凝结芽孢杆菌的生物学特性及在仔猪生产中的应用

◆作者：王晓佳

凝结芽孢杆菌 (Bacillus coagulans)能够抑制肠道致病菌，维持肠道菌群平衡，促进营养物质消化，降低动物腹泻，是一种新型饲用益生菌。随着饲料中禁止添加促生长药物抗生素日程的临近，饲料行业中有关替抗方法的研究加速，其中微生态制剂的应用就是主要方向之一。凝结芽孢杆菌作为新开发出的饲用微生态制剂，以其良好的抗逆性、产乳酸抑菌性、安全性等综合优势，备受广大研究者的关注。

1 凝结芽孢杆菌的生物学特性

凝结芽孢杆菌，不仅具有调节肠道内菌群平衡、促进营养物质代谢和利用、提高免疫力等保健特性，更重要的是具有耐高温、耐酸和耐胆盐等高抗逆性特点。姚勇芳（2017）研究表明凝结芽孢杆菌在 pH 值为 2～6 及0.2%～1.4%猪胆盐溶液环境中存活率超过100%。汪攀（2017）研究也表明凝结芽孢杆菌在pH 2.5 的模拟胃液中处理12 h 存活率为71.9%，在胆盐浓度为0.3%的模拟肠液中处理12 h，存活率为84.4%。其还能在50～55℃温度条件下生产稳定高效的高光学纯度L- 乳酸。卢涛等（2002）研究某凝结芽孢杆菌能在55℃生长并能分泌α- 淀粉酶，其发酵液经90℃处理60min，酶活性仍保持在90%以上。以上研究皆表明凝结芽孢杆菌具有耐高温、耐酸和耐胆盐等特点，因为凝结芽孢杆菌可以形成芽孢，进入胃肠道系统后，以芽孢的形式存在，对胃酸有很强的抵抗力，不易失活，所以在胃肠道系统中可以很好的发挥其生物学特性。除此之外，凝结芽孢杆菌菌株还具有广谱抗菌性。其最佳抑菌发酵时间为18 h，在最适温度37℃，最适pH=6.0 条件下具有最强的抑菌活性。抑菌产物对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有明显的抑菌效果。它还能降低抗生素的残留和耐药性，并能产生多种维生素、酶，可有效地提高饲料转化率和利用率。金迅（2018）研究表明某凝结芽孢杆菌菌株对有害菌株 (金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)具有一定抗菌活性，对青霉素、链霉素、四环素三种抗生素具有不同程度的耐药性。张韵等（2017）从健康仔猪粪便中分离获得凝结芽孢杆菌对大肠杆菌K88、鸡肠炎沙门菌、猪肠炎沙门菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门菌均表现出良好的抑菌作用，并具有良好黏附能力，其中对仔猪肠黏液的黏附率高达41.67%，菌株还均具有一定的蛋白酶、淀粉酶和纤维素酶产生能力。曹艳子（2017）研究表明凝结芽孢杆菌菌株有强抗逆性、营养体对抗生素敏感且有强产酸能力，可产生乙酸、琥珀酸等多种有机酸。已有研究并未观察到凝结芽孢杆菌具有毒性和产毒能力，临床实验也未见不良临床反应报告。高书锋等（2017）从健康猪肠道中分离出1 株对仔猪大肠杆菌和沙门菌有较强拮抗作用的凝结芽孢杆菌菌株，研究表明该菌株在人工胃液、人工肠液、猪胆盐和80℃高温表现出很强的耐受能力，急性毒性试验结果该菌株为无毒菌株。

综上所述，凝结芽孢杆菌具有耐高温、耐酸和耐胆盐等高抗逆性特点。抑菌效果强，耐药性低，并能产生多种维生素、酶和多种有机酸，安全无毒性，可做为良好的益生菌饲料添加剂。

