芽孢桿菌作用機(jī)理

1、芽胞桿菌作用機(jī)理地衣芽抱桿菌種屬:芽抱桿菌科細(xì)菌革蘭氏染色性；為革蘭氏陽性桿菌細(xì)胞大小:0(8亦(1(5,3(5)m細(xì)胞形態(tài)及特點(diǎn)：細(xì)胞形態(tài)和排列呈桿狀、單生。細(xì)胞內(nèi)無聚-B-羥基丁酸鹽(PHB)顆粒芽抱形態(tài)：產(chǎn)生近中生的橢圓狀芽抱，抱囊稍膨大培養(yǎng)特性：在肉汁培養(yǎng)基上的菌落為扁平、邊緣不整齊、白色、表面粗糙皺褶，24h后菌落直徑為3mm一、地衣芽抱桿菌飼料添加劑作用機(jī)制地衣芽抱桿菌飼料添加劑有效成分為地衣芽抱桿菌活菌，屬于益生素的一種。1989年，美國FD將口美國飼料控制官員協(xié)會公布了可以直接飼喂且一般認(rèn)為是安全的微生物菌種名單，其中包括地衣芽抱桿菌。中華人民共和國農(nóng)業(yè)部318號公告也把地衣芽

2、抱桿菌列入了飼料添加劑目錄。國內(nèi)外對地衣芽抱桿菌在動物領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究。一般認(rèn)為，地衣芽抱桿菌主要從以下幾個(gè)方面發(fā)揮作用：1、生物拮抗作用拮抗動物病原細(xì)菌并維持和調(diào)整腸道微生態(tài)平衡。在正常情況下，動物腸道微生物種群及其數(shù)量處于一個(gè)動態(tài)微生態(tài)平衡狀態(tài)，當(dāng)機(jī)體受到某些應(yīng)激因素的影響，這種平衡可能被破壞，導(dǎo)致體內(nèi)菌群比例失調(diào)，需氧菌如大腸桿菌增加，并使蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生胺、氨等有害物質(zhì)，動物表現(xiàn)下痢等病理狀態(tài)，生產(chǎn)性能下降。研究表明，飼喂地衣芽抱桿菌能產(chǎn)生蛋白多肽類抗菌物質(zhì)，拮抗腸道病原細(xì)菌，從而抑制病原菌的生長繁殖，使有益微生物在細(xì)菌種間的相互競爭中占優(yōu)勢。陳惠等(1994)在給肉雞飼喂地衣

3、芽抱桿菌后，腸道菌群中厭氧菌(雙歧桿菌、乳酸桿菌等)增多，而需氧菌及兼性厭氧菌特別是大腸桿菌顯著減少（p<0（05）。直接作用表現(xiàn)在地衣芽抱桿菌對葡萄球菌、白色念珠菌體外實(shí)驗(yàn)有很強(qiáng)的拮抗作用。因?yàn)榈匾卵勘U菌在生長代謝過程中能產(chǎn)生多種抗菌物質(zhì)（如短桿菌肽、枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和頭抱菌素C等。間接作用表現(xiàn)在地衣芽抱桿菌進(jìn)人腸道后會持續(xù)性的對微生物起到生物耗氧效應(yīng)（造成生態(tài)環(huán)境低氧狀態(tài)。為腸道內(nèi)的生理性厭氧菌如雙歧桿菌、乳酸桿菌、消化鏈球菌、類桿菌等菌的生長繁殖創(chuàng)造有利條件（通過支持生理性厭氧菌的增殖（抑制致病菌的生長，使菌群失調(diào)得以調(diào)整，使腸道功能得以恢復(fù)。2、生物屏障作用地衣芽抱

4、桿菌生長條件要求低，其兼性厭氧的生長特性使之能很快的在動物腸道繁殖，并能迅速定植在腸黏膜上，在短時(shí)間內(nèi)成為腸道的優(yōu)勢菌群，在腸道內(nèi)長時(shí)間定植下來。由于該菌能持續(xù)性的耗氧，支持和促進(jìn)腸道厭氧菌的生長。使地衣芽抱桿菌和厭氧菌一起構(gòu)成膜菌群。起到占位性保護(hù)作用，保護(hù)腸黏膜免受病原菌的粘附（從而發(fā)揮生物屏障作用。3、促進(jìn)有益菌生長實(shí)驗(yàn)證實(shí)，由于地衣芽抱桿菌具有生物奪氧，降低氧化還原電位的功能，因而能明顯促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸菌、類桿菌等理性厭氧菌的生長（通過該菌與厭氧菌產(chǎn)生的機(jī)能酸、過氧化氫以及抗生物質(zhì)，抑制致病菌的生長繁殖。4、產(chǎn)生多種酶地衣芽抱桿菌在腸道生長繁殖過程中能產(chǎn)生多種酶。柏建玲報(bào)道，該菌能產(chǎn)

