枯草芽孢桿菌在家禽養殖的應用與展望

王勤

摘 ?要：枯草芽孢桿菌作為微生物飼料添加劑，具有調節畜禽胃腸道菌群、促進營養物質消化吸收和提高畜禽集體免疫的功能，是在畜禽養殖中替代抗生素的理想產品之一。本文通過綜述枯草芽孢桿菌的生物學特性與作用機制，介紹其在家禽養殖上的應用情況，并且展望其未來發展方向，為枯草芽孢桿菌在家禽養殖上的應用提供了參考與借鑒。

關鍵詞：枯草芽孢桿菌;生物學特性;作用機制;肉雞;蛋雞;水禽

中圖分類號：S816.79 ? ? 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1673-1085（2019）10-0048-05

隨著生活水平的提高，人們對畜禽產品的要求日益增加，同時對質量安全也越發關注。抗生素作為飼料添加劑在畜牧業發展中發揮了巨大的作用。但是，抗生素的濫用也帶來了如藥物殘留、畜禽免疫力下降，畜禽內源性感染和二重感染等一系列的問題。更嚴重的是長時間濫用抗生素會導致致病菌產生耐藥性，給人類的健康帶來危害[1，2]。因此，進行抗生素替代品的開發與推廣應用已經成為必然趨勢，其中益生菌作為抗生素替代品越來越受到重視[3]。

我國目前在飼料添加劑目錄（2013）中明確允許使用的益生菌有12種、45個菌株，常見的包括乳酸桿菌、枯草芽孢桿菌、雙歧桿菌等。枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）也叫做枯草桿菌，是一類需氧型、內生抗逆孢子的桿狀革蘭氏陽性菌，是我國農業部公布的可直接飼喂動物且允許使用的益生菌菌種之一[4]。目前，枯草芽孢桿菌在動物飼料營養中的利用途徑主要有兩種：一將活菌制成微生態菌劑直接飼喂使用;二是間接利用其生物學特性通過發酵提高飼料原料或全價飼料的生物利用價值[5]。

本文對枯草芽孢桿菌的生物學特性、作用機理以及在肉雞、蛋雞與水禽養殖上的應用等幾個方面進行綜述，以期為枯草芽孢桿菌在家禽養殖上的應用提供支持。

1 ?枯草芽孢桿菌的生物學特性

枯草芽孢桿菌是芽孢桿菌屬的代表物種，具有芽孢桿菌屬的典型特征，腐生，好氧或兼性厭氧，能產生內生孢子，是一種廣泛分布于各種不同生活環境中的革蘭氏陽性菌[6，7]。

枯草芽孢桿菌細胞呈直桿狀，大小為（0.8～1.2）μm×（1.5～4.0）μm，可產莢膜，運動 （周生鞭毛） ，芽孢中生或近中生，小于或等于細胞寬，呈橢圓至圓柱狀，內生孢子大小為（0.6～0.9）μm×（1.0～1.5）μm，菌落粗糙，不透明，擴張，污白色或微帶黃色，能液化明膠，胨化牛奶，還原硝酸鹽，水解淀粉，為典型好氧菌[8，9]。

枯草芽孢桿菌抗逆性強，在極端環境下，也可誘導產生內生孢子，使它耐受飼料加工過程中溫度、壓力、酸堿的變化，保持較高的存活率[10，11]。因此，枯草芽孢桿菌在飼料加工的蒸汽調質和制粒過程中不易被破壞，在顆粒飼料和粉料中都比較穩定，儲藏時間長。

2 ?枯草芽孢桿菌的作用機制

作為典型的微生物飼料添加劑，枯草芽孢桿菌是動物飼料中應用最為廣泛的益生菌[12]。枯草芽孢桿菌作用機理也是基于微生態學的微生態平衡、微生態失調、微生態營養與微生態防治等理論進行探究的[13]。