2 凝结芽孢杆菌在仔猪生产中的应用

2.1 不同剂量的凝结芽孢杆菌在仔猪生产中的应用

日粮中添加凝结芽孢杆菌可提高断奶仔猪小肠道吸收转运能力及抗氧化能力,改善断奶仔猪小肠内菌群结构。吴梦郡探究日粮中添加不同剂量（2×106cfu/g、2×107cfu/g）凝结芽孢杆菌对断奶仔猪小肠功能的影响，结果表明两种剂量添加组与未添加对照组相比都可使仔猪血浆二胺氧化酶(DAO)活力显著降低，回肠谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的活力显著增加，回肠及结肠肠球菌、双歧杆菌数量均显著升高，回肠黏膜水通道蛋白3(AQP3)，碱性氨基酸转运载体(b0,+AT)、钠葡萄糖共转运载体1(SGLT-1)的mRNA 表达量均显著增加。余魁研究结果同样显示添加不同剂量（2×106cfu/g、2×107cfu/g）凝结芽孢杆菌对断奶仔猪血浆超氧化物歧化酶(SOD)活性、空肠和回肠绒毛高度与隐窝深度的比值、回肠总蛋白(TP) 含量及 RNA 与 DNA 的比值均显著提高。张越研究日粮中添加不同水平的凝结芽孢杆菌（2×106、2×107CFU/g）均显著降低了断奶仔猪的腹泻率，提高了仔猪回肠内容物中乳酸菌的数量，降低了回肠内容物中梭菌的数量和磷酰乙醇铵的含量，提高了血浆中磷酸丝氨酸、胱氨酸、酪氨酸等多种氨基酸的含量。以上研究结果说明日粮中添加不同剂量凝结芽孢杆菌都有提高断奶仔猪的抗氧化能力，调节断奶仔猪的肠道菌群，改善肠道黏膜形态结构，降低仔猪的腹泻率的作用。但是以上研究并没有明确指出多少添加量更加实用合理。高书锋研究饲粮中添加0.15%凝结芽孢杆菌制剂结果表明，饲粮中添加0.15%凝结芽孢杆菌制剂可提高断奶仔猪生长性能、降低粪样致病菌数量、提高粪样有益菌数量和改善养殖环境。仔猪平均日增质量，平均日采食量，平均饲料增质量均有所提高。粪样大肠杆菌数量、沙门菌数量降低，乳酸菌数量提高，平均腹泻率降低，粪样氨气含量和猪舍氨气含量降低。这进一步确定了在饲粮中添加凝结芽孢杆菌能够提高仔猪生长性能，改善微生态菌群的效果，与之前的结论刚好一致。黄海强（2014）试验分别给仔猪添加0.1%、0.2%凝结芽孢杆菌制剂结果表明仔猪的毛色状态和精神状态指标较未添加组均有所改善，0.2%组平均日增重最高，腹泻率和死亡率也有所下降，在凝结芽孢杆菌添加量为0.2%的日粮中效果优于添加量为0.1%的日粮。洪文（2016）研究饲料分别添加低、中、高剂量凝结芽孢杆菌 （以 0.5×108、2.5×108、12.5×108cfu/kg 饲料），结果表明高剂量组在日增重和料肉比上，显著优于低剂量组，腹泻率上各组之间无显著差异，数值上以高剂量组最优。这说明在动物健康的条件下，有可能日粮中凝结芽孢杆菌添加剂量越高，作用效果越理想。但是也有结果正好相反，周映华（2012）研究显示基础日粮中添加0.05%凝结芽孢杆菌试验效果比添加0.1%凝结芽孢杆菌试验效果要好。出现不同的结果有可能是因为芽孢杆菌菌株差别，凝结芽孢杆菌来源与质量差异，实验动物个体不同，饲粮组成成分，饲养管理环境条件等多种因素造成的。

