纳豆芽孢杆菌在畜牧业中的应用效果及其机理探讨

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The Application effect of Bacillus Natto in Animal Industry and the discussion of the Mechanismin
纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)是一种从日本传统食品纳豆中分离出来的新型微生态制剂,属细菌科,芽孢杆菌属,其原始菌株与枯草芽孢杆菌相同,是枯草芽孢杆菌的一个亚种.纳豆芽孢杆菌属于需氧菌中的非致病菌,是以内生孢子的形式零星存在于动物肠道中,这类细菌在条件不利的情况下能形成芽孢,将自己保护起来,复活率高.由于纳豆芽孢杆菌具有芽孢,因而有耐酸,耐碱,耐高温及耐挤压等特点,在制粒过程及胃酸环境中均能保持高度的稳定性,在肠道上段迅速发育转变成具有新陈代谢作用的营养型细胞,以自身的耗氧来抑制肠道中有害需氧菌的生长,从而促使以厌氧菌为优势菌群的肠道正常菌群的生长,提高机体免疫力(陈兵等,2003;张俐等,2002);饲料中添加纳豆芽孢杆菌能使肠道酸化而有利于铁,钙及维生素D 等的吸收,促进动物生长;能降解植物性饲料中某些复杂的碳水化合物, 提高饲料的转化率(胡束兴和谱康戚,2001).
目前,纳豆芽孢杆菌作为一种新型微生态制剂,在家畜和水产养殖生产中的应用效果及作用机理引起了许多学者的广泛关注和研究.
1 纳豆芽孢杆菌的作用及使用效果
1.1 具有广谱抗菌作用
纳豆芽孢杆菌具有广谱抗菌作用,对革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌,酵母菌和霉菌都有一定的拮抗作用,对异常汉逊酵母具有强抗菌作用(蒋立文等,2007).大量的研究表明,饲用纳豆芽孢菌具有拮抗肠道病原细菌,维持和调节肠道微生态平衡的作用.使用纳豆芽孢杆菌培养物及滤液饲喂小鼠和雏鸡,均对肠道致病菌有明显的拮抗作用.鲤鱼饲喂含纳豆芽孢杆菌的饲料后,鲤鱼肠道中厌氧菌群增多,而需氧菌及兼性厌氧菌尤其是大肠杆菌减少.
1.2 增强机体免疫力
纳豆芽孢杆菌能刺激机体免疫系统,提高机体免疫力,是良好的免疫刺激剂.能有效地提高巨嗜细胞的数量和活性,通过产生抗体和提高嗜菌作用等刺激免疫,激发体液免疫和细胞免疫,致使动物免疫活性增强.芽孢杆菌能促使吞噬细胞吞噬功能增强,机体免疫特别是局部免疫提高,分泌型IgA的分泌增加,从而抵抗感染.Inooka等(1988)用纳豆芽抱杆菌(Bacillus natto)饲喂仔鸡,停喂5d后仍可从小肠内容物中分离出活菌.Inooka等(1997)试验结果表明,饲喂芽抱杆菌的试验鸡抗体水平明显增加,脾脏T,B淋巴细胞的比例提高,脾粘连细胞的过氧化氢的产生量减少.
1.3 提高饲料转化率
纳豆芽孢杆菌制成微生态制剂饲喂动物,均能提高消化道的酶活性.芽孢杆菌能使肉仔鸡淀粉酶和总蛋白酶活性升高,对肉仔鸡早期生长和提高饲料转化率有良好的效果(向贵友等,1994).体外试验研究表明,添加纳豆芽孢杆菌能使动物肠道酸化而有利于铁,钙及维生素D等的吸收,促进动物生长,缩短养殖周期.纳豆芽孢杆菌具有很强的蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶活性,能降解植物性饲料中某些复杂的碳水化合物,从而提高饲料的转化率并增加饲料原料的可利用种类.有研究显示,在仔猪日粮中添加不同剂量的纳豆芽孢杆菌,连续饲喂,在不同生长阶段与对照组比较,可提高日增重9%～12%,料肉比下降6%～8%,尤以低剂量添加组效果较好(聂志武等,1998);在AA 鸡日粮中添加不同剂量的纳豆芽孢杆菌,连续饲喂,与对照组比较,可提高日增重2%～6%,料肉比下降2%～3%,纳豆芽孢杆菌剂能提高AA 鸡十二指肠消化酶(总蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶) 的活力52.2%～89.2%,对存活率影响不大.
