解淀粉芽孢杆菌在畜禽养殖中的应用

■胡 聪 李仲玄 斯大勇 张日俊

(中国农业大学饲料生物技术实验室，北京100193)

解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）与枯草芽孢杆菌亲缘性很近，广泛存在于自然环境中，在条件适宜情况下能够迅速繁殖、生长，是土壤、植物根际的重要微生物种群；在条件不适宜情况下能够产生芽孢进入休眠状态，以应对恶劣环境。

解淀粉芽孢杆菌是枯草芽孢杆菌的一个亚种，该亚种DNA中G+C含量、DNA-DNA杂交（仅有15%相同）以及产α-淀粉酶能力均与枯草芽孢杆菌有较大差异，故将该亚种升格为单独的菌种，命名为解淀粉芽孢杆菌。解淀粉芽孢杆菌在代谢过程中能够产生大量的酶类[1]，尤其是α-淀粉酶[2]；大量蛋白类[3]、脂肽类[4-5]抑菌物质；以及有免疫、抗氧化作用的活性物质，故而受到了国内外的广泛关注。

目前，解淀粉芽孢杆菌以其高效、安全的抑菌特性[6]，被广泛应用于生物除污[7-8]和植物促生[9-12]，其主要机理是降解自然界中的有毒物质作为碳源，进化被污染的土壤和河流湖泊；在植物根部定植，保护植物不受致病菌侵染，诱导植株产生抗病性等[11]；但在畜禽养殖方面，解淀粉芽孢杆菌的利用正处于起步阶段，总结而言主要集中在以下五个方面。

1 增值饲料原料

解淀粉芽孢杆菌以其高效的产酶特性，用于发酵饲料原料，可以改善饲料适口性、增加饲料营养成分，提高饲料利用率。Cai等[13]利用解淀粉芽孢杆菌HZ-12发酵大豆，可以产870 mg/kg α-葡萄糖苷酶抑制物脱氧野尻霉素（Deoxynojiri-mycin，DNJ），同时可以提高大豆的抗凝活性、抗氧化活性以及总氮含量，减少还原性多糖含量，总体提高大豆的营养价值。刘旭辉等[14]从豆豉中筛选得到一株适用于豆粕发酵、产蛋白酶丰富的解淀粉芽孢杆菌T1，在豆粕发酵培养基中培养，上清液蛋白酶活性可达1 683.99 U。付文娟等[15]利用解淀粉芽孢杆菌GCD-2发酵豆粕，其肽含量由2.24%提高到19.12%，GCD-2可以高效降解豆粕中的大分子蛋白，有利于提高豆粕的营养效价及饲用价值。石俭[16]利用多株解淀粉芽孢杆菌复合菌剂发酵玉米芯，玉米芯粗蛋白质提高了137%，淀粉含量提高了571%，粗脂肪提高了96%，粗纤维降低了16.7%。发酵玉米芯饲喂獭兔和肉鸭，獭兔平均增重成本降低了12.40%（P＜0.05），肉鸭增重成本降低了39.24%（P＜0.05），同时发酵玉米芯增加了动物肠道中各种消化酶及有益菌含量，降低有害菌以及粪便中营养物质含量，从而提高饲料报酬率。Supriyati等[17]用解淀粉芽孢杆菌发酵米糠，可以显著降低其粗纤维含量，将发酵米糠添加到肉鸡饲料中，提高了肉鸡15%的饲料转化率。

