杨 彪,周 刚,王倩倩,夏丽丽
(扬州大学动物科学与技术学院,江苏 扬州 225009)
自1940年弗莱明发现青霉素之后,抗生素已成为现代医学的基石,是治疗人类和畜禽细菌感染的基本药物。然而,近年来,抗生素的效果越来越差,且在人类和畜禽体内发现了大量的耐受抗生素的病原体;但有关寻找抗生素替代品的研究进程却极其缓慢。2013年1月,德国汉堡科学与人文学院和德国国家科学院共同发布了一份声明,提出了6项关于抗生素的研究和使用建议,其中包括限制抗生素在兽医药物和植物保护中的使用,因此,寻找抗生素的替代品就显得尤为重要。近些年来,微生态制剂因具有绿色环保、安全可靠、无毒无残留等优点备受关注,且枯草芽孢杆菌的无耐药性、无毒副作用、无药物残留等特性使其在实际生产中得到广泛应用。
早在1835年,Ehrenberg就发现并将枯草芽孢杆菌命名为Vibrio subtilis。1872年,德国植物学家Cohn建立了第一个细菌分类系统,根据细菌的形态特征命名了芽孢杆菌属(Bacillus),将枯草芽孢杆菌重命名为Bacillus subtilis,并延用至今[1]。枯草芽孢杆菌为芽孢杆菌属,革兰氏阳性需氧菌,单个细胞呈直杆状,大小为(0.8~1.2)μm×(1.5~4.0)μm,无荚膜,周生鞭毛,可运动。芽孢呈椭圆到柱状,位于菌体中央或稍偏菌落表面粗糙且不透明,微黄色或污白色。
芽孢杆菌是一类好氧或兼性厌氧菌,在制剂中以内生孢子形式存在,能够忍受酸、高温(100℃)、高压、紫外线、电磁辐射和某些化学药品等多种不良环境,具有良好的稳定性,因此,在饲料加工、运输和储存过程中损失较小,还具有其他益生菌所没有的抗逆性。
枯草芽孢杆菌以孢子形式进入家禽肠道后,其芽孢快速发芽,发芽率高达60%~70%,在短时间内能大量繁殖含菌量较高的优势群种,消耗动物肠道内多余的氧,为双歧杆菌等其他有益厌氧菌提供一个良好的肠道环境,同时抑制大肠杆菌、沙门杆菌等有害菌种的生长。
枯草芽孢杆菌具有较强的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性,还可分泌其他多种酶类如麦芽糖酶、β-葡萄糖酶、植酸酶和糖化酶,能够有效降解非淀粉多糖及其他复杂碳水化合物。另外,枯草芽孢杆菌所产生的有机酸可激活酸性蛋白酶的活性,促使肠道进行蠕动,从而促进营养物质在小肠内的吸收,达到提高饲料利用率的目的。
枯草芽孢杆菌在胃肠道代谢过程中可合成维生素、氨基酸、蛋白质、多肽、促生长因子等多种营养物质,促进蛋白质、纤维素、淀粉、钙等营养物质的消化吸收。枯草芽孢杆菌在生长繁殖过程中产生的有机酸可激活蛋白酶的活性,有助于幼小动物对营养物质代谢吸收,并最终提高饲料利用率[2]。
枯草芽孢杆菌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,激活巨噬细胞或作为非特异性免疫反应的免疫佐剂,且芽孢能进入淋巴结和肠系膜淋巴结,促使T、B淋巴细胞数量增多,激发IgA、IgG、IgM等体液免疫[3]。此外,枯草芽孢杆菌能有效促进机体免疫器官的生长发育和免疫系统的成熟。
枯草芽孢杆菌还有防治骨质疏松、抗皮肤感染、促进凝血、改善畜禽养殖环境等作用[4]。
余东游等选取1日龄罗斯308肉鸡216羽,研究枯草芽孢杆菌对肉鸡生产性能及氧化和免疫功能的影响,对照组饲喂基础日粮,处理组在基础日粮中添加枯草芽孢杆菌105cfu·g-1,饲养期为42 d,结果表明,日粮中添加枯草芽孢杆菌显著提高了罗斯308肉鸡全期(1~42日龄)的平均日增重,且主要是通过促进后期的生长发育体现出来[5]。这与朱金林、胡长庆等的研究结果一致;枯草芽孢杆菌通过显著增加肉鸡血清及肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活力和抗超氧阴离子能力而使其T-AOC显著提高(P<0.05),并使脂质过氧化物丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05),从而有效地保护了肉鸡免受氧化应激[6-7]。