新型微生物饲料添加剂枯草芽孢杆菌、嗜酸乳杆菌

2019-12-04 17:33:17      点击:

近些年由于抗菌药物的广泛不合理应用,使动物源细菌耐药菌株不断出现,耐药谱不断扩大,耐药菌株不断出现,严重威胁人类公共卫生安全。鉴于此,国家先后发布了《遏制细菌耐药国家行动计划 (2016-2020 年)》《全国遏制动物源细菌耐药行动计划 (2017-2020 年)》《中华人民共和国农业农村部公告 第 194 号》等一系列措施,不断减少和规范兽用抗菌药物的使用,明确到2020年12月31日全面禁止含有促生长类药物饲料添加剂 (中药类除外)的流通。美国2009年公布了 46 种可以直接饲喂动物的安全微生物,荷兰有 50%以上的猪日粮中添加有微生态制剂, 我国在微生物饲料添加剂方面的开发与应用稍滞后于畜牧养殖发达国家,但近年来发展相对较快,2013 年,我国农业农村部发布的 《饲料添加剂品种目录(2013)》 中共列出 35 种微生物可用于饲料添加剂,其中包括22 种乳酸菌、6 种芽孢杆菌、2 种酵母菌、2 种霉菌、1 种光合细菌、1 种产丙酸菌和 1 种产丁酸菌。

随着人类生活质量不断提高,绿色观念已深入人心,用益生菌研制的微生物饲料添加剂以其天然、无毒副作用、安全可靠、清洁无污染等优点逐步成为发展绿色养殖和替代抗生素的主要饲料添加剂之一。本文对枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌的特性、功能及其在畜牧养殖中的应用作一介绍。

1 特性

1.1 枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌 (Bacillus subtilis)是一种需氧菌,属于芽孢杆菌属,细胞呈直杆状,大小 (0.8~1.2) μm× (1.5~4.0) μm,单个,能形成内生孢子,革兰氏染色阳性, 可产荚膜, 能运动(周生鞭毛),芽孢中生或近中生,小于或等于细胞宽,呈椭圆至圆柱状。枯草芽孢杆菌分布广泛,普遍存在于水、土壤和植物中,其营养需求简单,生长繁殖较快、 能耐受饲料加工过程中温度、压力、酸碱的变化,存活率较高,且在饲料贮存过程中不会消耗饲料的营养成分,对环境适应性和抗逆能力极强,便于长时间储存,在畜牧养殖中被广泛应用。

1.2 嗜酸乳杆菌

嗜酸乳杆菌 (Lactobacillus acidophilus)属于乳杆菌属(Lactobacillus),兼性厌氧菌, 革兰氏染色阳性,细长杆状,以单个、成对或短链形式存在,不产芽孢,无鞭毛,不产生细胞色素,最适生长温度为 35~38℃,最适 pH 为 5.5~6.0。嗜酸乳杆菌耐胆盐、 耐酸、不耐热,对细胞具有很好的粘附性,营养要求复杂,能利用单糖和寡糖进行同型发酵, 不能分解淀粉等碳水化合物,蛋白质分解能力弱,只能利用一些蛋白质水解产物。 嗜酸乳杆菌主要栖息于人与动物的胃和肠道,以及人的口腔和阴道中,是肠道中的主要益生菌之一。

2 功能

2.1 增强动物免疫力

芽孢杆菌通过分泌活性抗菌物质,活化肠黏膜内的相关淋巴组织,起到免疫增强作用,其表面抗原或代谢产物还可以刺激粒细胞的吞噬活动来充当免疫源,提高机体抗病力,李鑫等研究表明, 枯草芽孢杆菌能有效减少肉鸡产气荚膜梭菌的感染; 乳杆菌、芽孢杆菌通过提高血清中酶活性和抗体水平的作用,增强动物机体非特异性免疫水平,乳酸菌还可以促进纤维素降解菌的生长,促进宿主免疫器官发育成熟。
2.2 改善肠道微环境,维持肠道菌群平衡

乳酸杆菌可通过竞争肠道定居位置、代谢产生有机酸,降低肠道 pH 等抑制和杀灭大肠埃希氏菌和沙门氏菌等致病菌。芽孢杆菌能利用动物肠道中的氧气制造出适合厌氧菌生长的厌氧环境, 有利于嗜酸乳杆菌等有益菌的生长,同时对一些致病菌的生长起到显著抑制作用,达到杀灭有害菌,改善肠道微环境,维持肠道菌群平衡的作用。

2.3 提供营养物质 , 提高饲料利用率

乳酸杆菌生长代谢可能造成酸性环境,促进 V D、钙及铁的吸收。芽孢杆菌在动物肠道内生长繁殖能产生多种营养物质,如维生素、氨基酸等,促进动物机体物质代谢,促进机体对微量元素钙、磷、铁等的利用和 V D 的吸收。乳酸杆菌、芽孢杆菌具有很强的淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶活性,可以提高饲料转化率,促进动物增重。

