摘 要：本文論述了飼用芽孢桿菌的分類,、生物學(xué)功能及在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用，還討論了影響其功效的因素及未來發(fā)展趨勢等,，為今后進一步研究飼用微生物制劑在畜禽飼料和養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用提供了參考,。

關(guān)鍵詞：芽孢桿菌；生物學(xué),；應(yīng)用

飼料級微生物添加劑是近年來發(fā)展起來的一類新型飼料添加劑,，在提高飼料利用率，改善生產(chǎn)性能，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡,，增強免疫力等方面具有顯著的促進作用,。目前在飼料及動物生產(chǎn)上使用較多的微生物有乳酸菌、酵母菌,、芽孢桿菌及光合細(xì)菌,，其中芽孢桿菌具有抗逆性強、耐高溫高壓,、耐酸堿膽鹽,、易貯存等獨特的生物特性，從動物生產(chǎn)和飼料工業(yè)角度評價,，芽孢桿菌比其它微生物添加劑具有更大的優(yōu)勢,，能更好地滿足現(xiàn)代飼料工業(yè)生產(chǎn)的要求。本文就飼用芽孢桿菌的生物學(xué)功能及其在飼料中的應(yīng)用作一簡述,。

1.飼用芽孢桿菌種類

菌種安全性問題一直是研究,、生產(chǎn)和應(yīng)用益生菌中最關(guān)注的問題。1989年,，美國食品藥物管理局（FDA）與飼料協(xié)會發(fā)布的可直接投喂動物的安全菌株有43種,，其中芽孢桿菌包括枯草芽孢菌（B.subtilis）、凝結(jié)芽孢桿菌（B.coagulans）,、緩慢芽孢桿菌（B.lentus）,、地衣芽孢桿菌(B.licheniformis)、短小芽孢桿菌（B.pumilus）等5種,。我國農(nóng)業(yè)部公布的《飼料添加劑品種目錄》中微生物添加劑有33種,，其中芽孢桿菌僅6種：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌,、緩慢芽孢桿菌,、短小芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌和側(cè)孢芽孢桿菌（B. laterosporus）,。隨著國內(nèi)外相關(guān)研究的深入,，飼用芽孢桿菌家族成員不斷壯大，涌現(xiàn)出了生物學(xué)功能更加突出的新菌種,，如納豆芽孢桿菌（B.natto）,、芽孢乳桿菌（Lactobacillus sporogens）、環(huán)狀芽孢桿菌（B.circulans）,、巨大芽孢桿菌（B.megeterium）,、堅強芽孢桿菌（B.firmus）、東洋芽孢桿菌（B.toyoi）和丁酸梭菌（Clostridium butyricum）等,，進一步豐富和健全了飼料級微生物添加劑體系,，強化了微生物制劑在飼料添加劑及飼料領(lǐng)域的地位,，為飼料行業(yè)的健康發(fā)展和突破提供了新思路和技術(shù)保障。

2.飼用芽孢桿菌生物學(xué)功能

2.1 分泌胞外酶及生理活性物質(zhì),，促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收

芽孢桿菌能夠分泌大量的胞外酶,，參與飼料的降解、消化,，提高飼料利用率,。劉學(xué)劍等（2005）報道，芽孢桿菌可以分泌淀粉酶,、蛋白酶,、脂肪酶等消化酶及功能酶，具有降解宿主難消化吸收的營養(yǎng)物（如果膠,、木聚糖,、葡聚糖、纖維素等）的能力,。芽孢桿菌還能產(chǎn)生大量的B族維生素和維生素C,，為養(yǎng)殖動物提供維生素營養(yǎng)。柏建玲等（2003）研究地衣芽孢桿菌產(chǎn)酶能力時發(fā)現(xiàn),，地衣芽孢桿菌能產(chǎn)生蛋白酶,、淀粉酶及植酸酶。Jadamus等（2001）等研究表明,，蠟樣芽孢桿菌可以顯著提高仔豬空腸中脂肪酶的活性,，降低空腸食糜中細(xì)菌產(chǎn)生的牛磺膽酸解聚酶活性,。溫俊等（2008）將枯草芽孢桿菌添加到牙鲆飼料中,，顯著提高牙鲆腸道蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活力,，改善餌料系數(shù),。付天璽等（2008）報道投喂凝結(jié)芽孢桿菌對奧尼羅非魚胃蛋白酶活性提高了30.59%(P＜0.05)，消化吸收率提高了10.68% (P＜0.05),，蛋白質(zhì)表觀消化率提高了4.71% (P＜0.05),，餌料系數(shù)降低9.2% (P＜0.05)，增重率提高10.76% (P＜0.05),。