2.1 ?生物奪氧機制 ?畜禽腸道致病微生物為需氧菌或兼性厭氧菌，當腸道內菌群失調時，腸道局部氧氣的濃度升高，有利于致病微生物的生長繁殖，從而導致動物消化道炎癥的發生。枯草芽孢桿菌是好氧菌，在其生長繁殖過程中會消耗掉腸內過量的氣體，造成消化道內的厭氧環境，因此有利于促進厭氧菌-雙歧桿菌與乳酸菌等有益菌的生長，同時對需氧的大腸桿菌、鏈球菌等有抑制作用。因此，補充枯草芽孢桿菌等有益菌有助于恢復腸道微生態平衡，有助于改善畜禽的腸道微生態環境，從而促進畜禽康復[14，15]。

2.2 ?生物拮抗機制 ?枯草芽孢桿菌對乳酸菌、雙歧桿菌等有促生長作用，這些有益菌相互協同作為一個整體發揮作用，枯草芽孢桿菌進入動物消化道后，通過產生抗菌肽和有機酸（乙酸、丙酸和丁酸）等活性物質，抑制腸道中大腸桿菌、沙門氏菌和產氣莢膜梭菌等劣勢菌群的生長及定植，并通過維持厭氧環境而有利于乳酸桿菌等厭氧優勢菌群的生長繁殖，從而維持消化道菌群的穩定和動態平衡，達到改善消化道健康的目的[13，16]。

2.3 ?產生抗菌物質 ?枯草芽孢桿菌能夠產生多種抗菌物質，包括氨基糖類、磷脂類、肽類和脂肽類等多種抗菌物質，對病原微生物的生物體系（蛋白合成系統、能量代謝系統）起到干擾作用，也可直接作用于大腸桿菌、沙門氏菌、產氣莢膜梭菌等病原微生物的核酸、蛋白、細胞膜、細胞壁等部位，進而抑制病原微生物的生長、繁殖或者直接殺死病原微生物，從而起到抑菌作用[17]，其中脂肽類抗生素（包括伊枯草 菌素、泛革素和表面活性素）是枯草芽孢桿菌最重要的抗菌物質[18]。

2.4 ?促進消化吸收 ?枯草芽孢桿菌能夠合成分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、膠糖酶和纖維素酶等消化酶，補充畜禽體內源酶不足，參與飼料中蛋白質、碳水化合物的降解、消化，促進動物對飼料中營養物的吸收[19，20]。此外，枯草芽孢桿菌進入畜禽消化道內生長繁殖，能分泌產生氨基酸、有機酸、B族維生素等營養物質，參與畜禽機體的新陳代謝過程，促進胰液、膽汁的分泌，為畜禽的生長發育提供營養物質[21，22]。

2.5 ?增強免疫功能 ?枯草芽孢桿菌在進入畜禽消化道中時，能夠有效地定植在腸道粘膜上，并在其大量增殖的過程中，刺激機體免疫器官的生長發育，刺激T、B淋巴細胞，提高免疫球蛋白和抗體分泌水平，增強畜禽的細胞免疫和體液免疫功能，增強其免疫力和抗應激能力[9]。

枯草芽孢桿菌作為非特異性免疫因子，其菌體或細胞壁成分能夠刺激宿主細胞，促進巨噬細胞的活化和增殖，提高巨噬細胞的吞噬活性，使T、B淋巴細胞的數量增多，誘導T細胞產生IL-4、IL-10、IL-2、IL-12等細胞因子進而激活B淋巴細胞分泌IgE或分泌型IgA發揮免疫作用[23，24]。此外，枯草芽孢桿菌還能夠促進腸道上的杯狀細胞分泌粘液，保護腸道上皮細胞粘膜抵御病原微生物的破壞。其次，加強腸道上皮細胞之間緊密連接程度，阻止細菌等的入侵[25]。

3 ?枯草芽孢桿菌在肉雞養殖上的應用

大量研究發現，枯草芽孢桿菌能夠提高營養物質代謝率與腸道消化酶活力增強肉雞生產性能，通過改善腸道粘膜形態與腸道菌群結構促進腸道健康，通過刺激免疫器官發育，誘導免疫器官產生細胞因子，增強肉雞健康水平。