此外,纳豆芽孢杆菌还具有溶血栓,抗肿瘤,调节肠功能等多种保健功效,在医学和保健品领域也得到了广泛关注.因此纳豆芽孢杆菌是微生态制剂的理想生产菌株,其研究成果转化为大规模生产后将带来可观的经济效益.
2 纳豆芽孢杆菌的作用机制
到目前为止,对纳豆芽孢杆菌的作用机理还不十分清楚,学术界提出了以下几种说法.
2.1 生物夺氧
纳豆芽孢杆菌属于好氧芽孢杆菌,进入动物胃肠道在生长繁殖过程中消耗肠内过量的气体,从而造成厌氧状态,有利于有益厌氧菌繁殖,使胃肠道内形成良性生态平衡,抑制有害菌.
2.2 生物拮抗
纳豆芽孢杆菌参与消化道益生菌群与有害菌群之间对生存和繁殖空间,时间,定植部位以及营养的竟争,限制有害菌的生存和繁殖(淳泽,1994).芽孢菌拮抗病原细菌和维持调节微生态平衡的作用机理不少学者进行了研究和探讨.
2.3 改善体内外生态环境
饲喂芽孢杆菌后,能显著降低肠道大肠杆菌,沙门氏菌的数量,使机体内的益生菌增加而潜在的致病菌减少,因而排泄,分泌物中的益生菌数量增多,致病性微生物减少,从而净化了体内外环境,减少疾病的发生.
2.4 产生多种消化酶
纳豆芽孢菌提高动物消化酶活性是微生物饲料添加剂促进生长作用的一个重要因素.纳豆芽孢杆菌产生的蛋白酶,淀粉酶,纤维素酶,脂肪酶等多种消化酶可降解甘油三酯,蛋白质,淀粉,木聚糖,半乳糖,果胶,梭甲基纤维素,多聚半乳糖酸,阿拉伯糖胶,吡喃葡萄糖甘,阿拉伯呋喃糖甘,地衣聚糖和呋喃木糖等.
2.5 产生抗生素类物质
纳豆芽孢杆菌可以产生的抗菌素如杆菌肽,多黏菌素,2,6-吡啶二羧酸(Dipicolini cacid),具有抑制金黄色葡萄球菌,沙门氏菌,伤寒菌,痢疾菌及O157:H7大肠杆菌等致病菌的作用,可以起到抗菌素的作用.程安春等(2002)不同的研究证实饲用芽孢杆菌在体外能拮抗多种动物致病菌.向贵友等(1994)用芽孢杆菌培养物饲喂小鼠和雏鸡发现均对肠道致病菌有明显的拮抗作用.
3 纳豆芽孢杆菌当前存在的问题及研究前景
3.1 建立获得高浓度,高活性纳豆芽孢的发酵工艺
获得高浓度,高活性的芽孢是制备纳豆芽孢杆菌制剂的关键.目前,国内对纳豆芽孢杆菌的研究大多集中于纳豆固体培养,纳豆激酶,液体深层培养研究也以收获营养活菌体为目的,在其芽孢形成方面的研究不多.今后,需要通过一些生物技术手段突破形成高浓度,高活性芽孢的瓶颈.
3.2 加强菌株的生物安全性,开辟更广阔的市场
富含纳豆菌的微生物制剂开发很有市场前景,开发的关键除要确保菌株本身的安全性外,要使制剂含有稳定活性且高数量的益生菌,同时具有抗热,耐酸耐胆汁能力,因此在对益生菌发酵特性进行改良外,生产工艺,活性的保存条件也要重点研究.
3.3 加强高产菌株的选育和发酵工艺的改进
加强高产菌株的选育和发酵工艺的探索可更有效地推进纳豆芽孢杆菌的开发利用.采用用现代基因工程技术和诱变育种技术,选育可供大规模生产的抗逆菌株,探求合理的发酵工艺和提取条件,降低成本,使天然的益生素得到更广泛地应用.

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