2.2 調(diào)節(jié)動物消化道的微生態(tài)平衡

動物初生時消化道內(nèi)通常是無菌的,。出生后3h在胃和小腸中、12h在大腸中可檢測出入侵的細(xì)菌,。按需氧菌、兼性厭氧菌,、厭氧菌的演替順序,，最終形成以乳酸桿菌,、雙歧桿菌等厭氧菌為優(yōu)勢的正常腸道微生態(tài)菌群。芽孢桿菌為需氧菌,，進入體內(nèi)后,，消耗大量的游離氧，降低氧化還原電勢,，有利于厭氧微生物的生長,，保持腸道微生態(tài)系統(tǒng)平衡。芽孢桿菌在其生長繁殖過程中可產(chǎn)生乙酸,、丙酸,、丁酸等揮發(fā)性脂肪酸，這些物質(zhì)可降低動物腸道的pH值,，抑制腸內(nèi)病原菌的生長,，為腸道益生菌的生長創(chuàng)造有利條件。芽孢桿菌還能產(chǎn)生抗菌物質(zhì)如桿菌肽,、枯草菌素等,，對病原微生物直接抑制與殺滅。宋會儀等（2006）報道,，丁酸梭菌最顯著的生物特性是能與雙歧桿菌,、乳酸菌、糞桿菌等腸道有益菌共生,，并促進腸道內(nèi)有益菌群增殖和發(fā)育,。全艷玲（2002）用地衣芽孢桿菌與雙歧桿菌、乳酸菌,、大腸桿菌混合培養(yǎng)時發(fā)現(xiàn),，地衣芽孢桿菌對大腸桿菌有抑制作用，而對雙歧桿菌,、乳酸菌有促進和共生作用,。Urdaci等（2004）報道凝結(jié)芽孢桿菌在生長穩(wěn)定期能產(chǎn)生抑菌物質(zhì)對金黃色葡萄球菌、鏈球菌,、艱難梭菌等有很好的抑制作用,。宋增福等（2006）研究表明，當(dāng)丁酸梭菌,、鰻弧菌共同孵育黏附上皮細(xì)胞時,，丁酸梭菌能顯著抑制鰻弧菌黏附細(xì)胞，黏附率降低了7．03%(P<0．05),。

2.3 增強動物機體免疫力與抗病力

增強動物免疫功能是微生物添加劑作用與功效之一,。關(guān)于芽孢菌促進動物機體免疫功能的作用機理，一些研究者認(rèn)為是與菌體細(xì)胞結(jié)構(gòu)和代謝產(chǎn)物以及微生物菌群的調(diào)整有關(guān),。近年來研究表明,，芽孢桿菌能促進動物腸道相關(guān)淋巴組織處于高度的“免疫準(zhǔn)備狀態(tài)”,，同時促使免疫器官發(fā)育加快，免疫系統(tǒng)成熟提前,，T,、B淋巴細(xì)胞數(shù)量增多，動物體液和細(xì)胞免疫水平提高,。部分芽孢桿菌,，如凝結(jié)芽孢桿菌、芽孢乳桿菌等還具有促進消化道粘膜免疫的發(fā)生,。潘康成（1996）研究認(rèn)為地衣芽孢桿菌的免疫促進作用的機理是由于口服芽孢桿菌后,，作用于腸道集合淋巴結(jié)的抗原結(jié)合位點或通過調(diào)整動物的微生物群（雙歧桿菌群為主導(dǎo)）間接地發(fā)揮免疫賦活的作用，提高機體的局部或全身防御功能,，從而達到防病,、抗病，提高增重的作用,。季奎文等（2005）應(yīng)用試驗表明,，凝結(jié)芽孢桿菌具有提高動物腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬能力，增強動物NK細(xì)胞活性,，使動物免疫器官發(fā)育增快,。周國勤等（2006）研究表明，每日投喂納豆芽孢桿菌及其發(fā)酵產(chǎn)物,，可促進受試魚類血液NBT陽性細(xì)胞數(shù)量和血清溶菌酶活力顯著上升,，增強魚類非特異性免疫功能。

3.飼用芽孢桿菌在飼料工業(yè)中應(yīng)用效果

3.1 芽孢桿菌在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

在飼料日糧中加入益生芽孢桿菌可提高動物生長速度,、改善飼料利用率,、減少疾病發(fā)生、改善產(chǎn)品品質(zhì),、提高動物免疫力,。王保正等（2007）在哺乳仔豬教槽料中添加0.2%丁酸梭菌，可顯著增強豬的抗病力與免疫力,，提高飼料轉(zhuǎn)化率和增重率,，降低料重比，促進豬的健康生長,。吳建忠（2007）在凝結(jié)芽孢桿菌制劑取代抗生素對仔豬生產(chǎn)性能的影響試驗中發(fā)現(xiàn),，基礎(chǔ)日糧中添加500mg/kg凝結(jié)芽孢桿菌的試驗組仔豬日增長較抗生素組提高9.78%(P<0.05)，料肉比降低0.14(P<0.05),，腹瀉率降低2.81%,，成活率提高3.1%。

