枯草芽孢杆菌的生物学作用及在家禽生产中的应用研究进展

张福兴 聂福旭 唐文雅 仲佳雨 胡锐 赵正阳 赵兰葶

摘  要：枯草芽孢杆菌是农业农村部批准添加的一种饲用微生态制剂，具有安全可靠、无毒副作用、无残留、高效环保等优点。枯草芽孢杆菌通过竞争肠道黏附位点和营养物质以及分泌、代谢酶类和生物活性物质，可抑制致病微生物的繁殖，改善肠道形态结构，保持家禽肠道健康，提高生产性能和免疫功能，在畜禽业展现出较广阔的应用前景。本文阐述了枯草芽孢杆菌的生物学特性、作用機制、家禽生产中的应用情况及发展前景，为枯草芽孢杆菌制剂在畜禽生产中的规模化应用提供技术支持。

关键词：枯草芽孢杆菌；生物学作用；家禽生产

中图分类号：S816 文献标志码：A 文章编号：1001-0769（2024）01-0069-04

近年来，世界各国相继出台了一系列禁抗文件，明确畜禽业禁止使用促生长类抗生素，以解决滥用抗生素所致的耐药菌株的产生、兽药残留所致的“三畸”问题和生态环境污染等问题^[1-2]。枯草芽孢杆菌是农业农村部批准添加的一种饲用微生态制剂，具有高效环保、无残留、无毒副作用的优点，可以维持肠道菌群平衡、保持肠道健康、调节新陈代谢、增强机体免疫力，在畜禽业中展现出较广阔的应用前景^[3-5]。现将枯草芽孢杆菌在家禽生产中的应用研究进行阐述，为枯草芽孢杆菌在畜禽业的规模化应用提供技术支持。

1  枯草芽孢杆菌的生物学特性

枯草芽孢杆菌为两端钝圆的粗大杆菌，为需氧或兼性厌氧菌，大小为（0.7～0.8）μm× （2～3）μm，有鞭毛，能运动，无荚膜，中央或偏端芽孢，平板培养形成表面粗糙、不透明、污白或微黄色菌落。枯草芽孢杆菌可分泌10余种酶类，如纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶、木聚糖酶等，能高效降解肠道内的多糖及其他复合物^[5]。据报道，枯草芽孢杆菌能耐受外界高温环境以及胃内低pH和肠道高浓度胆盐内环境^[6-7]。

2  枯草芽孢杆菌的作用机制

2.1 对生产性能的影响

2.1.1 竞争性排斥

枯草芽孢杆菌能抢先占据肠道的黏附位点，降低致病微生物侵染的概率。同时，枯草芽孢杆菌能与致病微生物竞争营养物质，从而抑制致病微生物在消化道内的定植与繁殖^[3]。

2.1.2 维持肠道菌群平衡

枯草芽孢杆菌可以大量消耗肠道内的氧气，造成肠道的低氧环境和氧化还原电势异常，抑制肠道大肠杆菌、沙门菌、产气荚膜梭菌等致病微生物的生长，有益于乳酸菌、芽孢杆菌、双歧杆菌等益生菌的增殖，从而维持肠道菌群的平衡。枯草芽孢杆菌能够产生乙酸、乳酸、丙酸等不饱和脂肪酸，降低肠道内环境的pH，促进益生菌的繁殖，从而维持肠道微生态平衡^[8-9]。

2.1.3 改善肠道形态结构，维持肠壁结构与功能的完整性

枯草芽孢杆菌通过增加十二指肠、空肠等肠道的绒毛高度和黏膜厚度，使肠道内壁表面积增加，从而促进营养物质的消化和吸收。枯草芽孢杆菌通过降低隐窝深度，可促进肠上皮细胞的增殖，维持肠壁结构与功能的完整性^[10-11]。

2.1.4 微生物代谢改变

定植于肠道的枯草芽孢杆菌可产生淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶等多种酶类，以补充动物机体内源性酶的缺乏，参与机体碳水化合物、脂肪、蛋白质的分解代谢活动，促进营养物质的消化吸收，提高饲料利用率^[12-13]。枯草芽孢杆菌可代谢、分泌多种氨基酸、多肽、B族维生素、维生素C等多种营养物质，为动物机体新陈代谢活动提供基础原料，促进动物生长发育。枯草芽孢杆菌能产生细菌素、杆菌肽、多黏菌素等多种生物活性物质，以抑制病原菌自身成分（细胞壁、细胞膜、核酸等）的合成和在肠黏膜表面黏附，同时，可抑制病毒、真菌等病原微生物的生长，提高肠道的健康水平^[14-15]。

2.2 对免疫功能的影响

动物机体免疫器官发育指数和血清免疫球蛋白水平可用来衡量家禽的抵抗力和抗感染免疫状态。据报道，饲喂枯草芽孢杆菌能促进家禽体内单核巨噬细胞的活化和增殖，从而增强其吞噬异物、递呈抗原及分泌细胞因子的功能^[5]，提高机体非特异性免疫力。枯草芽孢杆菌的自身成分或代谢产物作为抗原或以免疫佐剂的形式可刺激动物机体加快胸腺、脾脏、法氏囊等免疫器官的发育和成熟，从而分泌大量抗体、补体、细胞因子、效应性T淋巴细胞等，增强机体的特异性和非特异性免疫应答，提高抵抗力^[16-18]。

