摘 要：枯草芽孢杆菌作为微生物饲料添加剂，具有调节畜禽胃肠道菌群、促进营养物质消化吸收和提高畜禽集体免疫的功能，是在畜禽养殖中替代抗生素的理想产品之一。本文通过综述枯草芽孢杆菌的生物学特性与作用机制，介绍其在家禽养殖上的应用情况，并且展望其未来发展方向，为枯草芽孢杆菌在家禽养殖上的应用提供了参考与借鉴。
关键词：枯草芽孢杆菌;生物学特性;作用机制;肉鸡;蛋鸡;水禽
中图分类号：S816.79 文献标识码：A 文章编号：1673-1085（2019）10-0048-05
随着生活水平的提高，人们对畜禽产品的要求日益增加，同时对质量安全也越发关注。抗生素作为饲料添加剂在畜牧业发展中发挥了巨大的作用。但是，抗生素的滥用也带来了如药物残留、畜禽免疫力下降，畜禽内源性感染和二重感染等一系列的问题。更严重的是长时间滥用抗生素会导致致病菌产生耐药性，给人类的健康带来危害[1，2]。因此，进行抗生素替代品的开发与推广应用已经成为必然趋势，其中益生菌作为抗生素替代品越来越受到重视[3]。
我国目前在饲料添加剂目录（2013）中明确允许使用的益生菌有12种、45个菌株，常见的包括乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌、双歧杆菌等。枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）也叫做枯草杆菌，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[4]。目前，枯草芽孢杆菌在动物饲料营养中的利用途径主要有两种：一将活菌制成微生态菌剂直接饲喂使用;二是间接利用其生物学特性通过发酵提高饲料原料或全价饲料的生物利用价值[5]。
本文对枯草芽孢杆菌的生物学特性、作用机理以及在肉鸡、蛋鸡与水禽养殖上的应用等几个方面进行综述，以期为枯草芽孢杆菌在家禽养殖上的应用提供支持。
1 枯草芽孢杆菌的生物学特性
枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属的代表物种，具有芽孢杆菌属的典型特征，腐生，好氧或兼性厌氧，能产生内生孢子，是一种广泛分布于各种不同生活环境中的革兰氏阳性菌[6，7]。
枯草芽孢杆菌细胞呈直杆状，大小为（0.8～1.2）μm×（1.5～4.0）μm，可产荚膜，运动 （周生鞭毛） ，芽孢中生或近中生，小于或等于细胞宽，呈椭圆至圆柱状，内生孢子大小为（0.6～0.9）μm×（1.0～1.5）μm，菌落粗糙，不透明，扩张，污白色或微带黄色，能液化明胶，胨化牛奶，还原硝酸盐，水解淀粉，为典型好氧菌[8，9]。
枯草芽孢杆菌抗逆性强，在极端环境下，也可诱导产生内生孢子，使它耐受饲料加工过程中温度、压力、酸碱的变化，保持较高的存活率[10，11]。因此，枯草芽孢杆菌在饲料加工的蒸汽调质和制粒过程中不易被破坏，在颗粒饲料和粉料中都比较稳定，储藏时间长。
2 枯草芽孢杆菌的作用机制
作为典型的微生物饲料添加剂，枯草芽孢杆菌是动物饲料中应用最为广泛的益生菌[12]。枯草芽孢杆菌作用机理也是基于微生态学的微生态平衡、微生态失调、微生态营养与微生态防治等理论进行探究的[13]。
2.1 生物夺氧机制 畜禽肠道致病微生物为需氧菌或兼性厭氧菌，当肠道内菌群失调时，肠道局部氧气的浓度升高，有利于致病微生物的生长繁殖，从而导致动物消化道炎症的发生。枯草芽孢杆菌是好氧菌，在其生长繁殖过程中会消耗掉肠内过量的气体，造成消化道内的厌氧环境，因此有利于促进厌氧菌-双歧杆菌与乳酸菌等有益菌的生长，同时对需氧的大肠杆菌、链球菌等有抑制作用。因此，补充枯草芽孢杆菌等有益菌有助于恢复肠道微生态平衡，有助于改善畜禽的肠道微生态环境，从而促进畜禽康复[14，15]。
2.2 生物拮抗机制 枯草芽孢杆菌对乳酸菌、双歧杆菌等有促生长作用，这些有益菌相互协同作为一个整体发挥作用，枯草芽孢杆菌进入动物消化道后，通过产生抗菌肽和有机酸（乙酸、丙酸和丁酸）等活性物质，抑制肠道中大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌等劣势菌群的生长及定植，并通过维持厌氧环境而有利于乳酸杆菌等厌氧优势菌群的生长繁殖，从而维持消化道菌群的稳定和动态平衡，达到改善消化道健康的目的[13，16]。
