解淀粉芽孢杆菌在动物生产中应用的研究进展

王美玲，吴骏晨，，徐凤宇

（吉林农业大学动物科技学院，吉林长春 130118）

解淀粉芽孢杆菌在动物生产中应用的研究进展

（吉林农业大学动物科技学院，吉林长春 130118）

解淀粉芽孢杆菌具有较好的抑制细菌和真菌的能力，在养殖和畜产品加工领域均有应用。添加在动物饲料中可以调节动物的免疫机能、调节肠道菌群、减轻结肠受损程度、缓解免疫应激、提高饲料转化率和生长性能、减轻细菌生物被膜的聚集；其拮抗食源性病原菌的功能提示了在畜产品加工领域中应用的前景。本文就近年来解淀粉芽孢杆菌在养殖和畜产品加工领域的应用进行了综述和展望。

解淀粉芽孢杆菌；动物养殖；畜产品加工

解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens，Ba）为需氧革兰阳性菌，在自然界分布广泛，对人畜无毒害，不污染环境。其代谢产物丰富、有较强的抗逆性、生长快、稳定性好、产生抑菌物质[1-2]；破坏细菌的生物被膜[3]；调节动物免疫力。在动物生产中越来越受到重视，很多学者为此做了大量工作。本文将近年来解淀粉芽孢杆菌在动物生产领域的应用研究作以概述，以期为拓展其应用奠定基础。

1 在动物养殖领域的应用

1.1 在养禽业中的应用 研究表明，解淀粉芽孢杆菌具有改善禽类体内微生态环境等优点，将其添加到禽类饲料中可以促进禽类对营养物质的吸收，显著提高饲料转化率及体增重。Lei等[4]在1日龄AA肉鸡的日粮中添加30 mg/kg或60 mg/kg的Ba，分别在21 d和42 d检测其生长性能、营养利用率、小肠形态和盲肠内微生物区系。结果表明，与空白对照组相比，21 d时，饲喂Ba的鸡十二指肠、空肠、回肠的绒毛高度、隐窝深度均显著增加；21 d和42 d时，盲肠内大肠杆菌数量极显著减少；与对照组和维及霉素组相比，乳酸菌的数量极显著增加；42 d时，解淀粉芽孢杆菌组体增重更多、饲料转化率更高。说明在以植物蛋白为基础的日粮中可以选择添加Ba用于饲喂肉鸡。将从豆酱中分离的解淀粉芽孢杆菌B-1895株添加到肉鸡饲料中，发现在饲喂28 d后，与对照组相比活重提高7%～8%，饲料转化率提高5.3%～8.8%[5]。给肉鸡饲喂含15%用Ba发酵米糠（Fermented Rice Bran，FRB）的饲料，可使肉鸡在饲料消耗不增加的情况下，体增重和饲料转化率增加，与未发酵组差异显著[6]。曹广添等[7]研究表明，日粮中添加解淀粉芽孢杆菌可显著提高肉鸡平均日增重，且降低1～21日龄肉鸡耗料增重比；显著提高28日龄肉鸡回肠的体重校正长度，显著增加14、28日龄肉鸡小肠相对肠重和14、21、28日龄肉鸡回肠的绒毛高度；增加42日龄肉鸡血清中总蛋白含量，使7、21日龄肉鸡血清中IgG和IgM的含量提高。

Ba还可以缓解LPS导致的日粮摄入减少、日增重降低、增加饲料转化率、增加脾脏和法氏囊重量、白细胞数量增多等状况，也可以提高血浆中溶菌酶的浓度，降低LPS导致的IL-2、IL-6增多的程度，说明Ba可以缓解肉鸡生长早期由LPS造成的免疫应激现象[8]。

但是，在Jerzsele等[9]研究中发现，从体增重、病理学、组织学评分、绒毛长度、绒毛长度与隐窝深度比等方面分析，解淀粉芽孢杆菌（109CFU/g）对产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）导致的肉鸡坏死性肠炎未见有益影响；Geeraerts等[10]的研究也证明，虽然解淀粉芽孢杆菌在体外能明显抑制产气荚膜梭菌，但体内试验表明其对坏死性肠炎无治疗作用。

