山东宝来利来生物工程股份有限公司 李春凤 林显华 谷 巍

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）也称枯草杆菌，是一类需氧型、内生抗逆孢子的杆状革兰氏阳性菌，是芽孢杆菌中应用较为广泛的菌种之一。该菌可通过调节动物胃肠道菌群平衡，增强机体的免疫功能，提高动物的生产性能。本文就枯草芽孢杆菌的生物学特性、作用机理及其在饲料生产和环境防治中的应用作一综述。

1 枯草芽孢杆菌的生物学特性

枯草芽孢杆菌最适生长温度大约为37℃，但也能在80℃的温度下存活，具有良好的耐高温、耐酸性和耐胆盐能力；适应环境能力很强，即使在极端环境下，也可诱导产生抗逆性很强的内源孢子。该菌自身没有致病性，只具有单层细胞外膜，可以分泌α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类；枯草芽孢杆菌是我国农业部公布的可直接饲喂动物且允许使用的益生菌菌种之一（杨锋等，2011；辛娜等，2010）。

2 枯草芽孢杆菌的作用机理

2.1 生物夺氧 枯草芽孢杆菌为需氧菌，进入动物胃肠道内，可消耗大量的游离氧，创造一个有利于有益厌氧菌生长的微环境，促进消化道内酪酸菌、双歧杆菌、乳酸杆菌、肠球菌和乳球菌等的生长繁殖；使需氧病原菌（如大肠杆菌、猪链球菌、梭菌）生长因缺氧受到抑制（Maruta，1996）。 该菌通过促进有益厌氧菌增殖，抑制病原菌生长，使失调的菌群得以调节，提高了动物的免疫力、抗病能力，有利于动物健康的维持（唐娟等，2008）。

2.2 生物拮抗 研究表明，枯草芽孢杆菌对大肠杆菌、产气荚膜梭菌、沙门氏菌等致病菌具有明显的拮抗作用。这是由于枯草芽孢杆菌在形成芽孢过程中可分泌许多抗生素，如伊枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等。陈天游等（2004）研究报道，枯草芽孢杆菌对宋内志贺菌、肠致病性大肠杆菌及肠产毒性大肠杆菌拮抗作用较为明显。

2.3 产生多种消化酶及营养物质 枯草芽孢杆菌可产生多种消化酶包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等，这些酶与动物机体内的消化酶一起发挥作用，降解饲料中的某些抗营养因子，提高饲料的利用率；此外，该菌还分泌降解饲料中复杂碳水化合物的酶，如降解果胶、葡聚糖、纤维素的酶，其中有些是动物本身并不具有的酶。

枯草芽孢杆菌能合成多种维生素，如尼克酸、叶酸、烟酸、维生素 C、维生素 B1、维生素 B2、维生素B6、维生素B12等，促进机体对维生素的吸收；此外，枯草芽孢杆菌在生长过程中产生乳酸和乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸，这些酸类能降低动物肠道的pH，有效抑制致病菌的生长，为乳酸菌的生长创造条件，并且肠道pH变低有利于幼龄动物对蛋白质的消化吸收；产生的丙酸还参与三羧酸循环，为动物新陈代谢提供能量（辛娜等，2010）。

2.4 增强机体免疫功能 枯草芽孢杆菌适应环境能力强，繁殖快，能迅速定植于动物的肠黏膜上，成为肠道的优势菌群。此菌通过免疫刺激和免疫调节作用于机体，一方面可促进机体免疫器官、组织的发育成熟，刺激宿主建立完备的免疫系统；另一方面，可刺激机体产生免疫及清除功能，增加黏膜表面和血清的lgA、lgM、lgG水平，增强体液免疫，促进T、B淋巴细胞的产生，活化自然杀伤细胞并产生免疫球蛋白。余东游等（2010）研究表明，日粮中添加枯草芽孢杆菌显著提高了肉鸡胸腺指数、法氏囊指数和血清中lgG水平。Duc等（2004）研究发现，让小鼠口服枯草芽孢杆菌的孢子后可提高血清的lgG水平，并能刺激黏膜slgA的分泌。枯草芽孢杆菌增强免疫作用的机理可能是由于动物口服芽孢杆菌后，调整肠道菌群（尤其增加双歧杆菌菌群数量），或作用于肠道集合淋巴结的抗原结合位点，发挥免疫佐剂的作用，使SlgA抗体分泌增加，从而提高机体免疫识别力和抗病能力。