2.4 防止有毒物质的积累 , 改善畜牧养殖环境

畜禽在养殖过程中会产生氨、硫化氢、吲哚、组胺、酚等有害物质,形成大量恶臭气体, 给养殖场及周围空气造成严重污染。枯草芽孢杆菌可在大肠中产生氨基转移酶、氨基氧化酶和分解硫化物的酶,氧化臭源吲哚化合物,氧化硫化物形成无臭无毒的物质, 大大减少氨、 硫化物等有害气体的产生,降低交 流粪便臭味,净化养殖环境。此外,乳酸菌产生的次生代谢产物(过氧化氢、丁二酮、氨及脂肪酸)和抗微生物蛋白 (细菌素),能有效抑制一些病原微生物在动物肠道内的生长繁殖,减少向环境释放病原的机会,大大改善畜牧业养殖环境,促使畜牧业健康发展。

2.5 减少畜产品中抗生素残留

乳酸杆菌和芽孢杆菌的使用能提高动物免疫力,减少动物发病率,大大降低抗菌药物的使用, 降低动物源细菌对抗菌药物的耐药率,减少畜产品中抗菌药物的残留,提高养殖业的经济效益,提升畜产品质量,促进公共卫生安全。

3 畜牧养殖中的应用

3.1 提高畜禽生产性能

枯草芽孢杆菌和嗜酸乳杆菌能显著提高饲料利用率,提高生产性能,降低料肉比,节约养殖成本。曹国文等研究表明,枯草芽孢杆菌能显著提高蛋鸡产蛋率、肉鸡日增重和奶牛产奶量; 薛云等研究表明,不同剂量的枯草芽孢杆菌制剂能有效促进仔兔的生长发育; 阿布都如苏力•艾尔肯研究发现,嗜酸乳杆菌发酵豆粕能显著提高黄羽肉鸡平均日增重,降低料肉比; 张勇等研究发现,嗜酸乳杆菌可以显著提高断奶仔猪日增重。
3.2 改善畜禽肠道形态结构 , 增强肠道功能 , 促进营养物质消化吸收

祁凤华等研究表明,嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌可以提高肉鸡小肠黏膜绒毛长度和绒毛长度、隐窝深度值,促进肉鸡营养物质的消化吸收能力; 廖珂等研究发现,嗜酸乳杆菌培养物能改善仔猪肠道形态结构,提高仔猪十二指肠、回肠、空肠的绒毛高度、隐窝深度值; 李军训等研究表明,嗜酸乳杆菌和枯草芽孢杆菌能改善肠道蠕动,提高食糜推进速度。

3.3 提高畜产品品质

昌娇等研究发现,枯草芽孢杆菌可吸附肠道内的二价金属离子,促使其与氨基酸等化合物形成螯合物,进而被动物机体吸收或排出体外,改善畜产品品质;蒋一秀等研究表明, 枯草芽孢杆菌能改善如皋黄鸡产蛋后期的鸡蛋品质;Anas等研究表明, 枯草芽孢杆菌可提高蛋鸡产蛋后期的蛋壳强度;晏崇伟等研究表明,枯草芽孢杆菌制剂可以提高育肥猪蛋白质含量, 提升猪肉品质。

3.4 促进畜禽免疫器官发育 ,改善血液生化指标

陈俊宏等研究表明,枯草芽孢杆菌可显著提高 AA 鸡的胸腺指数和脾脏指数,提高血清新城疫抗体和 IgG 含量; 祁凤华等研究表明,嗜酸乳杆菌能明显提高肉鸡小肠黏膜杯状细胞和肥大细胞数量; 李乙江等研究表明, 口蹄疫灭活病毒配合枯草芽孢杆菌免疫牛可提高牛呼吸道黏膜表面的 SIgA水平,提高肺支气管黏膜、鼻黏膜 CD 3+ 淋巴细胞和 TLR7 的表达; 王晓丹等研究发现,枯草芽孢杆菌可显著提高仔猪血浆乳酸脱氢酶和谷草转氨酶活性; 刘阳等研究表明,嗜酸乳杆菌可显著提高仔猪血清 IgA 和 IgG 水平, 改善仔猪免疫水平; 廖珂等研究表明,嗜酸乳杆菌可提高仔猪空肠麦芽糖酶、乳糖酶和蔗糖酶的活性, 提高血清 IgA 水平。

3.5 增强畜禽机体抗氧化能力

Rashid 等研究表明, 枯草芽孢杆菌能增强机体的抗氧化性能; 朱瑾等研究表明, 枯草芽孢杆菌能显著增强肥育猪血浆抗氧化能力; 彭豫东等研究表明,枯草芽孢杆菌可增强石门土鸡的抗氧化能力。

4 小结

耐药性的产生对人类健康构成极大威胁,若耐药性问题得不到有效控制, 到 2050 年全球每年可能有一千万人死于耐药细菌的感染。在畜牧养殖方面,近几年我国相继发布禁令,2016 年禁止硫酸黏菌素预混剂用于动物促生长,2017 年禁止非泼罗尼用于食品动物, 2018 年停止在食品动物中使用喹乙醇、氨苯胂酸、洛克沙胂等 3 种兽药。


枯草芽孢杆菌、 嗜酸乳杆菌以其无副作用、无残留,增强机体免疫力,提高饲料报酬,提升畜产品品质,改善畜牧养殖环境,节约养殖成本等优势,必将在促进畜牧业健康发展中发挥重要作用。

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