飼用益生芽孢桿菌在畜禽無抗養(yǎng)殖中的應(yīng)用
飼用芽孢桿菌是一類應(yīng)用到動物養(yǎng)殖的產(chǎn)芽孢益生菌群，抗逆性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，具有調(diào)節(jié)動物的腸道菌群平衡、增強(qiáng)免疫力、提高飼料報酬和促進(jìn)養(yǎng)殖生產(chǎn)性能提升等功能。本文結(jié)合國內(nèi)外研究進(jìn)展，從飼用益生芽孢桿菌生物學(xué)分類、應(yīng)用功能機(jī)制、菌株安全標(biāo)準(zhǔn)、無抗養(yǎng)殖生產(chǎn)效果和前沿展望方面作以綜述，以期為飼用益生芽孢桿菌的無抗養(yǎng)殖應(yīng)用推廣提供理論參考。
1 飼用益生芽孢桿菌應(yīng)用分類
飼用益生芽孢桿菌是革蘭氏陽性菌，好氧或兼性厭氧，內(nèi)生芽孢，菌體芽孢具有很強(qiáng)的抗逆性，芽孢體可耐受胃酸屏障，并在小腸萌發(fā)，發(fā)揮益生菌功能。動物養(yǎng)殖中使用的益生菌芽孢桿菌通常分離于家禽、豬、反芻動物和水產(chǎn)動物的胃腸道黏膜或糞便，也有來源于發(fā)酵食品、海產(chǎn)品和土壤。
飼用益生芽孢桿菌的菌種或菌株對養(yǎng)殖的效果影響很大， 1989 年美國 FDA 與飼料控制官員協(xié)會發(fā)布直接飼喂動物的安全性芽孢桿菌類 5株。1996 年我國農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)飼用芽孢桿菌 2 株，1999 年批準(zhǔn)公布芽孢桿菌 2 株， 2001 年又將地衣芽孢桿菌列入可直接使用的菌種。2008 年農(nóng)業(yè)部公布的安全性動物飼喂的芽孢桿菌共有 2 株，2013 年農(nóng)業(yè)部公布可直接飼用的芽孢桿菌共 6株， 2018 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布《飼料添加劑品種目錄（ 2013 ）》增補(bǔ)（征求意見稿）中擬將凝結(jié)芽孢桿菌擴(kuò)大適用范圍。根據(jù)國內(nèi)外飼用益生芽孢桿菌的應(yīng)用可分為畜禽添加劑芽孢桿菌、養(yǎng)殖原料發(fā)酵劑芽孢桿菌、水產(chǎn)養(yǎng)殖添加劑芽孢桿菌和養(yǎng)殖廢棄物處理類芽孢桿菌共四類，其中畜禽添加劑芽孢桿菌主要包括：枯草芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌、 Toyoi 芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌、酪酸梭菌、液化淀粉芽孢桿菌等；養(yǎng)殖原料發(fā)酵劑芽孢桿菌主要包括：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、納豆芽孢桿菌等；水產(chǎn)養(yǎng)殖添加劑芽孢桿菌主要包括：枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、遲緩芽孢桿菌、側(cè)胞芽孢桿菌等；養(yǎng)殖廢棄物處理類芽孢桿菌主要包括：枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、側(cè)胞芽孢桿菌、短小芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌等。
2 飼用益生芽孢桿菌應(yīng)用功能機(jī)制
2.1 增強(qiáng)動物機(jī)體免疫力