程志斌等研究發現，無論是傳統的肉雞地面平養方式還是現代的規模化肉雞籠養方式，添加微生態制劑枯草芽孢桿菌，可有效替代飼用抗生素，改善肉仔雞生長性能，其作用機理主要是提高飼料蛋白質的消化利用率[26]。周立強等研究發現，在黃羽肉雞日糧中添加0.15g/㎏枯草芽孢桿菌制劑（活菌數108CFU/g），能夠顯著提高日增重，極顯著提高粗蛋白質的代謝率與鈣、磷的吸收利用率[27]。張曉慧研究發現，枯草芽孢桿菌能提高AA雞的生長性能，增強免疫功能，提高消化酶活性，降低腸道病原菌數量，改善腸道組織結構，并能提高十二指腸總蛋白酶活性。試驗結果還表明，在AA雞日糧中添加枯草芽孢桿菌的適宜添加量為200mg/kg（活菌數2.0×1010CFU/g）[28]。崔宇研究發現，基礎日糧中添加500mg/kg枯草芽孢桿菌枯草芽孢桿菌顯著提高AA肉雞的出欄體重、平均日增重，提高了AA肉雞的生產性能;枯草芽孢桿菌顯著提高了42日齡AA肉雞的法氏囊指數以及21、42日齡AA肉雞血清中總蛋白和球蛋白水平;枯草芽孢桿菌顯著增高了42日齡AA肉雞的十二指腸絨毛高度和（V/C）值，降低了盲腸中大腸桿菌的數量。枯草芽孢桿菌顯著提高了AA肉雞脾臟IL-2mRNA的表達量[22]。

陳彩文等研究發現，枯草芽孢桿菌能顯著提高生長性能，降低料重比，提高血液中葡萄糖、超氧化物歧化酶的含量;降低血液丙二醛及谷丙轉氨酶的含量。各試驗組能顯著增加十二指腸、空腸、回腸的絨毛長度、并降低其隱窩深度，說明枯草芽孢桿菌可提高AA雞生長性能，優化腸道組織結構。枯草芽孢桿菌在1～21日齡AA雞日糧中適宜添加量為200mg/kg（活菌數2.0×1010CFU/g）[29]。尹艷軍等研究發現，在試驗前期、后期及試驗全期，枯草芽孢桿菌（活菌數109CFU/g）添加量為2g/㎏和3g/㎏均能顯著提高肉雞均質量、平均日增質量和降低肉雞的料重比，顯著降低肉雞腸道pH，顯著提高肉雞腸道中乳酸桿菌和雙歧桿菌的數量，顯著降低肉雞腸道大腸桿菌和沙門菌的數量[30]。朱沛霽研究發現，通過對8株枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis，Bs）菌株進行體外抑菌試驗，結果表明菌株BS048對標準及臨床分離的E.coli和沙門氏菌菌株均有較好的體外抑制作用，可用于后續雪山雞養殖實驗。在基礎日糧重添加1g/㎏BS048（活菌數5×108CFU/g）能夠增強腸道消化功能和改善腸道健康，提高雪山雞的生長性能;BS048通過增強巨噬細胞功能、腸道粘膜屏障、機體免疫，改善雪山雞的腸道健康和抗沙門氏菌感染能力[16]。

4 ?枯草芽孢桿菌在蛋雞養殖上的應用

枯草芽孢桿菌在蛋雞生產上的應用研究較為廣泛，包括了枯草芽孢桿菌對蛋雞生產性能、腸道菌群、蛋品質與蛋殼結構等多方面的影響，為枯草芽孢桿菌作為飼料添加劑在蛋雞生產上的應用提供科學依據。