3 枯草芽孢杆菌在饲料中的应用

枯草芽孢杆菌作为饲料添加剂以内生孢子形式存在于饲料中，能耐高温、耐酸、耐胆盐。研究表明，枯草芽孢杆菌进入动物肠道能迅速萌发成具有新陈代谢作用的营养型细菌，调节肠道菌群平衡、提高饲料利用率、增强动物机体免疫力，从而提高动物的健康水平和生产性能 （周小辉等，2008）。

3.1 在家禽饲料中的应用 由于家禽的先天免疫器官及其功能相对其他动物而言都较差，导致家禽容易染病。在家禽饲料中添加枯草芽孢杆菌，可以在代谢过程中产生乳酸等有机酸，以及乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸，使胃肠道呈现酸性环境，提高胃蛋白酶的活性，有助于饲料的软化、养分的溶解和水解，抑制病原菌生长，提高家禽的生产性能和抗病能力 （翟继鹏等，2010）。郑春芳等（2011）研究表明，添加枯草芽孢杆菌会显著提高肉鸡42日龄的体重（P＜0.05），并改善21～42日龄的饲料利用率。薛冬玲等（2005）研究指出，添加0.1%枯草芽孢杆菌的试验组肉鸡末期平均体重、净增重和日增重均高于对照组，差异显著（P＜0.05），采食量和饲料转化率也有明显提高。景翠等（2009）研究报道，在45周龄蛋鸡日粮中分别添加80 g/t、100 g/t芽孢杆菌（枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌），平均采食量比对照组降低4.55% ～9.09%（P＜0.05），饲料转化率比对照组提高4.81%～8.03%（P＜0.05）。余东游等（2010）研究表明，日粮中添加枯草芽孢杆菌对肉鸡前期（1～22日龄）的生产性能无显著影响，而后期（22～42日龄）的日增重和日采食量分别比对照组提高了 15.88%和13.27%（P＜0.05）， 全期分别提高了 12.20%（P＜0.05）和6.81%（P ＞ 0.05）。

3.2 在猪饲料中的应用 仔猪断奶应激会导致消化吸收功能减弱和机体免疫力下降，造成断奶仔猪的腹泻。在仔猪日粮中添加枯草芽孢杆菌，利用该菌产生的各种消化酶及挥发性脂肪酸，可提高饲料的利用率，增强仔猪免疫力。周映华等（2012）研究表明，在日粮中添加0.05%枯草芽孢杆菌（活菌数≥1010cfu/g），断奶仔猪日增重明显高于对照组 （P＜0.05），饲料转化率比对照组提高5.48%（P ＜ 0.05）。 王学东等（2008）研究报道，日粮中添加枯草芽孢杆菌 （活菌数为1×107cfu/g）有降低饲料系数和促进仔猪生长的趋势，饲料系数较对照组降低了6.7%，平均日增重比对照组提高了3.61%，但差异均未达到显著水平 （P＞0.05）。朱五文等（2007）试验指出，仔猪日粮中添加枯草芽孢杆菌可明显提高断奶仔猪的生长性能。

3.3 在反刍动物饲料中的应用 在奶牛生产过程中，添加枯草芽孢杆菌可利用生物夺氧促进瘤胃内厌氧菌的生长，调节瘤胃内的菌群平衡，从而降低腹泻和预防疾病（周小辉等，2009）。王振华等（2005）研究报道，添加不同剂量枯草芽孢杆菌的试验组奶牛产奶量均高于对照组，并且不同的添加剂量 （活菌数不同）对产奶量的提高幅度也不同，同时牛乳中脂肪和蛋白质的含量一定程度提高。李杰梅等（2008）研究表明，在奶牛饲料中添加枯草芽孢杆菌C912，产奶量与乳脂率均高于对照组，且差异显著（P ＜ 0.05）。