5、生淀粉酶、蛋白酶和植酸酶，筆者通過淀粉酶平板試驗(yàn)，也證實(shí)該菌能富產(chǎn)淀粉酶。如用于動物，在動物體內(nèi)可形成一個(gè)小型的“酶工廠”。不但能防病治病，而且有促進(jìn)消化和提高飼料利用率的作用。特別是植酸酶的產(chǎn)生，可使植酸磷降解為肌醇和磷酸，提高飼料中磷的利用率，降低糞便中磷的排放，降低植酸鹽的抗?fàn)I養(yǎng)作用。這對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收和防治環(huán)境污染有其重要意義。Sogard(1990)報(bào)道，地衣芽抱桿菌具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同時(shí)還具有降解植物飼料中非淀粉多糖的酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素等酶，酵母菌和霉菌均能產(chǎn)生多種酶類，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶等，可提高蛋白質(zhì)和能量利用率。胡東興等(1

6、996)利用地衣芽抱桿菌，飼喂生長鯉魚40天后，鯉魚腸道中蛋白酶、淀粉酶的活力分別高于對照組50(5,和69(9,。研究證實(shí)芽抱桿菌提高動物消化酶活性是微生態(tài)制劑促進(jìn)動物生長作用的一個(gè)重要因素。5、增強(qiáng)免疲功能地衣芽抱桿菌能增強(qiáng)機(jī)體特異性和非特異性免疫反應(yīng)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬活性，提高抗感染能力。潘康成等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(雛雞飼喂地衣芽抱桿菌20、40天后，試驗(yàn)組雛雞的免疫器官生長發(fā)育較對照組迅速，成熟快。飼喂20天后。試驗(yàn)組雞的胸腺、脾臟重量和蚓突面積系數(shù)分別比對照組提高5.8,、22.8,和15.5,;飼喂40天后，試驗(yàn)組分別比對照組提高11.0,、8.0,和7.9,。同時(shí)試驗(yàn)組血液中的白細(xì)胞總數(shù)

7、和外周血T淋巴細(xì)胞酸性醋酸紊酯酶活性(ANAE)TO性率均明顯高于對照組。這表明地衣芽抱桿菌能促進(jìn)雛雞的免疫器官成熟，增強(qiáng)雛雞的細(xì)胞免疫功能。潘康成通過試驗(yàn)還證實(shí)，地衣芽抱桿菌對雛雞的體液免疫也有明顯的促進(jìn)作用。劉克琳等(1994),用地衣芽抱桿菌制劑飼喂肉雞，采集1、3、6周齡雞的胸腺、法氏囊、脾臟及盲腸扁桃體等，進(jìn)行光鏡和電鏡觀察，結(jié)果：試驗(yàn)組免疫器官較對照組生長迅速和成熟快。6周齡時(shí)，胸腺、法氏囊、脾臟的重量較對照組提高了83(15,、4(46,和74(82,盲腸扁桃體面積較對照組增大了1(17,。在胸腺、脾臟、法氏囊和盲腸扁桃體黏膜固有層、黏膜下層分布著大量的淋巴細(xì)胞和一些漿細(xì)胞，它們

8、受抗原刺激后，分化、繁殖、發(fā)揮免疫功能的作用。6(促進(jìn)動物器官生理機(jī)能成熟并改善動物生理狀態(tài)四川農(nóng)大余成瑤等（1994）,用地衣芽抱桿菌飼喂肉仔雞后，試驗(yàn)組雞小腸粘膜破裂增多，絨毛加長，粘膜陷窩加深，表明小腸吸收面積增大；同時(shí)對肝、腎、大腸、小腸、肺、脾作了細(xì)胞多糖和細(xì)胞堿性磷酸酶（AKP）的定性定位測定。結(jié)果，試驗(yàn)組雞小腸、大腸、腎、脾、肺的PAS符碘酸,Schiff反應(yīng)）陽性率高于對照組，細(xì)胞多糖增加，肝的PAS陽性低于對照組，表明機(jī)體對糖源利用加速，多糖代謝水平增高；試驗(yàn)組各內(nèi)臟細(xì)胞AKP陽性率明顯高于對照組，試驗(yàn)組雞細(xì)胞RNADNAR蛋白質(zhì)合成水平均有提高。研究結(jié)果闡明了芽抱桿菌制劑提