董秀梅等研究表明,枯草芽孢杆菌极显著提高血清IgG含量(P<0.01),但对其他免疫球蛋白、血清溶菌酶和细胞因子无显著影响(P>0.05)[8]。李俊波等选择45周龄的尼克珊瑚粉蛋鸡,对照组饲喂基础日粮,试验组分别在基础日粮中添加枯草芽孢杆菌制剂250、500 mg·kg-1,为期4周,试验结果表明,在蛋鸡日粮中添加枯草芽孢杆菌制剂能改善料蛋比、降低死淘率、显著降低蛋破损率(P<0.05)、提高个蛋重和蛋壳厚度;蛋鸡日粮中添加枯草芽孢杆菌制剂显著提高了日粮粗蛋白质和有机物消化率(P<0.05)[9]。此外,由于枯草芽孢杆菌具有很强的生物同化作用,因此,可用于改善家禽养殖场的粪便恶臭,其代谢产物对蚊蝇等的生长繁殖也有抑制效果。在实际生产过程中,采用笼舍喷洒等途径,可有效地改善家禽生长环境。王晓霞等选用1日龄AA肉公鸡360只,随机分为5个处理组,每个处理6个重复,每个重复12只鸡,试验饲粮分别为基础日粮(对照组)、基础日粮+果寡糖0.3%、基础日粮+枯草芽孢杆菌0.1%、基础日粮+果寡糖0.3%+枯草芽孢杆菌0.1%、基础日粮+金霉素150 mg·kg-1(有效成分为15%),结果发现,与对照组相比,在AA肉公鸡日粮中添加果寡糖和枯草芽孢杆菌制剂可使发酵粪中NH3和H2S的散发量分别降低62.14%(P<0.05)和28.49%(P<0.05),而单独添加枯草芽孢杆菌对发酵粪中NH3和H2S的散发量无显著影响(P>0.05),这预示着果寡糖和枯草芽孢杆菌组成的合生元对降低鸡舍中的有害气体含量起着重要的作用[10]。
刘晓琳等选取1日龄樱桃谷鸭1 280只研究日粮中添加枯草芽孢杆菌对肉鸭生长性能的影响,以肉鸭料全价配合饲料为基础日粮,共分为4组,分别饲喂基础日粮、液态芽孢制剂、金霉素和枯草芽孢杆菌,试验期42 d,试验结果表明,添加枯草芽孢杆菌0.05%组在整个试验过程中对肉鸭的生长有促进作用,效果优于液态芽孢杆菌组及抗生素组,能够显著提高肉鸭增重、降低料肉比(P<0.01)[11]。刘小英等研究枯草芽孢杆菌制剂在南方鱼塘饲养肉鸭中的应用,将1日龄樱桃谷幼鸭360只随机分为3组,分别设为对照组(基础日粮+黄霉素5 mg·kg-1)、试验1组(基础日粮+枯草芽孢杆菌100 g·t-1)、试验2组(基础日粮+枯草芽孢杆菌300g·t-1),结果显示,试验1、2组与对照组相比体重分别提高6.24%、6.63%,料肉比分别改善3.87%、4.50%,采食量有增加的趋势,但试验1组与2组间差异不显著(P>0.05),此外,由于枯草芽孢杆菌不在体内寄居,在畜禽体内大量繁殖后随粪便排到水中,在鱼塘中继续繁殖,降解水中的氨氮、亚硝酸盐等,促进浮游微生物的繁衍,从而达到改良水质目的,且在鸭鱼共养模式中添加枯草芽孢杆菌制剂100 g·t-1最经济有效[12]。另外,宋俊峰等研究枯草芽孢杆菌在商品肉鸭规模化养殖中的应用效果,在基础日粮中添加枯草芽孢杆菌制剂300~500 g·t-1,结果显示,饲料中添加枯草芽孢杆菌可有效降低肉鸭料肉比0.06~0.07、肉鸭药费成本0.08~0.30元·只-1,提高肉鸭生长速度和育成率,改善养殖环境[13]。
谭荣炳等选用1日龄杂交商品雏白鹅(皖西白鹅×川府白鹅)96只,分为4组,分别为基础日粮、黄霉素日粮、添加枯草芽孢杆菌250、500 g·t-1日粮,试验期28 d,结果显示,与基础日粮相比,在0~28日龄肉鹅日粮中添加枯草芽孢杆菌250 g·t-1有良好的促进作用,可显著提高增重速度和饲料报酬,达到与抗生素相似的效果[14]。