腸道是機(jī)體的最大免疫器官。益生芽孢桿菌進(jìn)入動物機(jī)體腸道后可刺激和促進(jìn)腸道相關(guān)淋巴組織（ GALT ）的免疫細(xì)胞應(yīng)答及分化，如 CD8+/CD4+T 細(xì)胞、 IgA+ 漿細(xì)胞、 Treg 、 Th17 細(xì)胞，激發(fā)體液免疫和細(xì)胞免疫，使動物免疫力增強(qiáng)（ Agace 等， 2017 ）。Xu 等（ 2012 ）發(fā)現(xiàn)芽孢桿菌孢子可增強(qiáng)動物機(jī)體的先天免疫系統(tǒng)和巨噬細(xì)胞的吞噬作用；王美玲等（ 2017 ）報道飼用益生芽孢桿菌對緩解免疫應(yīng)激也具有協(xié)同作用；王建超等（ 2016 ）證明混合型芽孢桿菌對靶動物的特異性和非特異性免疫機(jī)能方面均顯著提高。
2.2 促進(jìn)養(yǎng)殖動物腸道等器官發(fā)育
動物腸道等機(jī)體器官的正常生長、發(fā)育是健康養(yǎng)殖的基礎(chǔ)。辛娜等（ 2012 ）報道在斷奶仔豬日糧中添加不同比例的芽孢桿菌制劑可顯著降低空腸前段、后段的隱窩深度，顯著提高空腸中段、后段的絨毛高度與隱窩深度的比值，促進(jìn)小腸形態(tài)發(fā)育，優(yōu)化胃腸道結(jié)構(gòu)環(huán)境。楊家軍等（ 2014 ）研究地衣芽孢桿菌對肉雞腸道菌群和小腸形態(tài)學(xué)的影響中發(fā)現(xiàn)，地衣芽孢桿菌可使小腸吸收面積增加、黏膜皺裂增加、腸絨毛高度增長等，顯著促進(jìn)肉雞生長性能。研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群通過神經(jīng)內(nèi)分泌、神經(jīng)免疫和自主神經(jīng)系統(tǒng)影響大腦發(fā)育和行為，腸道菌群異常與多種疾病直接相關(guān)（ Li 等， 2017 ）。劉飛飛等（ 2015 ）研究腦腸軸的正常發(fā)育對動物攝食調(diào)控中的作用，認(rèn)為以含腸道芽孢桿菌在內(nèi)的腸道微生態(tài)菌群在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（ CNS ）與胃腸道（腦腸軸）之間有雙向作用，對促進(jìn)或抑制動物攝食行為產(chǎn)生影響。
2.3 拮抗動物腸道致病菌
腸道致病菌是造成動物養(yǎng)殖損失的重要因素，臨床多表現(xiàn)為細(xì)菌性痢疾、壞死性腸炎等。益生芽孢桿菌菌株的拮抗活性對于預(yù)防或減少養(yǎng)殖中致病菌至關(guān)重要，大量研究表明益生芽孢桿菌可分泌抑菌因子，如肽類、磷脂類、多烯類、脂肽類、核酸類細(xì)菌素等，可拮抗腸道致病細(xì)菌，維持和調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，且部分核糖體途徑合成的抗菌素可一定程度上克服病原菌對現(xiàn)有的抗生素抗性問題（ Mingmongkolchai等， 2018 ）。此外，益生芽孢桿菌還可通過有機(jī)酸降低 pH 和競爭性排斥行使致病菌的拮抗功能（ Ye等， 2013 ）。另外， Rahman 等（ 2017 ）從解淀粉芽孢桿菌中新分離出一種新穎的抗氧化肽 YD1 （ 1.0kDa ），具有良好的體內(nèi)外抗菌活性，對革蘭氏陽性菌、陰性菌以及多藥耐藥菌都有抑制作用。
2.4 生物奪氧與生物占位
動物養(yǎng)殖中的致病菌多為非嚴(yán)格厭氧菌且具備腸道上皮細(xì)胞的黏附能力，優(yōu)良的飼用益生芽孢桿菌菌株和芽孢體能夠進(jìn)入機(jī)體小腸后快速生長或萌發(fā)，消耗掉大量的腸道內(nèi)溶氧氣，降低腸道內(nèi)容物 Eh ，進(jìn)而抑制好氧或兼性致病菌的繁殖，利于腸道內(nèi)厭氧性益生菌的生長繁殖。另外，益生芽孢桿菌利用定植吸附在動物腸黏膜上皮細(xì)胞上，同病原菌爭奪機(jī)體腸道內(nèi)有限的結(jié)合位點，通過益生菌占位作用降低致病菌的腸道細(xì)胞黏附，促使致病菌減少甚至不能定植而排出動物體外（ Thirabunyanon 等，2012 ）。研究發(fā)現(xiàn)在枯草芽孢桿菌中存在的ComQXP 和 Rap-Phr 系統(tǒng)是該菌群的群體感應(yīng)系統(tǒng)，在菌體定位后的群體感應(yīng)可調(diào)控很多生理活動，也利于菌體在抗生素等脅迫壓力下能夠更好生存（ Bareia 等， 2017 ）。