9、高肉雞生產(chǎn)性能的生理學(xué)理論依據(jù)。隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，地衣芽抱桿菌的良好特性正在被人們所廣泛認(rèn)識。在應(yīng)用效果方面，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院、揚(yáng)州大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院合作，進(jìn)行了肉雞、蛋雞、仔豬的等飼養(yǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)也證實(shí)了地衣芽抱桿菌具有促進(jìn)畜禽生長，降低料重比；增加腸道有益菌數(shù)量，改善畜禽腸道微生態(tài)環(huán)境；預(yù)防和治療腸道疾病，降低死亡率的作用。研究證明地衣芽抱桿菌確實(shí)是一種高效、安全的新型的飼料添加劑。在人們越來越關(guān)注食品安全，迫切希望減少抗生素使用的今天，地衣芽抱桿菌制劑作為新一代新飼料添加劑必將具有廣闊的前景。二、地衣芽抱菌與枯草芽抱菌的比較地衣芽抱菌主要是產(chǎn)生類似“抗生素”的肽物質(zhì)，起到防

10、病、抗病作用，這方面能力更強(qiáng)同時(shí)也有較強(qiáng)的產(chǎn)霉能力（淀粉酶、蛋白酶和植酸酶等）；枯草芽抱桿菌產(chǎn)蛋白酶的能力更強(qiáng)，所以經(jīng)常應(yīng)用于高蛋白的水產(chǎn)飼料，及水質(zhì)凈化中。地衣芽抱桿菌是兼性厭氧菌，枯草芽抱桿菌是絕對好氧，在動物的腸道內(nèi)，地衣更容易存活并發(fā)揮作用。在菌落、菌體形態(tài)上難以完全區(qū)分，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)某些表型形狀可用于區(qū)分這兩種菌：表型形狀地衣芽抱桿菌枯草芽抱桿菌+-厭氧生長+-代謝海藻糖產(chǎn)酸+-降解Tween80+-pH11生長+-55?生長-+剛果紅(0.1%)耐受-+石蕊牛奶陳化+-利用丙酸為唯一碳源三、飼用芽抱桿菌作用機(jī)理地衣芽抱桿菌(Bac川uslicheniformis)和枯草芽抱桿菌(B

11、ac川ussubtilis)均為用途廣泛的菌種，兩者的作用機(jī)理各有長處，但又有較多的重合之處。不同的菌種的高溫的耐受力差異較大，芽抱桿菌耐受力最強(qiáng)，110?下5min損失只3,5,而在80?下5min,乳酸桿菌、酵母菌損失70,80,95?下2min損失98,99,。一般制粒80?,100?對芽抱桿菌影響很小，對乳酸桿菌、酵母菌和糞鏈球菌等影響較大；就耐水性，抱子型細(xì)菌耐受性最好，腸球菌、糞鏈球菌次之，乳酸桿菌最差；除耐酸性的芽抱桿菌和乳酸菌外，一般的活菌制劑在胃酸作用下大量被殺死，殘存的少量活菌進(jìn)入腸道后很難形成菌群優(yōu)勢，因此，不耐酸的活菌制劑其含菌量必須達(dá)到相當(dāng)大的濃度才能發(fā)揮益生作用。除

12、此以外，飼料的保存時(shí)間、飼料中的礦物質(zhì)和不飽和脂肪酸也會影響益生菌的活力。芽抱桿菌產(chǎn)品以內(nèi)生的抱子存在，抗逆性強(qiáng)，能耐酸堿和高溫高壓，在飼料加工和儲存過程中不易失活；芽抱桿菌在生長繁殖過程中能產(chǎn)生多種有效的酶促活性，一些酶常是畜禽不具有的如果膠酶、纖維素酶、葡聚糖酶等；芽抱桿菌產(chǎn)生的酶，進(jìn)入消化道中，增加胃腸道酶量，幫助動物對所喂飼料相應(yīng)成分進(jìn)行酶解，從而提高飼料轉(zhuǎn)化率。由于該類細(xì)菌為需氧菌，通過生物奪氧而扶持厭氧菌的生長，為維持其腸道菌群的微生態(tài)平衡起重要作用。芽抱桿菌被認(rèn)為是世界上對雞高度有效的商業(yè)產(chǎn)品之一，它能產(chǎn)生多種酶類，具有較強(qiáng)的蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性，同時(shí)還具有降解植物性飼料中