2 提高生产性能

动物肠道中存在大量微生物，给机体提供营养素和酶类，可从动物肠道提取益生菌开发利用[18-20]，更多的研究集中在将解淀粉芽孢杆菌作为饲料添加剂饲喂畜禽，可分为单菌制剂和复合菌制剂。①单菌制剂：杨敏馨等[21]在肉鸡日粮中添加 500 mg/kg的解淀粉芽孢杆菌ES-2，可显著提高肉鸡屠宰性能，提高肉鸡胸肌率、胸肌宰后24 h的pH值、肌肉T-AOC水平和T-SOD活力，降低腹脂率。卞丽娟[20]在肉鸡饲粮中添加108CFU/g解淀粉芽孢杆菌Y可以显著提高了肉鸡的总增重、平均日采食量和平均日增重（P＜0.05），降低了耗料增重比和死亡率（P＜0.05）。李艳娟[22]在Cobb肉鸡中添加200 g/t（有效活菌数2.0×1010CFU/g）解淀粉芽孢杆菌TL时发现，肉鸡平均体重提高13.04%，料肉比降低19.80%，总体提升饲料转化率。Ahmed等[23]试验发现，添加20 g/kg的解淀粉芽孢杆菌KB3饲喂肉鸡，平均日增重可提高12.3%，平均日采食量提高4.08%。Wang等[24]在仔猪饲料中添加2×108CFU/kg的解淀粉芽孢杆菌可以显著提高仔猪日增重。曹广添等[25]在健康肉鸡（Ross308）日粮中添加100 mg/kg解淀粉芽孢杆菌GCMCC9384，显著提高了1～42日龄肉鸡的平均日增重（P＜0.05），显著降低了1～21日龄肉鸡的饲料增重比（P＜0.05），整体提高了饲料转化率。②复合菌制剂：Cai等[26]给仔猪饲喂1.5×105CFU/g的复合解淀粉芽孢杆菌制剂，可以显著增加肠绒毛长度，促进其消化吸收，进而提高仔猪生长性能；同时能够降低氨排放，提高蛋白利用率。Gabriele等[27]将三株解淀粉芽孢杆菌制成的复合活菌剂（7.5×107CFU/kg）用于肉鸡育肥，效果极好。也有部分研究解淀粉芽孢杆菌与抗生素的作用对比：李艳娟[22]在Cobb肉鸡中进行益生菌组与抗生素组对比试验，结果显示促进生长作用益生菌组与金霉素组的效果持平。曹广添等[25]对比解淀粉芽孢杆菌与抗生素（硫酸黏杆菌素和杆菌肽锌，比例1∶1）饲喂效果，两组无显著差异。Gabriele等[27]研究的复合菌制剂可以与甲基盐霉素、马渡霉素及盐霉素等抗生素共同饲喂，无颉颃作用。

在水产养殖方面，Saputra等[28]研究发现，用可表达木聚糖酶的解淀粉芽孢杆菌R8喂鱼可以显著提高鱼增重、饲料利用率。李卫芬等[29]在饵料中添加1×105CFU/kg复合芽孢杆菌制剂（枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌，比例1∶1），能够显著提高草鱼日增重52.93%（P＜0.01），降低死亡率25.58%（P＜0.01）。而Silva等[30]用不同浓度梯度的解淀粉芽孢杆菌活菌制剂饲喂罗非鱼时发现，不同处理组间，罗非鱼的增重没有显著差异，但饲喂高剂量益生菌（107CFU/g）的罗非鱼血红蛋白及血糖含量降低，肠道消化吸收能力增强。

3 增强免疫力

解淀粉芽孢杆菌以其独特的免疫活性，可以抵御许多病原菌的感染，被视为畜禽养殖业的宠儿。研究发现，在饲料中添加解淀粉芽孢杆菌可以显著提高机体抗氧化活性及免疫力[23-24,28,31-32]。杨敏馨等[21]在饲粮中添加108CFU/g解淀粉芽孢杆菌Y可提高肉鸡血清总蛋白、白蛋白和球蛋白水平，降低血清尿素氮、脂多糖和丙二醛水平，提高肉鸡对氮的利用效率、肠道屏障功能和抗氧化能力。李艳娟[22]试验显示，饲喂解淀粉芽孢杆菌TL可以提高肉鸡21日龄脾脏指数13.04%（P＜0.05），胸腺指数23.96%（P＜0.05），这表明，解淀粉芽孢杆菌可以有效地刺激和维持肉鸡免疫器官等生长发育，且在肉鸡生长前期对免疫器官增重的促进作用明显。曹广添等[25]在肉鸡日粮中添加100 mg/kg解淀粉芽孢杆菌，肉鸡血清总蛋白含量提高16.6%（P＜0.05），血清IgG、IgM含量均显著高于对照组。李卫芬等[29]研究发现，在草鱼饵料中添加复合芽孢杆菌制剂，草鱼肠黏膜超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性分别提高了38.01%（P＜0.01）、41.44%（P＜0.01）和19.56%（P＜0.01），同时改善了养殖水质和草鱼肠黏膜抗氧化功能。计坚[33]研究发现，解淀粉芽孢杆菌SC06可以通过丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）减轻肠毒性大肠杆菌（ETEC）诱导的IPEC-1细胞炎症反应，同时可有效介导巨噬细胞分型，从而发挥相关免疫功能。但也有文献表示，在体外有强抑菌活性的菌株，制成冻干粉后拌入饲料饲喂肉仔鸡没有期待的防病治病效果[34]。