2.5 分泌消化酶及產(chǎn)出營養(yǎng)物質(zhì)
飼用益生芽孢桿菌能夠分泌多種胞外消化酶，包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、糖化酶、纖維素酶、木聚糖酶和肌醇六磷酸酶等，能顯著改善動物腸道消化內(nèi)環(huán)境，提升飼料利用率，促進(jìn)生長性能，提高養(yǎng)殖福利。此外，凝結(jié)芽孢桿菌和芽孢乳桿菌等可產(chǎn)生乳酸，促進(jìn)動物機(jī)體對礦質(zhì)元素的吸收利用；丁酸梭菌能夠產(chǎn)生大量的丁酸，可直接為腸道上皮細(xì)胞提供能量，利于腸細(xì)胞的增殖和分化。同時，益生芽孢桿菌可產(chǎn)生多種參與機(jī)體新陳代謝的營養(yǎng)物質(zhì)，如必需氨基酸、維生素（ B 族等）、類胡蘿卜素和促生長因子等，可促進(jìn)養(yǎng)殖動物的生長發(fā)育。
2.6 改善動物機(jī)體內(nèi)外生態(tài)環(huán)境
飼用益生芽孢桿菌直接飼喂養(yǎng)殖動物后，能夠降低有害菌的數(shù)目，如致病性大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等，減少氨、硫化氫等腐敗物質(zhì)產(chǎn)生，同時利于機(jī)體腸道內(nèi)益生菌的菌群恢復(fù)，因此動物排泄物或分泌物的有害菌或有害代謝產(chǎn)物降低，利于凈化機(jī)體內(nèi)外環(huán)境，提高養(yǎng)殖福利。丁文駿等（ 2016 ）研究巨大芽孢桿菌 1259 （ BM1259 ）對產(chǎn)蛋雞生產(chǎn)性能及排泄物的影響中發(fā)現(xiàn)，芽孢菌可提高蛋雞生產(chǎn)性能并能夠降低排泄物中氨氮含量。Upadhaya 等（ 2015 ）向豬的日糧中添加芽孢桿菌制劑可顯著增加飼料利用率，豬糞中 NH3 和 H2S 等含量顯著降低，具有豬舍除臭作用。另外，目前養(yǎng)殖發(fā)酵床除臭（李珊珊等， 2012 ）和養(yǎng)殖糞便的堆肥除臭（胡曉宇等， 2015 ）類芽孢桿菌也得到廣泛應(yīng)用，對保持養(yǎng)殖外部生態(tài)環(huán)境和減少環(huán)境污染意義重大。
3 飼用益生芽孢桿菌菌株安全標(biāo)準(zhǔn)
飼用益生芽孢桿菌要求對飼喂動物具備安全性，且對產(chǎn)出的養(yǎng)殖動物源食品也是安全的，這是“無抗”養(yǎng)殖的質(zhì)量要求。目前以飼用芽孢桿菌益生作用的報道為主，芽孢桿菌內(nèi)生孢子，產(chǎn)生大量蛋白、酶、抗菌化合物、維生素及類胡蘿卜素等，可弱化致病菌在腸道中的定殖，促進(jìn)不同免疫細(xì)胞分泌抗炎癥細(xì)胞因子等，在歐美已有 10 余種益生芽孢桿菌制劑上市，但研究發(fā)現(xiàn)蠟狀芽孢桿菌（ Kim 等， 2015 ；Taylor 等， 2005 ）可能是潛在致病菌，可產(chǎn)生磷脂酶、腸毒素、嘔吐毒素、溶血素、非溶血性毒素等，因此，飼用益生芽孢桿菌安全性應(yīng)以菌株為單位正確鑒定和評估。