13、復(fù)雜碳水化合物的酶，如果膠、葡聚糖、纖維素等酶，其中很多酶是哺乳動物和禽類在體內(nèi)不能合成的酶，從而促進(jìn)動物對營養(yǎng)物的消化吸收。它產(chǎn)生的抱子是家禽飼料中可直接飼喂微生物中強(qiáng)有力的新型種類中的一種。它可蒸汽制粒，可在腸道中生長、消耗氧氣，造成更有利原籍乳酸菌和雙歧桿菌的厭氧環(huán)境，然后，這些原籍的、能在腸黏膜生成菌落的有意細(xì)菌大量繁殖、產(chǎn)生有機(jī)酸抑制病原菌，從而保護(hù)雞腸道健康和改善雞的生產(chǎn)性能。飼用芽抱菌產(chǎn)品是以芽抱形式存在，其對動物能否發(fā)揮有益的作用，具能在動物消化道前部萌發(fā)成具有代謝活性的營養(yǎng)細(xì)胞，且能穩(wěn)定動物腸道微生物區(qū)系的能力，消化道中枯草芽抱桿菌數(shù)量不斷增加能拮抗動物病原菌，維護(hù)和調(diào)節(jié)腸道

14、生態(tài)平衡。飼喂芽抱桿菌其能產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)如維生素、氨基酸、促生長因子等，參與機(jī)體的新陳代謝，且能產(chǎn)生乳酸，可提高動物對鈣、磷、鐵的利用，促進(jìn)維生素D的吸收。具體作用有以下幾種：1.拮抗動物病原細(xì)菌并維持和調(diào)整腸道微生態(tài)平衡2、生物奪氧3、分泌抱外酶芽抱桿菌的另一大特點(diǎn)是能夠分泌大量的抱外酶，參與飼料的降解、消化，提高飼料利用率。許多試驗(yàn)研究已經(jīng)表明，芽抱桿菌代謝產(chǎn)生的酶類對宿主的生產(chǎn)性能或生理生化指標(biāo)產(chǎn)生明顯影響。研究發(fā)現(xiàn)芽抱桿菌除能分泌大量細(xì)胞外酶如蛋白酶、淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶及卵磷脂酶等，同時(shí)也分泌活性抗菌物質(zhì)及揮發(fā)性代謝產(chǎn)物。4、增強(qiáng)動物體的免疫功能近年的研究表明，芽抱桿菌能促進(jìn)腸

15、道相關(guān)淋巴組織處于高度反應(yīng)的“準(zhǔn)備狀態(tài)”，同時(shí)使免疫器官的發(fā)育增快，T、B淋巴細(xì)胞的數(shù)量增多，動物的體液和細(xì)抱免疫水平提高。5、提供維生素、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)芽抱桿菌在動物腸道內(nèi)生長繁殖，能產(chǎn)生多種營養(yǎng)物質(zhì)如維生素、氨基酸、有機(jī)酸等，參與動物體新陳代謝，為機(jī)體提供營養(yǎng)物質(zhì)。Ozols等（1996）對從腸道中分離的106株菌分析后認(rèn)為，芽抱桿菌是體內(nèi)維生素B和B的主要生產(chǎn)者。芽抱桿菌在代謝過程中產(chǎn)生的有機(jī)酸為機(jī)體提供能16量和營養(yǎng)時(shí)，也會降低局部pH值，抑制有害菌的生長、繁殖。范賴（1997）分離得到兩株產(chǎn)乳酸的凝結(jié)芽抱桿菌，在體外能顯著拮抗致病性大腸桿菌和沙門氏菌。芽抱桿菌代謝產(chǎn)生的多肽

16、類物質(zhì)（如枯草芽抱桿菌分泌的枯草菌素）對某些有害菌也有抑制或殺滅作用。四、影響芽抱桿菌使用效果的因素1、施用時(shí)間微生態(tài)制劑在動物的整個(gè)生長過程都可以使用，但不同的生長時(shí)期其作用效果不盡相同。一般在動物幼體，此時(shí)體內(nèi)微生態(tài)平衡尚未完全建立，抵抗疾病的能力較弱，此時(shí)引入益生菌，可較快地進(jìn)入體內(nèi)，占據(jù)附著點(diǎn)，效果最佳。如新生反芻動物腸道內(nèi)有益微生物種群數(shù)量的增加不僅可以促進(jìn)宿主動物對纖維素的消化，而且有助于防止病原微生物侵害腸道。和其他剛出生的哺乳動物一樣，新生反芻動物的胃腸道尚未完全發(fā)育，但細(xì)菌在腸道內(nèi)的定植相當(dāng)迅速，出生24h出現(xiàn)乳酸桿,菌和鏈球菌，l周齡時(shí)，整個(gè)腸道內(nèi)乳酸桿菌數(shù)量達(dá)10,10個(gè)