3.4 在水产动物饲料中的应用 枯草芽孢杆菌在水产动物肠道中能产生抗弧菌和酵母菌的活性物质，对嗜水气单胞菌、大黄鱼致病菌、中华金黄色葡萄球菌有强烈的抑制作用，可提高水产动物免疫力，促进其生长。沈文英等（2011）研究表明，试验组草鱼饲料中添加枯草芽孢杆菌（1×105cfu/g），其增重率和特定生长率均显著高于对照组 （P＜0.05），并且可提高草鱼的免疫能力和抗氧化功能，增强草鱼的抗病力。潘康成等（2004）研究报道，在水体中泼洒枯草芽孢杆菌能显著提高南美白对虾（Penaeus vannamei）育苗成活率，降低病死率，试验组的平均成活率比对照组提高了31.05%，差异极显著（P ＜ 0.01）。

4 枯草芽孢杆菌在环境防治中的应用

4.1 净化水质，改善水体环境 近几年研究证明，微生态制剂能迅速降解、吸收和转化水体中有机污物和氮、磷等，并能形成优势菌群。枯草芽孢杆菌能将动物的排泄物、残存饲料、硝酸盐、磷酸盐等分解为小分子有机酸、氨基酸，为小单胞藻提供营养，防止水体富营养化，维持水体生态平衡，提高生物成活率（潘康成等，2004）。胡咏梅等（2006）研究表明，枯草芽孢杆菌FY99-01能迅速降解污水中有机物，48 h化学需氧量（COD）的去除率达67%以上，144 h总残渣、过滤性残渣的降解率分别为61.3%和24.1%，96 h降解硫化物达100%。张峰峰等（2009）研究报道，枯草芽孢杆菌可迅速降低养殖水体中的硝酸盐、亚硝酸盐含量，去除率均达99%以上，可有效降低水体的pH。

4.2 对粪便的无公害化处理 由于枯草芽孢杆菌有很强的生物同化作用，能有效降低粪便中产生的氨气、吲哚等有害气体浓度，减轻粪便臭味，并且其代谢产物对蚊蝇的生长繁殖也有抑制作用，不仅改善养殖环境，也有利于粪便的资源化利用。另外，畜禽养殖过程中排出的废渣、废水等污染物也可用该菌处理，达到无害化的效果（翟继鹏等，2010）。王宇等（2009）比较了几种微生物对猪粪堆肥的升温效果，发现碳氮比为30∶1左右时，升温效果为枯草芽孢杆菌>黑曲霉>木霉>酵母。而将枯草芽孢杆菌、黑曲霉、木霉以3∶2∶3比例添加时，其协同作用可使猪粪堆肥在10 d左右腐熟。

4.3 吸附环境中的重金属 Asuncion等（2002）研究指出，芽孢杆菌属菌株均有强大的吸附金属能力。这是因为金属离子能够与该菌细胞表面上的阴离子相互作用而被固定，当其结合到细胞壁上时，可以防止这些金属渗透到细胞内部而减少毒害作用，然而，细菌必需的金属离子可通过细胞膜进入细胞内部。代淑娟等（2010）研究表明，在电镀废水pH为8，枯草芽孢杆菌用量为10 g/L（湿重），搅拌转数为800 r/min，吸附时间为10 min条件下，废水中镉的吸附率达到93%以上。

5 小结

枯草芽孢杆菌可分泌多种酶类，并具有抗逆性强、抑菌效果好等诸多优良特性，被认为是较理想的工业生产菌株。目前，枯草芽孢杆菌的作用效果逐步得到确认，相信随着研究的不断深入，枯草芽孢杆菌将会有更广阔的应用空间。

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