飼用益生芽孢桿菌菌株安全標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括六個方面：（ 1 ）菌株信息清晰；（ 2 ）菌株安全性評價；（ 3 ）菌株耐藥性；（ 4 ）菌株抗性基因轉(zhuǎn)移傳遞風(fēng)險；（ 5 ）消費者安全性；（ 6 ）環(huán)境風(fēng)險性。傳統(tǒng)的微生物學(xué)經(jīng)典方法對于菌株的表型鑒定和種屬分類較為重要，但并非完全準(zhǔn)確。在芽孢桿菌中，僅 16S rDNA序列分析結(jié)果并不能精確區(qū)分菌源關(guān)系緊密的菌種，如枯草芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和短小芽孢桿菌就不能僅依據(jù) 16S rDNA 鑒定，研究發(fā)現(xiàn)還需將 gyrA 或 gyrB 基因分析同 16SrDNA 分析相結(jié)合（ Mingmongkolchai 等， 2018 ）。綜合文獻(xiàn)，飼用芽孢桿菌的菌株安全性評價測試途徑可分為五種，即溶血試驗、急性毒性試驗、菌株毒力因子試驗、有害代謝產(chǎn)物評價和機(jī)體指標(biāo)評價試驗，其中有害代謝產(chǎn)物評價包含 D- 乳酸、丙二醛、硝酸還原酶和氨基脫羧酶等，而飼用芽孢桿菌的菌株耐藥性可進(jìn)行藥敏試驗。另外，飼用芽孢桿菌菌株可能具有水平轉(zhuǎn)移或傳遞抗生素抗性基因的行為，也可能在菌株細(xì)胞體存在毒力基因。Adimpong 等（ 2012 ）報道發(fā)現(xiàn)地衣芽孢桿菌內(nèi)有紅霉素抗性基因 ermD 和 ermK ；Dai 等（ 2012 ）發(fā)現(xiàn)金霉素抗性基因 tet （ K ）存在于枯草芽孢桿菌的質(zhì)粒上，并且抗性基因可由枯草芽孢桿菌轉(zhuǎn)移到大腸桿菌菌體內(nèi)。Hoa 等（ 2000 ）在蠟狀芽孢桿菌菌株體內(nèi)發(fā)現(xiàn)有β- 內(nèi)酰胺、氯霉素和四環(huán)素抗性基因，并且轉(zhuǎn)座子 Tn961 上的四環(huán)素抗性基因 tet（ M ）元件能夠傳遞給枯草芽孢桿菌、腸球菌和金黃色葡萄球菌。因此，作為飼用的芽孢桿菌菌株必須進(jìn)行抗性基因或毒力因子的檢測和風(fēng)險測評，檢查對飼養(yǎng)靶動物、人類和生存環(huán)境的接觸敏感性，避免將有害或潛在致害的芽孢菌菌株應(yīng)用到養(yǎng)殖過程中去。
4 飼用益生芽孢桿菌無抗養(yǎng)殖生產(chǎn)應(yīng)用效果
4.1 家禽
雞胚胎中鹽單胞菌屬處于優(yōu)勢地位（ 79% ），胚胎的部分細(xì)菌來源于母體，并在以后的發(fā)展中受到各種因素的影響（ Ding 等， 2017 ）。Slawinska 等（ 2016 ）的研究已實現(xiàn)卵內(nèi)遞送益生元或合生元，讓小雞的腸道菌群在孵化之前即可開始發(fā)育，這些均表明腸道菌群是家禽正常生長發(fā)育的必要條件。齊博等（ 2016 ）研究枯草芽孢桿菌對肉仔雞生長性能、屠宰性能、腸道形態(tài)和菌群數(shù)量的影響，發(fā)現(xiàn)在與抗生素酸黏桿菌素對照條件下枯草芽孢桿菌組可顯著提高肉仔雞十二指腸絨毛高度和十二指腸絨毛高度／隱窩深度（ P <0.05 ），顯著提高肉仔雞 42 日齡時盲腸乳酸桿菌數(shù)量（ P < 0.05 ），改善肉仔雞腸道形態(tài)，增加腸道中乳酸桿菌數(shù)量，促進(jìn)肉仔雞生長，效果優(yōu)于硫酸黏桿菌素。楊家軍等（ 2014 ）報道在無抗生素條件下僅向青腳麻雞日糧（日糧組為對照）中添加地衣芽孢桿菌，試驗組的十二指腸、空腸和回腸的腸絨毛顯著高于對照組（ P < 0.05 ），十二指腸和回腸的隱窩深度顯著低于對照組，肉雞小腸絨毛高度與隱窩深度的比值（ V/C 值）顯著高于對照組（ P < 0.05 ），給肉雞飼喂地衣芽孢桿菌可以顯著改善腸道菌群和促進(jìn)小腸絨毛的發(fā)育，促進(jìn)物質(zhì)吸收。同時， Knap 等（ 2011 ）和 Vilà等（ 2009 ）分別報道了枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌在肉雞養(yǎng)殖中顯著降低腸道內(nèi)沙門氏菌的定植和感染，且肉雞日糧中補(bǔ)充枯草芽孢桿菌還能有效降低腸道產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量，實現(xiàn)無抗下的芽孢菌抑制致病菌的功效。湯江武等（ 2011 ）考察枯草芽孢桿菌在無抗生素基礎(chǔ)日糧條件下完成 AA 肉雞試驗發(fā)現(xiàn)，試驗組較對照組雞糞中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在較大差異，試驗組中腸道有益菌乳桿菌屬含量明顯提高，同時十二指腸內(nèi)淀粉酶、胰蛋白酶和總蛋白酶活性、空腸內(nèi)的脂肪酶活性和盲腸內(nèi)的總蛋白酶活性均得到提高。