17、,g。另外在斷奶、運(yùn)輸、飼料轉(zhuǎn)變、天氣突變和飼養(yǎng)環(huán)境惡劣等應(yīng)激條件下，動物體內(nèi)微生態(tài)平衡遭到破壞，使用微生態(tài)制劑對形成優(yōu)勢種群極為有利，因此，把握益生菌的應(yīng)用時(shí)機(jī)，盡早并長期飼喂，使其益生作用得到充分體現(xiàn)。2、施用劑量微生態(tài)制劑的益生作用是通過有益微生物在動物體內(nèi)一系列生理活動來實(shí)現(xiàn)的，其最終效果同施加的益生菌的數(shù)量密切相關(guān)，數(shù)量不夠，在體內(nèi)不能形成菌群優(yōu)勢，難以起到益生作用。研究認(rèn)6為，要達(dá)到一定的作用效果，每克飼料中的活菌數(shù)不應(yīng)低于10CFU,g飼料?；罹柽M(jìn)一步的萌發(fā)、6定植、增殖、分泌代謝產(chǎn)物后才能發(fā)揮其功能。Henderik(1986)報(bào)道，屢管豬食用含10,g個(gè)芽抱6桿菌的飼料后發(fā)

18、現(xiàn)，空腸內(nèi)容物中的芽抱桿菌數(shù)為1.26X10個(gè)，萌發(fā)率為50,70,0每克糞便6中的芽抱菌數(shù)為1.5X10個(gè)，萌發(fā)率為85,90,。德國學(xué)者認(rèn)為，仔豬飼料中加入微生態(tài)制劑具76含菌量應(yīng)達(dá)到(0.2,0.5)X10/g飼料，育肥豬飼料中加入每克含10個(gè)芽抱桿菌，糞中大腸桿菌減少65,o在動物發(fā)病期，可先選用針對性較強(qiáng)的抗生素殺滅或抑制致病微生物的繁殖，控制疾病的蔓延。但抗生素在殺滅致病菌的同時(shí)，動物體內(nèi)的正常菌群也遭到破壞，此時(shí)應(yīng)及時(shí)引入微生態(tài)制劑，通過其獨(dú)特的益生作用，使紊亂的腸道菌群平衡得到恢復(fù)，此所謂微生態(tài)制劑與抗生素的協(xié)同作用。五、芽抱桿菌的應(yīng)用前景1、克服藥物殘留和應(yīng)用抗生素弊端的需要

19、動物用抗生素或殺菌藥物，防治疾病和促進(jìn)生長是有一定效果，但由于動物產(chǎn)品的藥物殘留給人類帶來隱患，同時(shí)還會破壞動物體內(nèi)的微生態(tài)平衡及耐藥性菌株的產(chǎn)生。如果應(yīng)用芽抱桿菌制劑，就能克服上述弊端，而且能達(dá)到防病增重的目的。2、生產(chǎn)綠色食品的需要綠色食品是無公害、無殘留、無污染的食品，生產(chǎn)無公害的動物產(chǎn)品，首先要配制生態(tài)營養(yǎng)飼料。所謂生態(tài)營養(yǎng)飼料，就是指既滿足動物生理生產(chǎn)需要，又使動物產(chǎn)品無公害不污染環(huán)境的動物飼料。芽抱桿菌飼料添加劑就是生態(tài)營養(yǎng)飼料的重要成分。由于芽抱桿菌是天然、無毒、無殘留、無公害、不污染環(huán)境，所以與其它添加劑相比更廣泛用于養(yǎng)殖業(yè)。3、抗應(yīng)激的需要不論是熱應(yīng)激、氣候突變、飼料變更、運(yùn)輸、預(yù)防注射等外部環(huán)境的突變，都會引起機(jī)體內(nèi)環(huán)境的改變，使體內(nèi)微生態(tài)平衡失調(diào)，代謝紊亂，出現(xiàn)食欲減退，生產(chǎn)力下降，以及拉稀等應(yīng)激癥侯群，對這種應(yīng)激病癥，用其他藥物難于治療，如果應(yīng)用芽抱桿菌制劑就能恰倒好處，就能克服或降低因應(yīng)激因素導(dǎo)致的生產(chǎn)力下降，這也是芽抱桿菌制劑應(yīng)用特長之一。4、提高生產(chǎn)性能的需要芽抱桿菌可產(chǎn)生各種消化酶、維生素、有機(jī)酸和促生長因子等多種生物活性物質(zhì)，如張曉梅等（19