2.3 产生抗菌物质 枯草芽孢杆菌能够产生多种抗菌物质，包括氨基糖类、磷脂类、肽类和脂肽类等多种抗菌物质，对病原微生物的生物体系（蛋白合成系统、能量代谢系统）起到干扰作用，也可直接作用于大肠杆菌、沙门氏菌、产气荚膜梭菌等病原微生物的核酸、蛋白、细胞膜、细胞壁等部位，进而抑制病原微生物的生长、繁殖或者直接杀死病原微生物，从而起到抑菌作用[17]，其中脂肽类抗生素（包括伊枯草 菌素、泛革素和表面活性素）是枯草芽孢杆菌最重要的抗菌物质[18]。
2.4 促进消化吸收 枯草芽孢杆菌能够合成分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、胶糖酶和纤维素酶等消化酶，补充畜禽体内源酶不足，参与饲料中蛋白质、碳水化合物的降解、消化，促进动物对饲料中营养物的吸收[19，20]。此外，枯草芽孢杆菌进入畜禽消化道内生长繁殖，能分泌产生氨基酸、有机酸、B族维生素等营养物质，参与畜禽机体的新陈代谢过程，促进胰液、胆汁的分泌，为畜禽的生长发育提供营养物质[21，22]。
2.5 增强免疫功能 枯草芽孢杆菌在进入畜禽消化道中时，能够有效地定植在肠道粘膜上，并在其大量增殖的过程中，刺激机体免疫器官的生长发育，刺激T、B淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体分泌水平，增强畜禽的细胞免疫和体液免疫功能，增强其免疫力和抗应激能力[9]。
枯草芽孢杆菌作为非特异性免疫因子，其菌体或细胞壁成分能够刺激宿主细胞，促进巨噬细胞的活化和增殖，提高巨噬细胞的吞噬活性，使T、B淋巴细胞的数量增多，诱导T细胞产生IL-4、IL-10、IL-2、IL-12等细胞因子进而激活B淋巴细胞分泌IgE或分泌型IgA发挥免疫作用[23，24]。此外，枯草芽孢杆菌还能够促进肠道上的杯状细胞分泌粘液，保护肠道上皮细胞粘膜抵御病原微生物的破坏。其次，加强肠道上皮细胞之间紧密连接程度，阻止细菌等的入侵[25]。
3 枯草芽孢杆菌在肉鸡养殖上的应用
大量研究发现，枯草芽孢杆菌能够提高营养物质代谢率与肠道消化酶活力增强肉鸡生产性能，通过改善肠道粘膜形态与肠道菌群结构促进肠道健康，通过刺激免疫器官发育，诱导免疫器官产生细胞因子，增强肉鸡健康水平。
程志斌等研究发现，无论是传统的肉鸡地面平养方式还是现代的规模化肉鸡笼养方式，添加微生态制剂枯草芽孢杆菌，可有效替代饲用抗生素，改善肉仔鸡生长性能，其作用机理主要是提高饲料蛋白质的消化利用率[26]。周立强等研究发现，在黄羽肉鸡日粮中添加0.15g/㎏枯草芽孢杆菌制剂（活菌数108CFU/g），能够显著提高日增重，极显著提高粗蛋白质的代谢率与钙、磷的吸收利用率[27]。张晓慧研究发现，枯草芽孢杆菌能提高AA鸡的生长性能，增强免疫功能，提高消化酶活性，降低肠道病原菌数量，改善肠道组织结构，并能提高十二指肠总蛋白酶活性。试验结果还表明，在AA鸡日粮中添加枯草芽孢杆菌的适宜添加量为200mg/kg（活菌数2.0×1010CFU/g）[28]。崔宇研究发现，基础日粮中添加500mg/kg枯草芽孢杆菌枯草芽孢杆菌显著提高AA肉鸡的出栏体重、平均日增重，提高了AA肉鸡的生产性能;枯草芽孢杆菌显著提高了42日龄AA肉鸡的法氏囊指数以及21、42日龄AA肉鸡血清中总蛋白和球蛋白水平;枯草芽孢杆菌显著增高了42日龄AA肉鸡的十二指肠绒毛高度和（V/C）值，降低了盲肠中大肠杆菌的数量。枯草芽孢杆菌显著提高了AA肉鸡脾脏IL-2mRNA的表达量[22]。
陈彩文等研究发现，枯草芽孢杆菌能显著提高生长性能，降低料重比，提高血液中葡萄糖、超氧化物歧化酶的含量;降低血液丙二醛及谷丙转氨酶的含量。各试验组能显著增加十二指肠、空肠、回肠的绒毛长度、并降低其隐窝深度，说明枯草芽孢杆菌可提高AA鸡生长性能，优化肠道组织结构。枯草芽孢杆菌在1～21日龄AA鸡日粮中适宜添加量为200mg/kg（活菌数2.0×1010CFU/g）[29]。尹艳军等研究发现，在试验前期、后期及试验全期，枯草芽孢杆菌（活菌数109CFU/g）添加量为2g/㎏和3g/㎏均能显著提高肉鸡均质量、平均日增质量和降低肉鸡的料重比，显著降低肉鸡肠道pH，显著提高肉鸡肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌的数量，显著降低肉鸡肠道大肠杆菌和沙门菌的数量[30]。朱沛霁研究发现，通过对8株枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis，Bs）菌株进行体外抑菌试验，结果表明菌株BS048对标准及临床分离的E.coli和沙门氏菌菌株均有较好的体外抑制作用，可用于后续雪山鸡养殖实验。在基础日粮重添加1g/㎏BS048（活菌数5×108CFU/g）能够增强肠道消化功能和改善肠道健康，提高雪山鸡的生长性能;BS048通过增强巨噬细胞功能、肠道粘膜屏障、机体免疫，改善雪山鸡的肠道健康和抗沙门氏菌感染能力[16]。