另外，家禽養(yǎng)殖中添加芽孢桿菌還能夠提高蛋雞產(chǎn)蛋性能，改善蛋品品質(zhì)及蛋品營養(yǎng)，提高家禽應(yīng)激耐受能力及減少糞便 NH3 等作用。張旭等（ 2010 ）報道芽孢桿菌制劑對蛋雞生產(chǎn)性能顯著提高，合格蛋率提高 11.47% （ P < 0.05 ），料蛋比降低3.17% ，營養(yǎng)蛋黃比率提高 4.0% （ P < 0.05 ）；潘寶海等（ 2015 ）發(fā)現(xiàn)在無抗養(yǎng)殖中枯草芽孢桿菌與地衣芽孢桿菌的添加可提高蛋雞平均蛋質(zhì)量，改善蛋殼物理性質(zhì)；而辛娜等（ 2012 ）在蛋雞日糧中添加芽孢桿菌制劑的試驗表明，芽孢桿菌制劑能提高動物的抗氧化作用，增強(qiáng)家禽緩解應(yīng)激的能力。Jeong 等（ 2014 ）報道在家禽養(yǎng)殖中通過向無抗日糧中添加飼用芽孢桿菌，可顯著降低糞便中 NH3 含量。
相關(guān)鏈接：養(yǎng)雞專用復(fù)合益生菌——雞場生態(tài)健康養(yǎng)殖專業(yè)益生微生物制劑產(chǎn)品，降低料耗、氨氣臭味，減少發(fā)病和死亡率，改善肉蛋品質(zhì)
4.2 家畜
家畜健康養(yǎng)殖的重要環(huán)節(jié)就是保持動物腸道健康，然而，抗生素的濫用不僅損傷腸道上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能，還可導(dǎo)致腸道微生態(tài)內(nèi)環(huán)境發(fā)生紊亂、免疫力下降、誘導(dǎo)噬菌體基因轉(zhuǎn)錄（ Johnson 等， 2017 ）、疾病產(chǎn)生及耐藥基因傳播等。
飼用益生芽孢桿菌作為微生態(tài)制劑已用于斷奶仔豬的抗應(yīng)激、增免抗病、提升生長性能等方面。仔豬處于哺乳期間其腸道菌群主要由梭桿菌屬、乳桿菌屬、擬桿菌屬、埃希氏菌屬、志賀氏菌屬、巨型球菌屬組成，斷奶后腸道菌群快速改變，并在十天內(nèi)達(dá)到相對穩(wěn)定水平，斷奶后的仔豬腸道菌群主要由 Blautia 、梭菌屬、Paraprevotella 等組成，隨著仔豬日齡增長，α多樣性顯著增加， 24 個細(xì)菌屬的相對豐度顯著下降（ Chen 等， 2017 ；Hu等， 2016 ），易引起仔豬斷奶后免疫力下降，加之因營養(yǎng)改變和腸道菌群變遷等因素極易產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)或疫病。辛娜等（ 2012 ）在斷奶仔豬日糧中添加不同比例的芽孢桿菌制劑， 0.75% 的芽孢桿菌添加可顯著提高十二指腸、空腸中段的絨毛高度（ P <0.05 ），顯著降低空腸前段、后段的隱窩深度（ P <0.05 ），且可顯著提高空腸中段、后段的絨毛高度與隱窩深度的比值（ P < 0.05 ），促進(jìn)小腸形態(tài)發(fā)育。李梓慕等（ 2012 ）在研究枯草芽孢桿菌（ Bacil-lus subtilis ） Z-27 制劑對無抗養(yǎng)殖中斷奶仔豬腸道消化酶活力、常規(guī)營養(yǎng)成分、生長性能的影響試驗中發(fā)現(xiàn)，試驗組仔豬的糞便中蛋白酶、α- 淀粉酶、纖維素酶的平均活力和脂肪酶水解液酸價分別提高 62.99% 、 34.56% 、 133.10% 和 66.57% ，仔豬腸道消化酶活力和飼料利用率顯著提高，試驗組平均日增重提高 9.38% ，料重比降低 4.94% ，仔豬生長性能提高。