3.2 芽孢桿菌在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

大量研究表明,， 益生芽孢桿菌可以減少腸道疾病的發(fā)生,，降低飼料系數(shù),，提高肉仔禽增重和蛋禽產(chǎn)蛋率。聶實踐等（1999）用蠟樣芽孢桿菌DN423喂養(yǎng)1-128日齡的蛋雞,，投喂量為飼料的0.1%，存活率可以達到97% ,，未發(fā)生沙門氏菌病,，降低腹瀉率90%以上。鄧菊云(2008)的試驗表明,，黃羽肉雞日糧中添加芽孢桿菌微生物制劑能夠提高雞的平均日增重和蛋白質(zhì),、氨基酸的表觀消化率，顯著降低料肉比,。杜云平等（2010）在研究日糧中添加丁酸梭菌對種雞生產(chǎn)性能的影響中發(fā)現(xiàn),，飼喂丁酸梭菌后，種雞平均料蛋比下降明顯,，降幅為6.48%,，而對照組的料蛋比反而有所升高，差異極顯著,。張富等（2005）采用芽孢桿菌制劑飼喂雛雞,，結(jié)果表明益生芽孢桿菌能顯著促進雛雞生長發(fā)育。

3.3 芽孢桿菌在水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用

芽孢桿菌添加到水產(chǎn)飼料中,，能促進魚蝦生長,、提高飼料轉(zhuǎn)化率、調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡,、增強機體免疫力,，降低死亡率和減少氮磷的排放，降低污染等,。許國煥等（2008）在基礎(chǔ)日料中添加枯草芽孢桿菌與凝結(jié)芽孢桿菌,，奧尼羅非魚增重率分別顯著提高12.27%和8.56%，餌料系數(shù)分別顯著降低10.92%和8.18%,，飼料表觀消化率分別顯著提高10.54%和10.07%,，蛋白質(zhì)表觀消化率分別顯著提高4.18%和3.63%。於葉兵等（2007）在斑節(jié)對蝦飼料中添加不同劑量芽孢桿菌,，可顯著提高飼料干物質(zhì),、粗蛋白、氨基酸及磷的表觀消化率,。沈錦玉(2006)在飼料中添加枯草芽孢桿菌B115,，可顯著提高魚蝦腸道消化酶活性，同時能增加腸道中有益菌群（如乳桿菌和雙歧桿菌）,，對氣單胞菌,、腸桿菌和腸球菌的量則沒有影響,。Kumar(2007)研究表明，1.5×107芽孢桿菌能顯著提高鯉魚的巨噬細(xì)胞吞噬能力和抗嗜水氣單胞菌的能力,，促進非特異性免疫力的提高,。Saka等（1995）給虹鱒口服適量丁酸梭菌，顯著增強其對弧菌病的抵抗力,。

4.飼用芽孢桿菌功效的影響因素

4.1 菌種和活菌數(shù)

不同菌種的生理生化特性,、代謝產(chǎn)物有很大的差異，故其應(yīng)用效果差異很大,。甚至同種菌的不同菌株生理特性也有一定的差異,，使其應(yīng)用效果也不盡相同。要發(fā)揮一定功效,，飼用芽孢桿菌還需具備一定量的需求,，一般認(rèn)為每克配合飼料中的活菌數(shù)不應(yīng)低于106CFU。

4.2 動物個體體況

動物個體的生理狀況和生理階段也是影響作用效果的重要因素,，所以要根據(jù)最佳效應(yīng)期原則使用,。研究發(fā)現(xiàn)處于應(yīng)激、疾?。ㄓ绕涫俏改c道疾?。顟B(tài)下或抗生素治療后的動物，添加芽孢桿菌能起到良好的效果,。幼齡動物體內(nèi)酶系,、腸道微生態(tài)都還不健全，所以在幼齡動物飼料中使用芽孢桿菌效果通常優(yōu)于成年動物,。

4.3 飼料組分

高營養(yǎng)水平的飼料使用效果不如低營養(yǎng)水平的使用效果明顯,。因為高營養(yǎng)水平的飼料很容易滿足養(yǎng)殖動物的營養(yǎng)需求，益生菌的補充增效功能不能有效發(fā)揮,。

