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枯草芽孢杆菌在养猪生产中的应用研究进展

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摘 要  枯草芽孢杆菌具有调节肠道微生态平衡、促进畜禽对营养物质的消化吸收和增强免疫等作用,目前已在畜禽生产中广泛应用,文章就枯草芽孢杆菌的生物学功能以及在养猪生产中的应用研究作一综述。


关键词  枯草芽孢杆菌 ;生物学功能 ;养猪 ;应用


作者: 

山东绿都生物科技有限公司 于新友 李天芝
山东省滨州畜牧兽医研究院 沈志强

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枯草芽孢杆菌 (Bacillus Subtilis) 是一种可形成芽孢的好氧革兰氏阳性菌 [1],该菌具有生长条件简单、耐温度变化、快速复活、快速生长和较强分泌酶等特点。枯草芽孢杆菌是农业部允许作为饲料添加剂的两种芽孢杆菌之一,在自然界中分布广泛,易于分离培养,对人畜无毒无害,能产生脂肽类、氨基酸和磷脂类等多种抗菌素和酶,具有广谱抗菌活性 [2],可改善动物肠道菌群结构,增强免疫力,促进生长发育,提高生产性能 [3]。笔者就枯草芽孢杆菌的生物学功能以及在养猪生产中的应用研究作一综述。

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1 枯草芽孢杆菌的生理功能


1.1 改善动物消化道微生物群


畜禽消化道内有多种微生物共生,共同构建肠道内微生态结构,枯草芽孢杆菌能起到调节这种微生态结构以达到平衡的作用。首先,枯草芽孢杆菌进入消化道后,可迅速恢复活力,短时间内大量繁殖,消耗肠内大量氧气,创造厌氧环境,产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸、细菌素和氧化氢,降低肠道 pH,抑制大肠杆菌和沙门杆菌等有害细菌的生长,促进厌氧的拟杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌等有益的厌氧菌生长和繁殖。此外,芽孢杆菌与消化道内益生菌群与有害菌群之间对生存繁殖空间、定植部位及营养的竞争,限制了有害菌群的生存和繁殖。再次,芽孢杆菌能合成和分泌一些抗菌素等物质而抑制产气荚膜梭菌和弯曲杆菌等病原菌的生长,这对减少畜禽疾病的发生起重要的预防作用。

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1.2 促进营养物质吸收


畜禽养殖的一个关键指标是动物对营养物质的吸收利用程度,这直接决定着养殖成本和效益。枯草芽孢杆菌可以促进动物对营养物质的吸收利用率,主要通过两个方面起作用,一方面枯草芽孢杆菌在肠道内可分泌高活性的蛋白酶、淀粉酶、植酸酶、脂肪酶、β- 葡萄糖酶、纤维素酶和麦芽糖酶等多种酶类,有助于降解植物性饲料中木聚糖、果胶、羧甲基纤维素、多聚半乳糖醛酸以及其他复杂的植物性碳水化合物,可帮助分解植物饲料中非淀粉多糖等物质,改善饲料利用率,并且酸性肠道环境可刺激动物的肠道蠕动,促进消化吸收,提高饲料转化率、料肉比和日增重等指标。另一方面,枯草芽孢杆菌能在胃肠道的代谢过程中合成多种维生素、蛋白质、氨基酸、多肽、促生长因子等多种营养物质,促进蛋白质、淀粉、纤维素、钙等营养物质的代谢吸收。枯草芽孢杆菌在生长繁殖过程中产生的有机酸还可以激活酸性蛋白酶的活性,有助于幼小动物对营养物质的消化吸收。

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1.2 促进营养物质吸收


畜禽养殖的一个关键指标是动物对营养物质的吸收利用程度,这直接决定着养殖成本和效益。枯草芽孢杆菌可以促进动物对营养物质的吸收利用率,主要通过两个方面起作用,一方面枯草芽孢杆菌在肠道内可分泌高活性的蛋白酶、淀粉酶、植酸酶、脂肪酶、β- 葡萄糖酶、纤维素酶和麦芽糖酶等多种酶类,有助于降解植物性饲料中木聚糖、果胶、羧甲基纤维素、多聚半乳糖醛酸以及其他复杂的植物性碳水化合物,可帮助分解植物饲料中非淀粉多糖等物质,改善饲料利用率,并且酸性肠道环境可刺激动物的肠道蠕动,促进消化吸收,提高饲料转化率、料肉比和日增重等指标。另一方面,枯草芽孢杆菌能在胃肠道的代谢过程中合成多种维生素、蛋白质、氨基酸、多肽、促生长因子等多种营养物质,促进蛋白质、淀粉、纤维素、钙等营养物质的代谢吸收。枯草芽孢杆菌在生长繁殖过程中产生的有机酸还可以激活酸性蛋白酶的活性,有助于幼小动物对营养物质的消化吸收。