4 改善肠道微生态环境

解淀粉芽孢杆菌在代谢过程中可以产生大量抗菌物质[35-36]，能够特异性抑制畜禽体内有害菌生长，改善肠道环境，调节动物肠道健康。卞丽娟[20]研究发现，饲喂解淀粉芽孢杆菌可以抑制肉鸡盲肠内容物中大肠杆菌的生长，促进乳酸菌的生长，提高乳酸菌/大肠杆菌的比值，改善肠道菌群结构。石俭[16]通过测定獭兔和肉鸭粪便中常见菌数量，发现经解淀粉芽孢杆菌发酵的玉米芯饲料可以平衡供试动物肠道菌群结构并抑制致病菌的增殖，獭兔粪便中大肠杆菌数量减少25.47%，乳酸菌提高33.28%、双歧杆菌提高了24.77%，芽孢杆菌增加13.13%；在肉鸭的饲喂效果中，粪便中大肠杆菌数量减少24.81%，乳酸菌提高23.43%、双歧杆菌提高了17.63%，芽孢杆菌增加24.00%。Lei等[37]以爱拔益加肉鸡为模型动物，研究复合解淀粉芽孢杆菌可以显著降低盲肠大肠杆菌数量，显著提高乳酸菌数量，维持肠道微生态稳定。给育肥猪饲喂解淀粉芽孢杆菌SC06，可以显著提高肠道中的厚壁菌比例（P＜0.05），同时显著降低拟杆菌和变形菌比例（P＜0.05）[23]。还有部分研究则称在肉鸡日粮中添加解淀粉芽孢杆菌可以增加肉鸡盲肠产挥发性短链脂肪酸的菌群数量，减少了有害菌的数量，有利于宿主生长[22]。

解淀粉芽孢杆菌不仅可以调节动物肠道菌群数量和结构，也可以通过改变其肠道形态结构，进而影响畜禽肠道微生态环境。有研究称解淀粉芽孢杆菌Y可以提高肉鸡空肠和回肠的绒毛高度和绒毛高度与隐窝深度比值，改善小肠绒毛结构[20]。在肉鸡日粮中添加解淀粉芽孢杆菌TL能够提高肉鸡盲肠和回肠绒毛高度和 VH/CD（绒毛长度/隐窝深度）值，降低隐窝深度，增强机体对营养物质的消化吸收能力，使肠上皮细胞成熟率升高，分泌功能增强[22]。曹广添等[25]用解淀粉芽孢杆菌饲喂肉鸡，显著提高了28日龄肉鸡回肠体重校正长度（P＜0.05），显著增加了14、28日龄肉鸡小肠相对肠重（P＜0.05）和14、21、28日龄肉鸡回肠的绒毛高度（P＜0.05）。

5 降低养殖污染

在畜禽日粮中添加解淀粉芽孢杆菌，可以减少畜禽粪便中氮、磷化合物等的排放，减少粪污对养殖环境的污染。在日粮中添加解淀粉芽孢杆菌可以显著降低鸡粪中硫化氢含量[23]；添加解淀粉芽孢杆菌T6可以降低肉鸡5.3%～41.9%磷排放，7.1%～30%钙排放[38]；添加解淀粉芽孢杆菌KB3可以显著降低肉鸡排泄物中有害气体含量[23]。

解淀粉芽孢杆菌可有效降解饲养环境中的一些有毒物质，利用有机污染物作为主要碳源，或是抑制畜舍环境中的有害微生物生长，达到改善畜禽舍环境的目的。谭文捷等[39]发现解淀粉芽孢杆菌能够降解水中的丁草胺，Chang等[40]发现解淀粉芽孢杆菌ASAG1能够降解饲料中常出现的霉菌毒素（赭曲霉毒素A），Prema等[41]发现解淀粉芽孢杆菌能够降解聚乳酸薄膜，Lu等[42]发现解淀粉芽孢杆菌能够降解苯酚。在猪排泄物中喷洒解淀粉芽孢杆菌制剂可降低粪尿发酵过程中NH3、H2S、SO2的产生，降低猪舍臭气产生，改善猪舍环境[43]。利用复合解淀粉芽孢杆菌制剂处理牛粪堆肥，可以使堆肥更快达到腐熟，提高堆肥纤维素酶活性水平和峰值[44]。对肉鸡舍空气喷洒解淀粉芽孢杆菌复合制剂能够有效抑制舍内空气中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长[45]。将解淀粉芽孢杆菌添加在垫料中可降解垫料内的有机物质，有效抑制垫料内革兰氏阴性菌生长，从而提高垫料质量，改善畜禽舍环境[46]。

6 结语

解淀粉芽孢杆菌在代谢过程中可以产生丰富的酶类和具有特异性抗菌性的蛋白、脂肽类物质，被广泛的应用于植物病虫害防治。在畜禽养殖业方面，解淀粉芽孢杆菌的应用虽处于起步阶段，但其在发酵饲料原料、提高动物生产性能、增强机体免疫力、改善肠道微生态环境以及降低养殖污染方面发挥了重要作用。目前，对于解淀粉芽孢杆菌菌体及代谢产物在动物消化道内发挥作用的途径，与畜禽肠道内共生菌的互作关系，调节免疫功能的机理等方面的研究还有待进一步的开展。