3  枯草芽孢杆菌在家禽生产中的应用

3.1 对生产性能的影响

袁文菊等^[19]研究了日粮中添加不同剂量的枯草芽孢杆菌对肉鸡生长性能、肉品质和肠绒毛形态的影响，结果表明，添加1～2 g/kg枯草芽孢杆菌能显著提高22～35日龄肉鸡平均日增重和饲料转化率。马文锋等^[20]发现，在日粮中添加枯草芽孢杆菌，海兰褐蛋鸡的产蛋率、平均日产蛋重、料蛋比和平均日采食量均有不同程度的提高。 孙晓等^[21]研究表明，与对照组相比，通过在基础日粮中添加1×10⁸～1×10⁹CFU/kg枯草芽孢杆菌，15～28日龄肉鸡的平均日采食量和1～42日龄肉鸡的平均日增重显著提高。王浩宸等^[22]通过探究日粮中添加不同剂量的枯草芽孢杆菌对蛋鸡生产性能及血清生化指标的影响，结果表明，不同剂量的枯草芽孢杆菌均可显著提高40周龄蛋鸡的产蛋率，显著降低料蛋比及死淘率。朱沛霁等^[5]研究表明，枯草芽孢杆菌可显著提高雪山鸡的生产性能和免疫功能。

3.2 对血液生化指标的影响

孙晓等^[21]研究表明，低剂量枯草芽孢杆菌可显著降低14日龄肉鸡血清中的白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）的水平，高剂量枯草芽孢杆菌能显著降低14日龄肉鸡血清中的IL-6和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的水平，不同剂量组肉鸡（28日龄）血清中IL-6、α干扰素（interferon-α，IFN-α）和TNF-α含量均显著降低。王浩宸等^[22]發现，不同添加剂量的枯草芽孢杆菌可显著提高蛋鸡血清中总蛋白和球蛋白的含量。朱沛霁等^[5]发现，日粮中添加枯草芽孢杆菌048能促进鸡巨噬细胞活化，增强其吞噬功能，同时能显著提高血清中IL-1β、IL-6、IL-10及IFN-β的含量，增强抗炎效果。余东游等^[18]发现，枯草芽孢杆菌可显著提高血清中谷胱甘肽过氧化物酶活性，显著降低血清中丙二醛水平，提高肉鸡抗氧化能力。

3.3 对肠道形态结构的影响

袁文菊等^[19]研究发现，枯草芽孢杆菌能显著提高肉鸡空肠绒毛高度及绒毛高度与隐窝深度的比值，显著降低隐窝深度。马文锋等^[20]报道，枯草芽孢杆菌能显著提高蛋鸡空肠和回肠的绒毛高度。孙晓等^[21]发现，不同剂量的枯草芽孢杆菌能显著提高28～42日龄肉鸡的肠绒毛高度和绒毛高度与隐窝深度的比值，显著降低42日龄肉鸡的隐窝深度。谢鹏等^[23]研究表明，日粮中添加200～400 mg/kg枯草芽孢杆菌能显著提高35日龄乳鸽十二指肠、空肠、回肠绒毛高度和绒毛表面积，显著降低空肠隐窝深度。

3.4 对免疫功能的影响

张静博等^[24]在基础日粮中添加1.5×10¹⁰CFU/kg枯草芽孢杆菌，肉鸡血清中IgA和IgG含量较对照组肉鸡的有极显著提高。孙晓等^[21]研究表明，低剂量枯草芽孢杆菌可显著提高   14日龄肉鸡的胸腺指数和IgM水平，高剂量枯草芽孢杆菌能显著提高14日龄肉鸡的脾脏指数和IgA水平，而不同剂量组的桔草芽孢杆菌能显著提高28日龄肉鸡免疫器官发育指数和免疫球蛋白水平。林显华等^[15]探讨了不同剂量枯草芽孢杆菌B7对肉鸽生长性能和免疫机能的影响，结果表明，添加5×10⁵CFU/g枯草芽孢杆菌可显著提高28日龄肉鸡脾脏指数和29～42日龄肉鸡法氏囊指数，同时可显著提高28～35日龄肉鸡新城疫抗体水平和21～42日龄肉鸡IgG水平。余东游等^[18]表明，日粮中添加枯草芽孢杆菌显著提高了肉鸡胸腺和法氏囊发育指数以及血清IgG水平。

4  前景展望

随着国家无抗生素养殖系列政策的出台，益生菌制剂作为新型饲料添加剂在畜禽业中展现出较广阔的应用前景。枯草芽孢杆菌作为新型益生菌制剂，具有安全性高、抗逆性强、无毒副作用等优点，能提高养殖户养殖信心和经济效益，促进畜禽业的绿色健康、稳定发展。但活菌制剂也存在制备工艺复杂，潜在的致病风险，保存不当易引起活性降低等诸多问题。未来应加大枯草芽孢杆菌制剂制备工艺和新型菌株的研发，加强菌株的安全性评估，改进菌种的保存技术，保证菌种的生物活性。

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基金项目：2023年甘肃省高等学校创新基金项目（2023A-286）;2023年甘肃省大学生创新创业训练计划项目（S202313955007X）

作者简介：张福兴（1985－ ），男，本科，主要从事屠宰场动物检疫、基层动物防疫工作；E-mail：513189524@qq.com