王向榮等（ 2013 ）報道凝結(jié)芽孢桿菌替代日糧中抗生素對斷奶仔豬日增重、采食量和腹瀉率均具有積極效果。Hu 等（ 2014 ）在仔豬無抗日糧中添加枯草芽孢桿菌 KN-42 能夠顯著增加乳酸菌屬數(shù)量，降低大腸桿菌水平，降低仔豬腹瀉率。梁明振等（ 2013 ）報道在斷奶仔豬無抗飼糧中添加適量的丁酸梭狀芽孢桿菌，可降低腸道酸度值，提高腸道內(nèi)丁酸梭狀芽孢桿菌和乳酸桿菌的含量，降低大腸桿菌的含量。
與仔豬相比，育肥豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)趨向成熟，腸道結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，但育肥階段早期抗生素干預(yù)能夠使豬胃腸菌群發(fā)生明顯的特異性和區(qū)域性改變，可增加結(jié)腸中的密螺旋體屬豐度，同時抗生素干預(yù)可顯著改變前腸菌群及其功能，包括磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)和抗藥基因增加等（ Mu 等， 2017 ），因此，無抗養(yǎng)殖同樣是育肥階段的關(guān)鍵。姜軍坡等（ 2015 ）研究枯草芽孢桿菌 Z-27 制劑對無抗飼喂育肥豬的效果中發(fā)現(xiàn)試驗組平均日增重提高9.84% ，料重比降低 7.05% ，糞便大腸桿菌數(shù)量降低34.23% （ P < 0.05 ），腸道有益菌乳酸菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌數(shù)量分別提高 40.05% 、 30.76% 、 52.79%，蛋白酶、α- 淀粉酶、纖維素酶、脂肪酶、β- 葡聚糖酶的平均活力分別提高 67.74% 、 51.19% 、 75.33% 、64.41% 和 2.59% ， Z-27 制劑可抑制大腸桿菌等腸道病原菌，促進(jìn)有益菌生長，維持育肥豬腸道微生態(tài)平衡，產(chǎn)生消化酶，利于提高飼料轉(zhuǎn)化率，提高育肥豬生長性能。Ji 等（ 2013 ）報道解淀粉芽孢桿菌 SC06 在豬育肥階段的添加通過 MAPKs 減輕ETEC 誘導(dǎo)的 IPEC-1 細(xì)胞炎癥反應(yīng)（抑制 IL-6 、IL-1α和 TNF-α炎癥基因表達(dá)量），同時可有效介導(dǎo)巨噬細(xì)胞分型，發(fā)揮相關(guān)免疫功能，另外 SC06替代育肥階段的抗生素（吉他霉素）后育肥豬腸道優(yōu)勢菌厚壁菌（ Firmicutes ）和擬桿菌（Bac-teroidetes ）中的厚壁菌比例顯著提高（ P < 0.05 ），SC06 替代抗生素（吉他霉素）后對育肥豬可有效緩解或預(yù)防吉他霉素引起的肝臟損傷，利于肝臟保護(hù)。另外，屠宰的豬肉膻味主要源于雄烯酮、糞臭素和吲哚等化合物及背膘的糞臭素（ Aluwe 等，2017 ），膻味過重直接影響肉質(zhì)品質(zhì)，盛清凱等（ 2015 ）報道納豆芽孢桿菌可使豬肉 pH24 升高及脂肪中糞臭素含量降低，利于改善豬肉膻味。
5 飼用益生芽孢桿菌研究前沿
后抗生素時代，飼用益生芽孢桿菌在畜禽減抗或無抗養(yǎng)殖中的推廣應(yīng)用已成為熱點，益生芽孢桿菌的遺傳研究從 16S rDNA 擴(kuò)增技術(shù)、 DNA探針技術(shù)、 Fish 技術(shù)到高通量測序技術(shù)不斷深化與精準(zhǔn)，目前可實現(xiàn)芽孢桿菌泛基因組分析識別菌群結(jié)構(gòu)， Kim 等（ 2017 ）分析 5 個芽孢桿菌屬物種的 238 個菌株，識別到各自物種的核心基因集和菌株特異基因集，這兩組基因在功能和特征上差異顯著，這一泛基因組研究深入揭示了靶對象基因組中的芽孢桿菌狀況，提示了核心基因集在宏基因組研究中的強(qiáng)大功能。