1.2 在养猪业中的应用 为了减少抗生素的用量，有学者从植物、土壤及动物粪便中分离到的对病原菌具有抑制作用的解淀粉芽孢杆菌用于猪饲料中，发现添加解淀粉芽孢杆菌后提高了猪体增重，调节了细胞及仔猪的抗病能力。计坚等[11]通过试验发现解淀粉芽孢杆菌SC06株替代50%抗生素使用后，可降低断奶仔猪腹泻率，提高仔猪生长性能，有效调节猪肠道微生态菌群结构，预防或缓解吉他霉素导致的猪肝脏损伤。该作者还深入研究了解淀粉芽孢杆菌对产肠毒素大肠杆菌（Enterotoxigenic Escherichia coli ,ETEC）导致的IPEC-1细胞前炎性应答及断奶仔猪腹泻的影响，结果显示，与ETEC共孵育的IPEC-1细胞分泌的IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1α明显增加，但经解淀粉芽孢杆菌预处理24 h后再接种ETEC的IPEC-1细胞以上基因的表达量下降，且经解淀粉芽孢杆菌预处理后，被ETEC 激活的IPEC-1细胞的ERK1/2、p38 及JNK表达也减弱；体内试验表明，与对照组相比，日粮中添加解淀粉芽孢杆菌后体增重增加11.85%，腹泻率下降79.17%[12]。Larsen等[13]从非洲的发酵食品、粪便、土壤等处分离到245株菌，经抗菌活性、胆盐、pH 4.0耐受性、抗病原菌能力、药物敏感性、芽孢形成率、生物被膜形成、糖基水解酶的产生及芽孢的耐热性，对猪上皮细胞IPEC-J2的影响等试验筛选到3种芽孢杆菌，其中之一为Ba。

1.3 在养牛业中的应用 在牛生产中，有关Ba的报道主要集中在分离鉴定方面。王选等[14]从健康青年牛的粪便中分离得到1株能耐受0.5%牛胆酸盐的解淀粉芽孢杆菌N-4，对痢疾杆菌的抑菌圈直径达17.6 mm；姜军坡等[15]以大肠杆菌为指示菌，筛选到1株有较强抑菌作用的解淀粉芽孢杆菌BN-9株；周鑫等[16]以羧甲基纤维素钠作为唯一碳源从羚牛粪样悬液中分离到2株可分解纤维素的解淀粉芽孢杆菌。针对其在牛体内的作用效果还有待深入研究。

1.4 在宠物饲养中的应用 在宠物饲养中Ba应用虽然很少，但仍可见其饲喂后的抑菌效果。Gonzálezortiz等[17]用各 5×108CFU/g的解淀粉芽孢杆菌（CECT 5940株）和屎肠球菌（Enterococcus faecium，CECT 4515株）给成年健康比格犬饲喂39 d，饲喂前、后及停止饲喂6 d后，检测试验犬粪便的细菌数量、pH、营养消化率，发现试验犬和对照犬之间无统计学差异，但粪便中病原性梭状芽孢杆菌的数量极显著降低（对照组为5.64 CFU/g，试验组为2.94 ± 0.5 CFU/g)。

1.5 在水生动物养殖中的应用 在水生动物养殖中对Ba的研究稍多，发现其可显著增强鱼类抗病能力，提高存活率。Selim[18]将Ba浓度为1×106CFU/g（G3组）和1×104CFU/g（G2组）添加到罗非鱼饲料中，结果饲喂15 d后G3组的鱼血清杀菌能力显著提高、溶菌活性及NO分析结果也明显高于G2组，30 d后，G3组和G2组的鱼该指标增高更多，在试验末期有活力的吞噬细胞百分率明显下降，G1、G2、G3组鱼肾脏IL-1和TNF-α的mRNA水平依次增高，用鲁克尔耶氏菌（Y.ruckeri）或产气荚膜梭菌攻毒后饲喂解淀粉芽孢杆菌的鱼存活率更高，说明Ba可增强尼罗罗非鱼的免疫和抗病能力。Das等[19]的试验发现Ba在体外可产生抗迟缓爱德华菌（E.tarda）、嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）、副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）和哈维弧菌（V. harveyi）的抑菌圈。在试验确定Ba对卡特拉鱼比的安全性后，以1×109、1×108、1×107CFU/g 的浓度将Ba添加到饲料中，饲喂体重为25～30 g的卡特拉鱼比4周和8周后检测，发现解淀粉芽孢杆菌可明显提高试验鱼的超氧阴离子和NO的产量、提高髓过氧化物酶和总蛋白浓度、溶菌酶活性，提高其抵抗细菌的能力，浓度为1×109CFU/g时效果最明显。