丁海研究發現，在基礎日糧添加0.5g/㎏枯草芽抱桿菌制劑（活菌數6×109CFU/g）可提高蛋重、產蛋率;顯著提高受精率、健母雛率;顯著降低蛋雞采食量、料蛋比和死胚率[31]。王翔宇研究發現，在基礎日糧中添加500mg/kg枯草芽孢桿菌制劑（活菌數≥2×1010CFU/g）能顯著提高雞蛋蛋重，降低破蛋率;能顯著提高蛋雞血清中總蛋白、血糖、血鈣含量，降低總膽固醇含量;能顯著提高蛋殼強度，對蛋殼中鈣、磷含量并無顯著影響;能改善蛋殼結構[32]。裴躍明等研究發現，枯草芽孢桿菌制劑（活菌數6.5×108CFU/g）可顯著提高產蛋后期蛋雞的產蛋率、蛋重，降低破蛋率、料蛋比和腹瀉率，有助于提高蛋雞生產性能，并延長產蛋期;對雞蛋品質有提高的趨勢，但添加效果不顯著，適宜添加量為5g/㎏[33]。郭軍蕊等研究發現，飼糧中添加枯草芽孢桿菌CGMCC1.921可以降低蛋雞料蛋比，適宜添加水平為105CFU/g;飼糧中添加枯草芽孢桿菌CGMCC1.921在一定程度上可以升高血清葡萄糖（GLU）含量，降低血清尿素（UREA）含量，但對其他血清生化指標無明顯改善作用;飼糧中添加枯草芽孢桿菌 CGMCC1.921可以提高血液白細胞（WBC）和淋巴細胞（LYM）數目，提高血清免疫球蛋白含量，在一定程度上增強了蛋雞的免疫機能，且適宜添加水平為108CFU/g[34]。崔闖飛等研究發現，飼糧中添加400和800mg/kg枯草芽孢桿菌（活菌數1010CFU/g）對蛋雞的產蛋率和平均蛋重無顯著影響，但顯著降低了蛋雞的平均日采食量、料蛋比及破軟蛋率;飼糧中添加800mg/kg枯草芽孢顯著增加了蛋殼厚度，顯著提高了蛋殼強度，顯著增加了蛋殼重中鈣含量，改善了蛋殼的超微結構[35]。

5 ?枯草芽孢桿菌在水禽養殖上的應用

枯草芽孢桿菌在水禽方面的應用研究正處于起步階段。2018年胡振華等研究發現，在基礎飼糧中添加2g/kg枯草芽孢桿菌（活菌數量為1×109 CFU/g），可改善腸道形態，增加腸道內有益菌的數量以及刺激免疫器官的發育，促進櫻桃谷肉鴨生長[36]。郝光恩研究發現，在基礎飼糧中添加2g/kg枯草芽孢桿菌（活菌數為5×108CFU/g）能夠提高櫻桃谷肉鴨的增重，改善腸道形態，提高免疫器官指數，增強先天性免疫應答，提高櫻桃谷肉鴨對禽致病性大腸桿菌和新型鴨呼腸弧病毒的抵抗力[37]。張澤楠等研究發現，飼糧中添加枯草芽孢桿菌可以提高銅利用率，從而降低飼糧中銅添加水平，提高生長性能、屠宰性能和營養物質利用率;建議5～16周齡五龍肉鵝在飼糧中添加0.25g/㎏枯草芽孢桿菌（活菌數量為2×109CFU/g）條件下，銅適宜添加水平為8mg/kg[38]。

6 ?展望

當前，對枯草芽孢桿菌在家禽養殖上的應用越來越廣泛，但多集中在單菌使用上、復合菌聯合使用和益生菌與抗生素聯合、替代使用等方面的研究較為少見。

孫玲玲等研究發現，飼糧中添加枯草芽孢桿菌和丁酸梭菌均能夠提高五龍鵝雛鵝生長性能、屠宰性能和抗氧化能力，二者配合使用的效果優于單一菌種[39]。齊博等研究發現，枯草芽孢桿菌和硫酸黏桿菌素均能促進肉仔雞后期生長發育，改善飼料效率，綜合考慮對腸道形態和盲腸菌群的影響，枯草芽孢桿菌效果優于硫酸黏桿菌素，但聯合使用效果不佳[40]。

因此，在未來的應用研究中，應將重點落實在尋找性能優良的菌株、復合菌聯合使用的配方、益生菌替代抗生素的比例與改善生產工藝等方面。

參考文獻：

[1] ?馬春全.益生菌制劑的研制及其對雛雞免疫學影響和機理的研究[D].北京：中國農業大學， 2004.