同時，枯草芽孢桿菌群體感應(yīng)系統(tǒng)中的自體感知研究也取得了進(jìn)展，Bareia 等（ 2017 ）報道 ComQXP 和 Rap-Phr 系統(tǒng)是枯草芽孢桿菌中的群體感應(yīng)系統(tǒng)，由一個外膜受體、多肽類的自體誘導(dǎo)物和一個胞內(nèi)受體等三部分組成，在這兩個群體感應(yīng)系統(tǒng)中，均可發(fā)現(xiàn)自體感應(yīng)的現(xiàn)象，即能夠分泌自體誘導(dǎo)物的細(xì)菌比不能分泌的細(xì)菌具有更強(qiáng)烈的群體感應(yīng)活性，結(jié)果表明具有自體感應(yīng)的枯草芽孢桿菌在抗生素等脅迫壓力下能夠更好生存，且群體感應(yīng)調(diào)控很多生理活動，自體感應(yīng)有助于菌體在腸道微生態(tài)環(huán)境內(nèi)完成生命和代謝活動。
基于芽孢桿菌菌種資源庫中篩選新型活性肽已成為飼用益生芽孢桿菌的研究熱點，也是評選益生菌候選菌株的新特征。Rahman 等（ 2017 ）從解淀粉芽孢桿菌分離出一種新的生物活性肽 YD1 ，YD1 具有良好的體內(nèi)外活性，對革蘭氏陽性菌、陰性菌以及多藥耐藥菌都有抑制作用，研究還發(fā)現(xiàn)YD1 在 RAW264.7 細(xì)胞中可增加 Nrf-2 的轉(zhuǎn)錄和翻譯，增強(qiáng)血紅素加氧酶 -1 的水平， YD1 能夠通過降低 NO 及活性氧發(fā)揮抗氧化作用，也是一種天然的抗氧化劑，未來如何實現(xiàn)飼用益生解淀粉芽孢桿菌胞內(nèi)的 YD1 高效表達(dá)將會促進(jìn)無抗養(yǎng)殖的進(jìn)程。另外，飼用益生芽孢桿菌的抗菌作用目前主要集中在芽孢桿菌抗菌素、抗菌肽、產(chǎn)酸等方面，但對菌體抗菌效應(yīng)的毒素蛋白的分泌系統(tǒng)研究的還不夠清晰。Jamet 等（ 2017 ）首次報道了芽孢桿菌屬的 7 型分泌系統(tǒng)（ T7SS ），文章指出具有抗菌效應(yīng)的 5 型（ T5SS ）及 6 型（ T6SS ）分泌系統(tǒng)僅存在于革蘭氏陰性菌中， 7 型分泌系統(tǒng)（ T7SS ）可分泌約100 個氨基酸大小的毒力因子，屬于 WXG100 蛋白家族。而芽孢桿菌屬的 T7SS 可能分泌一類具有WXG100 蛋白結(jié)構(gòu)域及 C 端延長部分的假定抗菌毒素，作為毒素蛋白來行使抗菌效應(yīng)。
飼用芽孢桿菌遺傳編輯實現(xiàn)有益物質(zhì)的胞體表達(dá)已取得階段性成果，王相生等（ 2017 ）已建立玉米赤霉烯酮（ ZEN ）降解酶基因 ZEN-jjm 在枯草芽孢桿菌中的表達(dá)體系，成功表達(dá) ZEN 降解酶，表達(dá)的 ZEN-jjm 蛋白能顯著緩解 ZEN 對繁殖母豬的毒害作用（ P < 0.05 ），顯著降低 ZEN 對母豬能繁殖性能的危害。Xu 等（ 2016 ）成功構(gòu)建了表達(dá)豬β防御素 -2 （ pBD-2 ）和抗菌肽 cecropin P1 的枯草芽孢桿菌，試驗中先對β防御素 -2 和 ce-cropin P1 基因進(jìn)行密碼子優(yōu)化，再插入到 pMK4原核表達(dá)載體 Lac 啟動子下游，融合表達(dá)載體pMK-BD-2/CP1 ，經(jīng)轉(zhuǎn)化并篩選出表達(dá)融合抗菌肽的枯草芽孢桿菌工程菌。結(jié)果證實融合抗菌肽經(jīng)腸激酶酶切處理后釋放的 pBD-2 和 cecropinP1 對多種致病菌菌具有抗菌活力，在仔豬基礎(chǔ)日糧中添加此工程菌可促進(jìn)斷奶仔豬的生長和提高仔豬抗病力。