4 枯草芽孢杆菌在蛋鸡养殖上的应用
枯草芽孢杆菌在蛋鸡生产上的应用研究较为广泛，包括了枯草芽孢杆菌对蛋鸡生产性能、肠道菌群、蛋品质与蛋壳结构等多方面的影响，为枯草芽孢桿菌作为饲料添加剂在蛋鸡生产上的应用提供科学依据。
丁海研究发现，在基础日粮添加0.5g/㎏枯草芽抱杆菌制剂（活菌数6×109CFU/g）可提高蛋重、产蛋率;显著提高受精率、健母雏率;显著降低蛋鸡采食量、料蛋比和死胚率[31]。王翔宇研究发现，在基础日粮中添加500mg/kg枯草芽孢杆菌制剂（活菌数≥2×1010CFU/g）能显著提高鸡蛋蛋重，降低破蛋率;能显著提高蛋鸡血清中总蛋白、血糖、血钙含量，降低总胆固醇含量;能显著提高蛋壳强度，对蛋壳中钙、磷含量并无显著影响;能改善蛋壳结构[32]。裴跃明等研究发现，枯草芽孢杆菌制剂（活菌数6.5×108CFU/g）可显著提高产蛋后期蛋鸡的产蛋率、蛋重，降低破蛋率、料蛋比和腹泻率，有助于提高蛋鸡生产性能，并延长产蛋期;对鸡蛋品质有提高的趋势，但添加效果不显著，适宜添加量为5g/㎏[33]。郭军蕊等研究发现，饲粮中添加枯草芽孢杆菌CGMCC1.921可以降低蛋鸡料蛋比，适宜添加水平为105CFU/g;饲粮中添加枯草芽孢杆菌CGMCC1.921在一定程度上可以升高血清葡萄糖（GLU）含量，降低血清尿素（UREA）含量，但对其他血清生化指标无明显改善作用;饲粮中添加枯草芽孢杆菌 CGMCC1.921可以提高血液白细胞（WBC）和淋巴细胞（LYM）数目，提高血清免疫球蛋白含量，在一定程度上增强了蛋鸡的免疫机能，且适宜添加水平为108CFU/g[34]。崔闯飞等研究发现，饲粮中添加400和800mg/kg枯草芽孢杆菌（活菌数1010CFU/g）对蛋鸡的产蛋率和平均蛋重无显著影响，但显著降低了蛋鸡的平均日采食量、料蛋比及破软蛋率;饲粮中添加800mg/kg枯草芽孢显著增加了蛋壳厚度，显著提高了蛋壳强度，显著增加了蛋壳重中钙含量，改善了蛋壳的超微结构[35]。
5 枯草芽孢杆菌在水禽养殖上的应用
枯草芽孢杆菌在水禽方面的应用研究正处于起步阶段。2018年胡振华等研究发现，在基础饲粮中添加2g/kg枯草芽孢杆菌（活菌数量为1×109 CFU/g），可改善肠道形态，增加肠道内有益菌的数量以及刺激免疫器官的发育，促进樱桃谷肉鸭生长[36]。郝光恩研究发现，在基础饲粮中添加2g/kg枯草芽孢杆菌（活菌数为5×108CFU/g）能够提高樱桃谷肉鸭的增重，改善肠道形态，提高免疫器官指数，增强先天性免疫应答，提高樱桃谷肉鸭对禽致病性大肠杆菌和新型鸭呼肠弧病毒的抵抗力[37]。张泽楠等研究发现，饲粮中添加枯草芽孢杆菌可以提高铜利用率，从而降低饲粮中铜添加水平，提高生长性能、屠宰性能和营养物质利用率;建议5～16周龄五龙肉鹅在饲粮中添加0.25g/㎏枯草芽孢杆菌（活菌数量为2×109CFU/g）条件下，铜适宜添加水平为8mg/kg[38]。
6 展望
当前，对枯草芽孢杆菌在家禽养殖上的应用越来越广泛，但多集中在单菌使用上、复合菌联合使用和益生菌与抗生素联合、替代使用等方面的研究较为少见。
孙玲玲等研究发现，饲粮中添加枯草芽孢杆菌和丁酸梭菌均能够提高五龙鹅雏鹅生长性能、屠宰性能和抗氧化能力，二者配合使用的效果优于单一菌种[39]。齐博等研究发现，枯草芽孢杆菌和硫酸黏杆菌素均能促进肉仔鸡后期生长发育，改善饲料效率，综合考虑对肠道形态和盲肠菌群的影响，枯草芽孢杆菌效果优于硫酸黏杆菌素，但联合使用效果不佳[40]。
因此，在未来的应用研究中，应将重点落实在寻找性能优良的菌株、复合菌联合使用的配方、益生菌替代抗生素的比例与改善生产工艺等方面。
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