低，持續(xù)時(shí)問短，應(yīng)用于不同動(dòng)物的枯草芽孢桿菌不能針對(duì)所有動(dòng)物，其次，是目前枯草芽孢桿菌價(jià)格較貴，再次，目前對(duì)枯草芽孢桿菌的作用機(jī)理還不太清楚，報(bào)道多是針對(duì)其功能和效果。在今后的生產(chǎn)和研究工作應(yīng)針對(duì)這些問題采取不同的對(duì)策，進(jìn)一步篩選出適合各自需要、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)大的菌種，不斷優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本。加強(qiáng)對(duì)作用機(jī)理的研究，尤其是關(guān)于枯草芽孢桿菌合成消化酶，刺激機(jī)體的免疫防御、應(yīng)答，有關(guān)反應(yīng)的分子機(jī)制方面，這些機(jī)制的進(jìn)一步研究將為人類更好地利用枯草芽孢桿菌創(chuàng)造理論條件。相信隨著研究的不斷深入，枯草芽孢桿菌在畜牧生產(chǎn)中將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和生態(tài)效益。

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基金項(xiàng)目：山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系生豬產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SDAIT-06-022-15）；山東省現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系家禽創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)與環(huán)境控制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SDAIT-13-011-10）；山東省現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系牛創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SDAIT-12-011-12）；山東省現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系毛皮動(dòng)物創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（SDAIT-18-011-15）

作者簡介：于新友（1983-），男，山東菏澤人，助理研究員，碩士，主要從事畜禽疾病診斷與防控研究.

收稿日期：（2015-12-16）