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1.3 作为非特异性免疫因子,增强机体免疫机能


枯草芽孢杆菌本身作为非特异性免疫因子,可通过菌体或细胞壁成分刺激宿主细胞,从而激活巨噬细胞,使 T 淋巴细胞和 B 淋巴细胞数目增多,提高动物体液和细胞免疫水平,增强机体的抵抗能力。此外,枯草芽孢杆菌还能刺激肠道相关淋巴组织,处于一种高度的免疫准备状态,使免疫器官发育加快,枯草芽孢杆菌可使 SIgA等免疫球蛋白分泌增强,提高免疫识别力,还能缓解动物由于抗生素使用过量对体质造成的损伤,从而提高疫苗抗体水平等综合抗病能力。

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2 枯草芽孢杆菌在养猪生中的应用


2.1 提高生产性能


黄雪泉等 [4] 在 8 日龄杜长*杂交哺乳仔猪分别添加 0.01%、0.05% 和 0.10% 的枯草芽孢杆菌和0.01% 金霉素,以研究枯草芽孢杆菌对仔猪生产性能的影响。结果表明,饲喂枯草芽孢杆菌的试验组与金霉素对照组相比,仔猪平均日增重明显提高、腹泻发生率降低,枯草芽孢杆菌各组均高于金霉素对照组,以 0.10%添加量为最好,但各组间均差异不显著 (P >0.05)。朱五文等 [5] 在断奶仔猪基础日粮中分别添加 0.5‰、1‰、2‰枯草芽孢杆菌制剂,观察其对断奶仔猪的促生长作用,试验历时 35d。试验结果表明,添加枯草芽孢杆菌制剂的试验组末期平均净增重、日增重和头均耗料均高于空白对照组,且与添加枯草芽孢杆菌制剂的剂量成正比,但料重比并非成正比关系。刘影等 [6]研究指出,哺乳仔猪日粮中添加枯草芽孢杆菌可以减少腹泻,提高断奶活仔数和断奶体重,减少断奶后的生长抑制,促进断奶仔猪的生长。张红兵等 [7] 研究报道,断奶仔猪日粮中添加枯草芽孢杆菌的仔猪的平均日增重显著高于对照组 (P <0.05)。说明添加枯草芽孢杆菌对改善早期断奶仔猪的生长性能有良好效果。

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2.2 增强免疫功能


李云锋等 [8] 选取 4 窝相同胎次的新生仔猪 (15 头 ) 为研究对象。分别于仔猪 0、7、14、26 日龄灌喂枯草芽孢杆菌 ( 活菌数为 1×108CFU/mL)。 试 验 结 果 显 示, 枯 草 芽 孢 杆菌能够显著地促进十二指肠中 TLR9和 细 胞 因 子 IL-6 的 表 达 (P <0.05)以 及 回 肠 中 细 胞 因 子 IL-1 的 表 达(P <0.01),同时能够显著地提高仔猪小肠 IgA 分泌细胞的数量 (P <0.01)。杨锋 [9] 研究表明,添加枯草芽孢杆菌可使仔猪增重显著提高,腹泻率显著降低,血清中 IgA 含量显著增加,IgG 含量极显著增加,说明枯草芽孢杆菌对仔猪生产性能和免疫能力均有改善作用。祝天龙等 [10] 研究指出,弱仔猪基础日粮中添加 1% 枯草芽孢杆菌制剂 (1% 沸石粉被代替 ),饲喂30d, 仔 猪 血 清 IgA、IgG、C3、*水 平 分 别 提 高 19.89%、17.93%、32.44%、42.86%(P <0.01), 说 明 枯草芽孢杆菌制剂能显著促进弱仔猪生长性能,提高免疫水平。申育萌等 [11]研究报道,应用枯草芽孢杆菌芽孢对猪滴鼻后,猪咽鼓管扁桃体固有层和淋 巴 小 结 内 CD11b+CD16+DCs 和CD11b+MHCII+DCs 的数量显著增加(P<0.05),是正常对照的 2~3 倍。