张爱武等选用健康1日龄黄羽雏鹑80只,研究不同水平枯草芽孢杆菌对鹌鹑内脏器官及小肠发育的影响,将80只1日龄黄羽雏鹌鹑随机分成4组,每组2个重复,每个重复10只,分别为对照组(基础日粮)和在基础日粮中添加枯草芽孢杆菌0.05%、0.1%、0.2%,结果表明,添加组与对照组相比胰腺鲜重都有减小趋势,且0.1%组胰腺鲜重与对照组相比差异显著(P<0.05);0.05%组脾脏干重与对照组相比差异显著(P<0.05);0.1%组和0.2%组胰腺干重与对照组相比显著降低(P<0.05);芽胞杆菌对空肠、回肠及十二指肠未见显著影响(P>0.05)[15]。
枯草芽孢杆菌作为一种微生态制剂,已在畜牧生产中广泛应用,但在实际添加过程中要选择耐受性更好、功能更强的菌种,在使用前,应充分考虑添加对象和添加目的,家禽不同的生理阶段、消化特点要区别对待,并确保在储存期内有一定量的活菌数,以保证活菌能到达家禽消化道;要注意饲料中的成分,因为某些物质可能会降低其活性;尽可能在畜禽早期日粮中添加枯草芽孢杆菌,并维持长期饲喂,形成优势菌群。目前,在部分家禽养殖场的具体养殖过程中发现,在治疗疾病等方面以枯草芽孢杆菌为代表的益生素并不能完全替代抗生素,其原因还有待进一步的研究。因此,在家禽早期的生长发育阶段,应二者配合使用,使其能达到更好地使用效果。另外,枯草芽孢杆菌调节家禽微生态平衡的研究仅限于效果水平,对其具体的作用机制尚不明确,还有待进一步研究。尽管枯草芽孢杆菌在实际应用和推广过程中还存在一些问题,但枯草芽孢杆菌制剂具有对人畜相对安全、环境兼容性好、不易产生抗药性等优点,因而更符合现代社会对畜牧生产及有害生物综合防治的要求[16]。
[1] 刘国红,林乃铨,林营志,等.芽孢杆菌分类与应用研究进展[J].福建农业学报,2008,23(1):92-99.
[2] 鲍振国,张文举,胡猛,等.芽孢杆菌的研究进展及其在动物生产中的应用[J].饲料博览,2012(1):17-20.
[3] 胡静,林英庭.枯草芽孢杆菌在家禽生产中应用[J].中国饲料,2013(7):32-34.
[4] 万阜昌.微生态药物研究与应用[M].北京:化学工业出版社,2009.
[5] 余东游,毛翔飞,秦艳,等.枯草芽孢杆菌对肉鸡生长性能及其抗氧化和免疫功能的影响[J].中国畜牧杂志,2010(3):22-25.
[6] 朱金林,谭斌,丁文杰,等.枯草芽孢杆菌制剂对艾维茵肉鸡生长性能的影响[J].饲料与畜牧,2008(4):57-58.
[7] 胡长庆,赵京扬,杨季芳,等.芽孢杆菌对鸡生长性能和盲肠细菌群落的影响[J].中国畜牧兽医,2008,35(10):32-34.
[8] 董秀梅,张超范,魏萍.复合微生态制剂对肉仔鸡肠道菌群及抗氧化机能的影响[J].中国家禽,2004,26(14):11-13.
[9] 李俊波,成廷水,吕武兴,等.枯草芽孢杆菌制剂对蛋鸡生产性能,蛋品质和养分消化率的影响[J].中国家禽,2009,31(4):15-17.
[10] 王晓霞,易中华,计成,等.果寡糖和枯草芽孢杆菌对肉鸡肠道菌群数量,发酵粪中氨气和硫化氢散发量及营养素利用率的影响[J].畜牧兽医学报,2006,37(4):337-341.
[11] 刘晓琳,寇贺红,周淑贞.日粮中添加枯草芽孢杆菌对肉鸭生长性能的影响[J].中国家禽,2010,32(21):53-54.
[12]刘小英.枯草芽孢杆菌制剂在南方鱼塘饲养肉鸭中的应用研究[J].饲料广角,2009(1):36 437.
[13] 宋峻峰,李彪,王绍辉.福邦枯草芽孢杆菌在商品肉鸭养殖中的应用[J].中国牧业通讯,2010(9):34-35.
[14] 谭荣炳,师昆景,吴灵英.枯草芽孢杆菌制剂对肉鹅早期生长和养分存留的影响[J].饲料工业,2008,29(8):9-11.
[15] 张爱武,董斌,左璐雅,等.不同水平枯草芽孢杆菌对鹌鹑内脏器官及小肠发育的影响[J].经济动物学报,2010,14(2):98-101.
[16] 王晓阁.枯草芽孢杆菌研究进展与展望[J].中山大学研究生学刊(自然科学与医学版),2012,33(3):14-23.