2 在畜产品加工领域的应用

单核细胞增生李斯特菌作为一种常见的食源性致病菌，其引起的李斯特菌病由于高致死率而被广泛关注。Kaewklo等[20]发现，解淀粉芽孢杆菌SP-1-13LM株产生的一种新细菌素amysin具有抗李斯特菌的作用，纯化的amysin可抑制产单核细胞李斯特菌、沙门菌和志贺菌。100℃条件下amysin的活性可保持 60 min，在pH为3～9的条件下均有活性，但是在蛋白酶K、α-胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶作用下活性会消失，说明其为天然的蛋白质，SDSPAGE分析纯化的分子量为5.2 ku。其抗李斯特菌的活性在4℃保存的片状香肠中也被观察到，推测可作为一种安全的生物防腐剂。

饶胜其等[21]研究表明，解淀粉芽孢杆菌F1株拮抗黄曲霉的适宜培养条件为初始 pH 5.5、32℃培养48 h；添加0.4%蔗糖、0.2%柠檬酸铵、0.02% KNO3的营养肉汤发酵上清液对黄曲霉的抑菌率为75.2%；研究还发现，该上清超滤液（30～100 ku）能抑制黄曲霉的孢子萌发、延缓菌丝发育，质量浓度为 0.1 mg/mL 的蛋白能完全抑制黄曲霉毒素的产生。

此外，解淀粉芽孢杆菌产生的凝乳酶还可以用于奶酪的加工中，且有助于蛋白水解率的提高，缩短成熟期[22]。

3 解淀粉芽孢杆菌作用机理

由上述各试验可知，在生产中，解淀粉芽孢杆菌可以提高动物的饲料利用率，同时增强动物的抗病能力，其中前者与其产生的多种酶有关，后者与其消耗肠道内氧气从而抑制需氧致病菌的生长、产生多种抗菌物质及调节动物免疫机能关系密切。

3.1 解淀粉芽孢杆菌产生的酶 解淀粉芽孢杆菌可以产生α-淀粉酶、α-乙酰乳酸、脱羧酶、β-内切葡聚糖酶、半纤维素酶、植酸酶、麦芽糖淀粉酶以及木聚糖酶等，这些酶可以转化复杂的分子，尤其是木质纤维素，使动物饲料中的限制因子转化为简单组分，利于动物消化吸收，从而提高饲料转化率[23]。Supriyati[6]的试验也证实，用Ba发酵的米糠粗纤维含量降低（10.62%～7.79%），而粗蛋白含量增加（12.10%～13.40%）。

3.2 解淀粉芽孢杆菌产生的抗菌物质 到目前为止，研究已经发现，解淀粉芽孢杆菌可以产生蛋白、脂肽、聚酮化合物等抗菌物质，它们可以改变生物膜的通透性和完整性，从而破坏细菌。Kaewklom等[20]从解淀粉芽孢杆菌 SP-1-13LM 菌株的发酵液中分离纯化得到一种新型的细菌素PPB，具有广谱抑菌活性，能强烈抑制沙门菌、李斯特菌和志贺菌生长。Song等[24]等分离的1株对蜡样芽孢杆菌、鳗弧菌、灿烂弧菌、哈维氏弧菌和铜绿假单胞菌具有显著抑菌活性的解淀粉芽孢杆菌，用薄层层析（TLC）、柱层析、高效液相色谱（HPLC）和质谱分析（MS）对其发酵液中的活性成分分析发现属于表面活性素（Surfactin）类。Chen等[25]对解淀粉芽孢杆菌FZB42 株的全基因组序列全面分析发现，该菌含有编码具抗菌作用的聚酮化合物的基因mln、bae及dfn。但是这些物质在动物体内的作用均需逐一确证，因为细菌的待谢产物与生存的环境等密切相关，上述文献[17-18]中遇到的情况可能与此相关。

