饲用枯草芽孢杆菌在健康养殖中的研究进展及存在问题

郝生宏，杨荣芳,2，曲 强，于 明，温 萍，瞿建平，李春华，刘素杰

（1.辽宁农业职业技术学院，辽宁 营口 115009；2.辽宁省蛋鸡健康养殖重点实验室，辽宁 营口 115214）

作为与食品安全密切关联的饲料安全问题已成为养殖业关注的首要问题，安全高效的饲料添加剂的使用是养殖品安全的重要保障。对违禁药物或未来可能被列入违禁药物的添加剂寻求可替代物，是未来饲料添加剂研究领域的重点研究方向。饲用微生物作为一种新型绿色添加剂，通过改善微生态平衡而对动物施加有益影响，具有潜在的绿色饲料添加剂应用前景。

1 饲用枯草芽孢杆菌研究概况

枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的一个种，为典型好氧菌，该菌种为中国、美国、欧盟等国家允许作为饲料添加剂使用的芽孢杆菌，能液化明胶、胨化牛奶、还原硝酸盐、水解淀粉；能产生蛋白酶、α-淀粉酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶和木聚糖酶等。在目前我国养殖业中，对于饲用枯草芽孢杆菌的研究和应用较为广泛，本文主要从饲用枯草芽孢杆菌分离鉴定、益生特性、制剂开发、功能性成分、与其他因子协同等方面进行论述。

1.1 饲用枯草芽孢杆菌分离鉴定及益生特性研究

目前用于试验的饲用枯草芽孢杆菌有的来源于菌种保藏部门收藏的菌种，有的分离自土壤及腐败的有机物中或动物肠道。白延琴等从秸秆垛底层土壤中分离3株枯草芽孢杆菌；林志琳等从健康鸡肠道内容物中分离获得一株高活性菌株HEW-B403为枯草芽孢杆菌；巴翠玉等从养鱼塘底泥和健康鲫鱼肠道中分离出枯草芽孢杆菌[1-3]。

对饲用枯草芽孢杆菌益生特性的研究多集中于耐酸、耐高温、病原菌颉颃等方面。张璐体外模拟制粒工艺、肉鸡消化道环境，通过耐热性、耐酸性、耐胆盐性、抑菌性、黏附性评价枯草芽孢杆菌产品的益生特性，建立了枯草芽孢杆菌益生特性的体外评价指标体系[4]。窦茂鑫等针对枯草芽孢杆菌的益生特性展开广泛的体外模拟研究，结果显示，该菌在耐高温、耐胆酸等与动物胃肠道耐受性能有关的指标表现较为一致，显示出较强的抗逆性特征[5]。这为该菌在饲料添加剂开发和应用方面提供了有力的理论基础，并且能大幅降低菌种稳定性的保护所产生的开发成本，在提高制剂的货架寿命方面也更为有利。

枯草芽孢杆菌对病原菌的抑制作用也是近年来研究的重点，张媛媛等研究发现，枯草芽孢杆菌PB6菌株的培养液对产气荚膜梭菌抑菌效果尤为明显，对大肠杆菌、鼠伤寒沙门菌和金黄色葡萄球菌等常见肠道致病菌亦有不同程度的抑菌作用，另外，PB6菌株对引起鸭传染性浆膜炎的鸭疫里氏杆菌和引起海洋水产动物疾病的弧菌也表现出明显的抑菌性能[6]。叶小兰等对枯草芽孢杆菌的抑菌机理进行了探讨，其研究结果显示，枯草芽孢杆菌是通过与病原菌竞争黏附位点来抑制病原菌对Caco-2细胞的黏附和入侵的[7]。崔志文等研究表明，枯草芽孢杆菌能提高氧化应激状态下Caco-2细胞的抗氧化功能[8]。

1.2 饲用枯草芽孢杆菌制剂的开发研究

近年来，饲用枯草芽孢杆菌制剂的开发研究主要集中在培养基配方和工艺参数的优化（pH、发酵温度、转速、接种量、时间等）两个方面。培养的方式通常会选择固态发酵或液态发酵，在发酵原料方面注重经济节约，在发酵效果方面主要以活菌量为主要评价指标，在发酵工艺优化的基础上，也注重制剂后加工，比如干燥、包被方面的研究。

刘惠知等将优化后的配方进行发酵罐放大培养，获得的菌体数量约1.3×1011cfu·mL-1[9]。付小猛研究了枯草芽孢杆菌高密度固态发酵的最优培养基与最佳培养条件，并比较了转盘发酵、通风发酵罐及浅盘发酵三种固态发酵方式的发酵效果，其中浅盘发酵效果最佳（11.1×1010cfu·mL-1）[10]。张丽美将枯草芽孢杆菌接种于金针菇菌糠中，优化发酵工艺参数，最终产品的枯草芽孢杆菌的芽孢数为8.0×109cfu·mL-1[11]。宋文龙等采用海参肠道中筛选的枯草芽孢杆菌为发酵菌株，经过优化后，发酵液的活菌浓度可达到4.0×109cfu·mL-1[12]。魏姗姗等对分离自健康仔猪空肠黏膜的枯草芽孢杆菌进行抑菌培养条件优化，筛选出最佳发酵液的抑菌条件[13]。胡红伟等从鸡肠道筛选出一株枯草芽孢杆菌，并对该菌株的培养基配方进行优化，最终芽孢数可达51.95×108cfu·mL-1[14]。崔腊梅等在优化培养基之后，通过对吸附载体配比的正交实验，筛选最佳枯草芽孢杆菌液体吸附载体[15]。宋文龙等以1%海藻酸钠为壁材，4%氯化钙作为固化剂，将发酵后收集的菌体通过乳化法和挤压法制成微胶囊制剂[12]。刘宇等优化了猪源枯草芽孢杆菌喷雾干燥工艺，并检测芽孢率对菌体喷雾干燥存活率的影响[16]。