疫苗是用于畜禽養(yǎng)殖中控制抗生素耐藥性的必要干預(yù)措施，疫苗可在五個層面影響抗生素耐藥性的機(jī)制：（ 1 ）作用于耐藥性細(xì)菌；（ 2 ）抑制耐藥性細(xì)菌的傳播；（ 3 ）控制細(xì)菌水平基因轉(zhuǎn)移；（ 4 ）預(yù)防感染控制疾病；（ 5 ）減少抗生素使用（ Atkins 等，2017 ）。Collins 等（ 2017 ）研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群可作為疫苗的內(nèi)源性佐劑，在疫苗反應(yīng)中，腸道菌群可作為佐劑，促進(jìn) B 細(xì)胞產(chǎn)生抗體，直接作用于適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，在對疫苗免疫反應(yīng)達(dá)到峰值后，菌群可能提供一個環(huán)境，招募長效記憶性免疫細(xì)胞，影響免疫應(yīng)答。盧勝明（ 2002 ）通過益生芽孢桿菌制劑與新城疫疫苗聯(lián)用可顯著提供新城疫血凝抑制效價（ HI ），提高抗體水平。Inatomi 等（ 2017 ）在豬流行性腹瀉（ PED ）的農(nóng)場中將懷孕母豬分為益生菌組（含丁酸梭菌的復(fù)合菌劑）和對照組，從產(chǎn)前 6周持續(xù)使用至產(chǎn)后 7 d ，兩組母豬均接種 PED 疫苗，益生菌組母豬分娩后 7 d 體重增加，產(chǎn)后泌乳量和初乳中蛋白質(zhì)含量更高，且初乳中 IgA 、 IgG 及PED 特異抗體的含量顯著提高（ P < 0.05 ）。
最后，飼用益生芽孢桿菌是畜禽腸道產(chǎn)芽孢細(xì)菌的一支，屬于腸道菌群的特殊類別，腸道菌群中各種產(chǎn)芽孢細(xì)菌間都有著高抗性的內(nèi)生孢子，根據(jù)其獨特共性，可將所有的產(chǎn)芽孢細(xì)菌視為一個總體進(jìn)行研究，且收集所有產(chǎn)芽孢細(xì)菌的基因信息，構(gòu)成產(chǎn)芽孢基因組（ Tetz 等， 2017 ）。未來區(qū)分出產(chǎn)芽孢菌群及產(chǎn)芽孢基因組，將有助于研究產(chǎn)芽孢細(xì)菌與其它腸道菌群成員之間的互作關(guān)系。
6 小結(jié)與展望
后抗生素時代，無抗養(yǎng)殖的興起。國內(nèi)外諸多前沿研究報道飼用益生芽孢桿菌在畜禽養(yǎng)殖中“減抗”或“替抗”的應(yīng)用趨于強(qiáng)勁，飼用益生芽孢桿菌因具有提高畜禽機(jī)體免疫力、促進(jìn)畜禽腸道等器官發(fā)育、拮抗腸道致病菌、產(chǎn)酶益消化、提供營養(yǎng)物質(zhì)、提升生長及繁殖性能和改善畜禽機(jī)體內(nèi)外生態(tài)環(huán)境等良好效果，已成為綠色無抗養(yǎng)殖的一大研究熱點。但鑒于目前人類對飼用芽孢桿菌的認(rèn)識有限，未來仍需加強(qiáng)對飼用芽孢桿菌的作用機(jī)理和應(yīng)用理論的研究，利用先進(jìn)科技手段有效結(jié)合動物微生態(tài)學(xué)、微生物基因組學(xué)、動物營養(yǎng)學(xué)和預(yù)防獸醫(yī)學(xué)較為全面的了解飼用芽孢桿菌基礎(chǔ)性質(zhì)、遺傳信息、菌株毒力、功能機(jī)制和應(yīng)用療效等，同時建立一套飼用益生芽孢桿菌的安全評價與功能評價系統(tǒng)。另外，芽孢制劑還要充分考慮到飼用對象不同生長階段和不同用途，做到區(qū)別對待、劑量適宜、精準(zhǔn)施用的應(yīng)用準(zhǔn)則。而對于前沿技術(shù)，如飼用芽孢菌作為疫苗載體，當(dāng)看到前景時還需通過疫苗設(shè)計及工程化改造確保疫苗的有效性及安全性，這是臨床應(yīng)用中需要解決的重要問題。綜上，基于飼用芽孢桿菌的科學(xué)認(rèn)識、系統(tǒng)評價和實際應(yīng)用才能利于新型高效的畜禽芽孢桿菌制劑的創(chuàng)制，才能真正促進(jìn)和推動飼用益生芽孢桿菌在現(xiàn)代畜禽無抗養(yǎng)殖中的推廣和應(yīng)用。
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