另外，Wang等[26]研究表明，Q-426株解淀粉芽孢杆菌产生的二酮哌嗪（DKPs）可以减少细胞外聚合物（EPS）成分、聚糖、蛋白及DNAs，与此相关的tasA、epsH、epsG、remB基因表达水平明显下调，从而抑制生物被膜的形成。

3.3 解淀粉芽孢杆菌调节动物免疫机能的机制计坚等[11]的研究发现，Ba可能是通过抑制ETEC激活的MAPKs中p38、ERK、JNK信号通路降低IPEC-1细胞炎症反应的，其介导的Ml巨噬细胞分型也可能与免疫调节有关。范熠等[27]研究表明，解淀粉芽孢杆菌胞外多糖可以促进小鼠脾淋巴细胞的增殖以及细胞因子产生。来源于解淀粉芽孢杆菌的表面活性素还可通过诱导ROS 作为第二信使激活MAPKs信号通路，激活 NF-κB，调节细胞的增殖、分化、炎症、凋亡等过程，激活炎症小体，诱导免疫应答[28]。杜威等[29]的试验表明，解淀粉芽孢杆菌SC06能显著改善环磷酰胺导致的试验鼠吞噬细胞呼吸爆发活性及单核巨噬系统廓清指数K极显著降低的状况。杜威等[30]的另一项研究表明，解淀粉芽孢杆菌 SC06 可分别极显著和显著提高小肠灌洗液中髓过氧化物酶和分泌型磷脂酶A2活性，一定程度提高免疫抑制小鼠的肠道益生菌数量，部分恢复肠黏膜屏障功能。

4 小 结

随着人们对动物产品的质量要求越来越高，抗生素在动物疾病治疗中应用的危害也日趋明确，发酵技术逐渐成为解决畜禽疫病和饲用抗生素问题的有效途径之一，微生态制剂、抗菌肽、饲用酶制剂可以作为抗生素的补充、替代物，而解淀粉芽孢杆菌兼具此3种功能，所以备受广大研究者的重视。虽然目前对其应用尚处于初始阶段，但已有研究者将新的技术应用于提高其活性物质的产生[31]，为其在动物生产领域的应用奠定了更坚实的基础。

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Research Progress on Application of Bacillus Amyloliquefaciens in Animal Production

WANG Mei-ling , WU Jun-chen, ZHU Yun-cheng, XU Feng-yu*
(College of Animal Science and Technology, Jilin Agricultural University, Jilin Changchun 130118,China)

Bacillus amyloliquefaciens has a strong ability of retarding bacterial and fungal. It has already been applied to the fi eld of farming and animal products processing. When the bacteria was added to animal feed, it could regulate the immune of animals and intestinal fl ora, reduce the damage degree of the colon, alleviate the immune stress, improve the feed conversion rate and growth performance and reduce the accumulation of bacterial bio fi lm. Its function of antagonism of foodborne pathogens pointed out the prospect of the application in the animal products processing fi eld. In this paper, the application of Bacillus amyloliquefaciens in farming and animal products processing field were summarized and prospected.

Bacillus amyloliquefaciens; Animal breeding; Animal product processing

S816

：A

：10.19556/j.0258-7033.2017-02-019

2016-06-07；

2016-06-22

吉林省科技厅项目（20140204069NY）

王美玲（1990-），女，吉林长春人，在读硕士，主要从事动物微生态制剂相关研究，E-mail:154296460@ qq.com

* 通讯作者：徐凤宇，E-mail：xvfengyv2002@126.com