1.3 饲用枯草芽孢杆菌功能性成分的研究

雷元培等将枯草芽孢杆菌发酵液分成上清液、菌悬液和胞内液组分，结果显示，起解毒作用的活性物质是其分泌的一种胞外酶[17]。盛琴对枯草芽孢杆菌肽聚糖成分检测中发现，蛋白质含量为53.55%，总糖含量32.98%，总脂为2.91%，肽聚糖氨基酸组成分析显示，天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、蛋氨酸、亮氨酸的含量较高，并证明该枯草芽抱杆菌细胞壁肽聚糖可增强特异性和非特异性免疫，并且呈现明显的量效关系[18]。喻钢等研究了枯草芽孢杆菌发酵上清液抑菌活性物质，质谱检测推测为Subtilosin A结构类似物[19]。邹远军等从枯草芽孢杆菌分离制备得到抑菌单体化合物（GNH-2），初步推断GNH-2属于直链的肽类化合物[20]。

1.4 饲用枯草芽孢杆菌与其他功能性因子协同的研究

程志斌等研究表明，添加丝兰提取物和枯草芽孢杆菌能够显著降低鸡舍臭气，改善肉鸡生长性能[21]。师宁宁等研究表明，药散剂（由黄连、黄柏、穿心莲、石菖蒲、藿香、苍术组成）与枯草芽孢杆菌联合使用对蛋鸡平均蛋重、破损率和耗料量显著改善，蛋壳厚度显著提高，蛋黄胆固醇含量降低12.47%，且蛋黄颜色显著改善[22]。潘宝海等从牛膝、黄芪和芦荟中提取了三种植物多糖，筛选出了三种多糖与枯草芽孢杆菌的最佳协同剂量[23]。边连全等研究结果显示，枯草芽孢杆菌-菊糖合生元可提高断奶仔猪的生长性能与体液免疫功能，并表现出较好的协同效应[24]。李兴华研究表明，枯草芽孢杆菌和酵母细胞壁多糖复合物对哺乳和断奶仔猪生长性能、腹泻率均有改善[25]。吴阳等研究结果表明，饲料中添加低聚木糖与枯草芽孢杆菌能不同程度地提高团头鲂的生长性能，提高肠道消化酶的活性，促进其对营养物质的消化吸收[26]。邓军等研究结果显示，同时饲喂枯草芽孢杆菌和猪源乳酸杆菌能显著提高十二指肠和回肠的肠绒毛高度，增加十二指肠和空肠绒毛的数量，降低空肠和回肠的隐窝深度，以及增加十二指肠、空肠和回肠的绒腺比，能有效地拮抗大肠埃希菌K88对仔猪肠道上皮的损伤，总体效果优于单独饲喂[27]。郭军蕊等试验证明，饲粮中枯草芽孢杆菌与苜蓿多糖联合使用能够改善蛋鸡生产性能和蛋品质，降低粪和盲肠大肠杆菌数量，增加肠道双歧杆菌数量，且联合使用效果在改善血清生化指标、调节机体免疫功能方面较单独使用枯草芽孢杆菌有一定优势[28]。汪帅男等研究表明，枯草芽孢杆菌代谢产物具有抗猪传染性胃肠炎病毒（TGE）作用，枯草芽孢杆菌和黄芪多糖联合处理后TGEV抑制率显著上升[29]。

2 饲用枯草芽孢杆菌在研究和应用中存在的问题

动物微生态系统是一个复杂的系统，目前对其认识较为有限。作为一种有益的微生物，枯草芽孢杆菌在动物养殖中的效果得到了广泛验证，但研究深度和广度仍显不足。饲用枯草芽孢杆菌的研究和应用主要存在如下问题：目前使用的枯草芽孢杆菌菌种来源广泛，很多菌株都来自实验室自行分离，对菌种的质量控制措施不够重视。重视该菌种在养殖业中的应用研究，缺乏对该菌株的基础性研究，尤其是潜在的变异所引发的安全性和有效性问题，需要进一步改进新菌种审批流程，建立严格的菌种的准入制度。枯草芽孢杆菌对动物微生态系统的影响研究较为局限，未见全面系统研究其对动物正常微生物区系中各位点产生干扰的可能性，也缺乏其产生的各类活性物质对正常区系成员进行干扰的可能性。枯草芽孢杆菌的添加剂量差异较大，产品的有效性和稳定性仍显不足，受检测技术、分类体系等的限制，国家对于该类产品的质量标准制定也存在难点，短期内难有统一标准出台，在计量表述方面也存在不规范。在未验证是否相互干扰的情况下，存在枯草芽孢杆菌与其他菌种、中草药、功能性寡糖、植物提取物、多肽随意协同配伍的现象，个别商家借此进行商业炒作，夸大产品效果。标准动物模型的选择、饲养环境的规范化非常重要，对研究结果的稳定性和说服力有可靠的参考意义。生产性能方面的研究重复研究现象明显，缺乏深入、系统地向细胞及分子水平的扩展性研究，应努力建立相互联系，探明枯草芽孢杆菌在动物生态环境中的作用机制。

3 小结

目前，对于饲用枯草芽孢杆菌分离鉴定、开发研究、功能性成分及与其他功能性因子协同的研究已取得了一定进展，但研究深度和广度仍显不足。今后应加强饲用枯草芽孢杆菌质量控制、安全性、添加剂量、配伍方法、作用机制等方面的研究，使饲用枯草芽孢杆菌的应用更加广泛。