目前飼料中添加一定量的抗生素是一個常態(tài),。過去的觀點認(rèn)為，益生素不能與抗生素混合使用,，現(xiàn)在的觀點認(rèn)為二者可以在一定程度上聯(lián)合使用,。飼用芽孢桿菌在動物采食后需要2-3個小時萌發(fā)后才會對環(huán)境包括抗生素藥物敏感，而飼料中添加的那些吸收性能好的抗生素經(jīng)過2-3小時后95%以上都可被腸道吸收,，所以這些抗生素對芽孢桿菌不會有太大威脅,；有些抗生素如硫酸新霉素、硫酸粘桿菌素雖然在腸道中不被吸收,，但主要作用于革蘭氏陰性菌,，屬于革蘭氏陽性菌的芽孢桿菌對他們極不敏感，所以芽孢桿菌在飼料添加抗生素的情況下使用仍能發(fā)揮功效。

4.4 造粒加工工藝

益生菌在飼料工業(yè)中應(yīng)用受限最主要的問題在于必須克服制粒過程中的高溫高壓,。芽孢桿菌,，如枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌,、丁酸梭菌均能產(chǎn)生抗逆性能高的芽孢,，可耐高溫、高壓,、酸堿,、膽鹽等不利環(huán)境。筆者通過試驗證明芽孢桿菌經(jīng)80℃,、30min和90℃、10min熱處理后幾乎沒影響,；90℃處理20min后,，99%存活；100℃處理5min后,，45%存活,。一般顆粒飼料制粒過程中的溫度為70-90℃，所以芽孢桿菌受到的影響較小,。

4.5 黏附性與腸道停留時間

黏附性是衡量腸道益生菌的一個重要標(biāo)準(zhǔn),。芽孢桿菌為過路菌，不能黏附于腸道上皮細(xì)胞,，在腸道短暫停留,，隨糞便排出體外，所以芽孢桿菌一般認(rèn)為通過促進消化吸收和生物耗氧發(fā)揮生理功能,，在生物拮抗方面功能有限,。但凝結(jié)芽孢桿菌和丁酸梭菌兼具乳酸菌的大部分生理功能，能高度黏附于腸道上皮細(xì)胞,，促進腸道粘膜免疫的發(fā)生,，較常規(guī)芽孢桿菌具有更優(yōu)越的腸道益生菌功能。

腸道停留時間也是影響益生菌功效的一個關(guān)鍵因素,，因為芽孢桿菌進入消化道后都需要一個萌發(fā)的過程,，時間在數(shù)小時不等。如果芽孢桿菌停留時間過短,，芽孢尚未萌發(fā),，生理活性物質(zhì)尚未釋放，就排除體外,，其益生功能將大打折扣,。筆者通過試驗證明，枯草芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌與丁酸梭菌復(fù)合制劑在豬腸道中可定植7-15天,，在魚類腸道可維持2-7天左右,，較一般的單一芽孢桿菌制劑具有更長的停留時間，能保證代謝活性產(chǎn)物的分泌及益生功能的有效發(fā)揮,。

5.飼用芽孢桿菌未來的發(fā)展趨勢

通過對美國食品藥物管理局與我國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的可用作飼料添加劑的微生物品種目錄的對比分析可以看出,，我國的飼用微生物添加劑遠遠落后于國際同行業(yè)。目前我國的益生菌產(chǎn)業(yè)尚處于開發(fā)階段,，研究重點還集中在菌種和工藝的實驗室篩選上,，如何加快飼用芽孢桿菌產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用步伐是未來一定時期內(nèi)工作的重心。

從益生芽孢桿菌的生理功能來講,，它在動物飼料中的應(yīng)用空間應(yīng)該更大,。但是芽孢桿菌作為飼料添加劑的具體作用機理以及應(yīng)用技術(shù)（包括使用階段，使用劑量等）等一系列問題,，至今尚未有統(tǒng)一認(rèn)識,。這就給我們提供了諸多課題：1）加強新菌種研究，篩選出繁殖力強,、性能穩(wěn)定,、協(xié)同作用強和安全無副作用的菌種供生產(chǎn)應(yīng)用；2）加強芽孢桿菌與其他益生素及酸化劑,、低聚糖,、酶制制等綠色飼料添加劑之間組合使用技術(shù)以及對不同動物不同生理階段的適宜添加量的研究；3）微生態(tài)基因工程菌的研究,，對芽孢桿菌進行必要的遺傳工程改造,，設(shè)計出功能更全面，功效更突出的新菌株,，包括特殊營養(yǎng)功能菌株,，高耐性菌株，強粘附力菌株等,，強化芽孢桿菌與腸道菌群的互作效應(yīng),；4）健全動物微生物制劑管理法規(guī)及國家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，鼓勵和加快新飼料級微生物添加劑的研發(fā)與申報等,。