[2] ?Ragione R M L，Casula G，Cutting S M，et al. Bacillus subtilis spores competitively exclude Escherichia coli O78：K80 in poultry[J].Veterinary Microbiology， 2001， 79（2）： 133-142.

[3] ?Qiao L， Qiao F， Guan W， et al.Study on Application of Microbial Ecological Agents， Replacements for Antibiotics，in Weaned Piglet Productio[J]. Aricultural Science and Technology，2015，16（4）： 757-760.

[4] ?趙媛.不同來源枯草芽孢桿菌對黃羽肉雞生長性能和抗氧化性能及腸道形態的影響[D].廣州：華南農業大學， 2016.

[5] ?周翠.枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）活性物質的分離和功能測定[D].泰安：山東農業大學，2011.

[6] ?Hong H A， Hong D L， Cutting S M. The use of bacterial spore formers as probiotics[J]. Fems Microbiology Reviews， 2010， 29（4）： 813-835.

[7] ?王曉閣.枯草芽孢桿菌研究進展與展望[J].中山大學研究生學刊（自然科學.醫學版）， 2012（3）：14-23.

[8] ?東秀珠，蔡妙英.常見細菌系統鑒定手冊[M].北京：科學出版社2000.

[9] ?王宗偉， 李法增， 楊志平，等.枯草芽孢桿菌在畜禽營養上的研究進展[J].中國畜牧雜志，2015，51（1）： 80-83.

[10] ?李鑫， 李杰， 張德曉，等.飼料加工和貯存過程對益生菌活性的影響[J].中國飼料，2011（7）： 37-40.

[11] ?李春鳳， 林顯華， 谷巍.枯草芽孢桿菌在飼料生產及環境防治中的應用[J].中國飼料，2013（1）：10-12.

[12] ?Additives E P O， Feed P O S U I A. Scientific opinion on the potential reduction of the currently authorised maximum zinc content in complete feed[J]. Efsa Journal， 2014， 12（5）： 3668.

[13] ?史洪濤.黃芪-枯草芽孢桿菌發酵制劑的制備及其在肉雞上的應用研究[D].鄭州：河南農業大學， 2014.

[14] ?Santoso U，Tanaka K，Ohtani S.Effect of dried Bacillus subtilis culture on growth，body composition and hepatic lipogenic enzyme activity in female broiler chicks[J].Br J Nutr，1995，74（04）： 523.

[15] ?吳彥彬. 新型微生態制劑的研究及應用[D].石家莊：河北師范大學， 2008.

[16] ?朱沛霽.枯草芽孢桿菌對雪山雞生產性能、腸道健康和免疫機能的影響及機制[D].揚州：揚州大學， 2017.

[17] ?Norimasa T，Yoshiko O H，Susumu O，et al. Bacilysocin， a novel phospholipid antibiotic produced by Bacillus subtilis 168[J].Antimicrobial Agents & Chemotherapy， 2002， 46（2）： 315.

[18] ?王帥， 高圣風， 高學文，等.枯草芽孢桿菌脂肽類抗生素發酵和提取條件[J].中國生物防治學報， 2007， 23（4）： 342-347.

[19] ?Sogaard H，Suhrjessen T.Microbials for feed： beyond lactic acid bacteria[J].Feed International， 1990， 11（1）： 32-38.

[20] ?Fiorini G，Cimminiello C，Chianese R，et al. Bacillus subtilis selectively stimulates the synthesis of membrane bound and secreted IgA[J]. Chemioterapia， 1985， 4（4）： 310-312.

[21] ?張愛武， 薛軍.枯草芽孢桿菌在動物生產中的應用效果[J].中國畜牧獸醫， 2011， 38（4）： 234-238.

[22] ?崔宇.枯草芽孢桿菌對AA+肉雞生產性能及脾臟IL-2mRNA表達量的影響[D]. 2015.