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2.3 调控肠道内微生态环境及促进肠道发育


周映华等 [12] 研究表明,断奶仔猪 日 粮 中 添 加 0.05% 和 0.1% 的 枯草芽孢杆菌,试验组仔猪粪便中乳酸菌和双歧杆菌明显增加,大肠杆菌明显降低。刘江坤等 [13] 研究指出,在断奶仔猪基础日粮添加不同剂量的枯草芽孢杆菌制剂,各组粪便中大肠杆菌、沙门氏菌数均显著小于对照组(P <0.05) ;而乳酸菌和双歧杆菌均显著大于对照组 (P <0.05)。程志斌等 [14]将断奶仔猪分 4 个处理组,处理组 1和 2 日粮粗蛋白水平为 20%,处理组3 和 4 日粮粗蛋白水平为 18%,处理组 2 和 4 日粮添加枯草芽孢杆菌。结果显示,十二指肠和空肠黏膜质量指标,处理组 4 最大,处理组 1 最小。处理组 4 仔猪肝质量显著大于处理组 1,处理组 2 和 3 间差异不显著。试验证明,日粮中添加枯草芽孢杆菌有利于肠道和肝等主要消化器官的发育。周映华等 [15] 研究报道,断奶仔猪在日粮中添加枯草芽孢杆菌,粪便中乳酸菌和双歧杆菌显著增加 (P<0.05),大肠杆菌显著降低 (P <0.05)。试验期添加枯草芽孢杆菌 0.05% 比对照组多收入 49.57 元 / 头。邓军等 [16] 研究指出,同时饲喂新生仔猪枯草芽孢杆菌和猪源乳酸杆菌,能显著提高十二指肠 (P <0.05) 和回肠 (P <0.01) 的肠绒毛高度,增加十二指肠 (P <0.05) 和空肠 (P <0.01) 绒毛的数量,降低空肠(P<0.05)和回肠(P<0.01)的隐窝深度,以及增加十二指肠 (P <0.05)、空肠(P<0.05) 和回肠 (P<0.01) 的绒腺比。此外,同时饲喂这两种益生菌能有效地拮抗大肠埃希菌 K88 对仔猪肠道上皮的损伤。

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2.4 对血液生化指标和杭氧化指标的影响


闫俊书等 [17] 在育肥后期猪基础日粮中添加枯草芽孢杆菌等生物制剂, 观 察 28d, 结 果 表 明, 与 对 照组相比,试验组平均日增重提高了4.62%,料重比降低了 6.53%,但差异均不显著 (P>0.05)。与对照组相比,试验组血清中甘油三酯 (TG) 含量极显著降低 (P <0.01),其他血清生化指标均无显著差异 (P >0.05)。与对照组相比,试验组血清中胰岛素 (INS) 和胰岛素样生长因子 (IGF-I) 含量分别显著和极显著升高 (P <0.05 ; P <0.01),血清中甲状腺素 (T3、T4)、生长激素(GH) 含量虽有升高的趋势,但差异均不显著 (P>0.05)。

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2.5 改善养殖环境

史慧玲等 [18] 研究枯草芽孢杆菌等益生菌组合对保育猪粪污氮磷减排的影响,结果发现,复合益生菌能够有效提高氮、磷和粗纤维的表观消化率,减少粪便中氮和磷含量,降低畜禽粪便对环境的污染。

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3 结语


枯草芽孢杆菌抵抗力强,具有耐酸、耐盐、耐高温及耐挤压等特性,作为一种添加剂,添加到畜禽饲料中对畜禽无任何毒副作用,优质、高效、无污染和残留,可改善畜禽肠内微生态环境,增强体质,促进对营养物质的吸收,提高饲料转化率,提高抗病力。但也存在着一些问题,首先从自然界分离、培养的枯草芽孢杆菌,受环境影响较大,活力低,持续时问短,应用于不同动物的枯草芽孢杆菌不能针对所有动物 ;其次,目前枯草芽孢杆菌价格较贵 ;再次,目前对枯草芽孢杆菌的作用机理还不太清楚,报道多是针对其功能和效果。在今后的生产和研究工作应针对这些问题采取不同的对策,进一步筛选出适合各自需要、稳定性好、功能强大的菌种,不断优化产品生产工艺,降低生产成本。加强对作用机理的研究,尤其是关于枯草芽孢杆菌合成消化酶,刺激机体的免疫防御、应答,有关反应的分子机制方面,这些机制的进一步研究将为人类更好地利用枯草芽孢杆菌创造理论条件。相信随着研究的不断深入,枯草芽孢杆菌在畜牧生产中将会得到更广泛的应用,产生巨大的社会效益和生态效益。

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