[23] ?Scharek L， Guth J， Reiter K， et al. Influence of a probiotic Enterococcus faecium strain on development of the immune system of sows and piglets[J]. Veterinary Immunology & Immunopathology， 2005， 105（1）： 151-161.

[24] ?于新友， 李天芝， 沈志強.枯草芽孢桿菌的生物學功能及其在養豬生產中的應用研究進展[J].豬業科學， 2016， 33（4）： 44-46.

[25] ?周曉輝，李威，劉浩.枯草芽孢桿菌微生態制劑在禽畜養殖中的作用[J].河北科技大學學報， 2016， 37（5）： 503-508.

[26] ?程志斌， 吳淑云， 張紅兵，等.枯草芽孢桿菌對地面平養和籠養肉仔雞生產性能及血液指標的影響[J]. 飼料工業， 2012， 33（18）： 38-43.

[27] ?周立強， 蘭麗燕， 徐春生等. 枯草芽孢桿菌對黃羽肉雞生長性能及營養物質代謝率的影響[J]. 中國畜牧獸醫， 2012， 39（2）： 71-74.

[28] ?張曉慧.枯草芽孢桿菌對AA雞生長性能的影響及其機理研究[D]. 湛江：廣東海洋大學， 2013.

[29] ?陳彩文， 張曉慧， 曹贊，等.枯草芽孢桿菌對1～21日齡AA雞生長性能、血液生化指標及腸道組織結構的影響[J]. 飼料工業， 2015， 36（19）： 10-14.

[30] ?尹艷軍，邵紫培，杜付韜，等.枯草芽孢桿菌對肉雞生長性能、腸道pH及微生態菌群的影響[J]. 飼料研究， 2016（2）： 17-20.

[31] ?丁海.枯草芽孢桿菌對蛋雞生產性能及盲腸菌群區系影響的研究[D].銀川：寧夏大學，2013.

[32] ?王翔宇.枯草芽孢桿菌對蛋雞生產性能及蛋品質的影響[D]. 吉林大學， 2015.

[33] ?裴躍明， 邵強， 吳桂龍，等.枯草芽孢桿菌制劑對產蛋后期蛋雞生產性能、蛋品質、免疫及腸道菌群的影響[J]. 中國畜牧雜志，2016，52（7）：61-65.

[34] ?郭軍蕊，董曉芳，佟建明.枯草芽孢桿菌CGMCC 1.921對蛋雞生產性能、血常規指標、血清生化指標及免疫球蛋白含量的影響[J].動物營養學報， 2017，29（2）： 465-478.

[35] ?崔闖飛，王晶，齊廣海，等.枯草芽孢桿菌對產蛋后期蛋雞生產性能和蛋殼品質的影響[J].動物營養學報， 2018， 30（4）： 1481-1488.

[36] ?胡振華， 楊永平， 楊宇，等.枯草芽孢桿菌對櫻桃谷肉鴨生長性能、免疫器官指數、腸道菌群及腸道形態的影響[J].動物營養學報，2018，30（4）：1504-1512.

[37] ?郝光恩.枯草芽孢桿菌對櫻桃谷肉鴨增重、先天性免疫應答及抗病力的影響[D].山東農業大學， 2018.

[38] ?張澤楠， 王寶維， 葛文華等.枯草芽孢桿菌與銅協同作用對5～16周齡五龍鵝生長性能、 屠宰性能、 營養物質利用率及肉品質的影響[J].動物營養學報， 2016， 28（9）： 2830-2838.

[39] ?孫玲玲， 王寶維， 龍建華，等.飼糧中添加枯草芽孢桿菌和丁酸梭菌對五龍鵝雛鵝生長性能、屠宰性能、血清生化指標及抗氧化能力的影響[J].動物營養學報， 2018， 30（11）： 371-378.

[40] ?齊博， 武書庚， 王晶，等.枯草芽孢桿菌對肉仔雞生長性能、腸道形態和菌群數量的影響[J].動物營養學報， 2016， 28（6）：1748-1756.