综上所述，日粮中添加不同剂量的凝结芽孢杆菌，都有调节仔猪肠道菌群，促进肠道发育的作用，也有改善仔猪生产性能的趋势。有可能添加剂量越高，效果越显著。

2.2 凝结芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌组合使用对仔猪生长性能的影响

王乙茹（2018）研究结果表明饲料单一添加凝结芽孢杆菌（2×106cfu/g）饲料干物质与总能表观消化率最高，猪生长性能最佳，单一添加同样剂量的枯草芽孢杆菌、或组合添加枯草芽孢杆菌与凝结芽孢杆菌,生长性能没有获得进一步改善。黄遵锡（2017）研究凝结芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌组合使用,对28-56 d 断奶仔猪生长性能的影响。结果显示单一添加凝结芽孢杆菌组、添加凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌组合的平均日增重指标均显著高于组合抗生素组和单一添加枯草芽孢杆菌组。单一添加凝结芽孢杆菌组料肉比指标显著低于其他三个处理组。仔猪对饲料的干物质表观消化率，凝结芽孢杆菌组高于枯草芽孢杆菌组。王志祥（2017）研究结果也表明单一添加凝结芽孢杆菌组和同时添加凝结芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌组合的试验组平均日增重指标差异不显著,均显著高于抗生素组和枯草芽孢杆菌组。料肉比指标,凝结芽孢杆菌组显著低于其他3 个处理组。凝结芽孢杆菌组仔猪对饲料的干物质表观消化率与抗生素组差异不显著，均显著高于枯草芽孢杆菌组。以上结果表明仔猪饲料在组合使用多种常规饲用抗生素的基础上，单一添加饲用凝结芽孢杆菌能够进一步改善断奶仔猪的生产性能。然而，单一添加枯草芽孢杆菌或添加凝结芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌组合，均没有获得进一步改善仔猪生长性能的显著正效应。这可能是因为选用优质的凝结芽孢杆菌才有可能获得良好生产性能。再者，与枯草芽孢杆菌不同，凝结芽孢杆菌具有乳酸菌和芽孢杆菌的双重特点，能产L- 乳酸和乙酸，稳定性好,作用效果明显，不仅能快速在肠道定植，适应能力强，且能够快速繁殖，并产生多种维生素、酶，可有效地提高饲料转化率和利用率，营养价值高，抑菌效果好。所以，在改善断奶仔猪的生产性能方面能够表现出比枯草芽孢杆菌突出的特点。而有研究表明凝结芽孢杆菌对枯草芽孢杆菌也有抑制作用，这有可能是两菌种组合使用的效果不如单一使用凝结芽孢杆菌的原因。

综上所述，日粮中组合使用凝结芽孢杆菌与枯草芽孢杆菌，或者单一使用枯草芽孢杆菌，没有单一添加凝结芽孢杆菌对改善断奶仔猪的生产性能的效果好。所以，在生产实践中凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的复合菌剂应用效果有待进一步研究。

2.3 凝结芽孢杆菌替代日粮中抗生素对断奶仔猪的作用

生长肥育猪饲料中添加凝结芽孢杆菌制剂可显著提高猪的平均日增重，降低饲料成本，饲养效果与某些抗菌药没有显著差异。杨保和（2018）研究生长猪日粮中添加饲用凝结芽孢杆菌（2.5×106cfu/g）能够完全替代饲用金霉素，并且能保障生长猪的正常生长性能。单一添加金霉素60 ppm 和单一添加凝结芽孢杆菌250 ppm 比较，其末体重、平均日增重、料肉比等三指标之间差异不显著,同时添加金霉素60 ppm 和凝结芽孢杆菌250 ppm 的试验组显著优于无抗生素和无凝结芽孢杆菌的处理组，处理组之间平均日采食量指标差异不显著。王向荣（2013）研究表明用凝结芽孢杆菌800 mg/kg 替代断奶仔猪饲粮中喹乙醇100 mg/kg、50%吉他霉素50 mg/kg 和10%硫酸粘杆菌素100 mg/kg 较为适宜于目前生产。同时，余冬友（2017）研究给含有组合抗生素的商业仔猪饲料额外添加饲用凝结芽孢杆菌结果表明在末体重指标方面,组合抗生素组+凝结芽孢杆菌1×107cfu/g和组合抗生素组+凝结芽孢杆菌2×107cfu/g 分别比组合抗生素组提高了3.2%和4.2%。在平均日增重指标方面，分别提高了5.5%和7.0%。试验期为28 d，组合抗生素组仔猪腹泻头数最多,组合抗生素组+凝结芽孢杆菌2×107cfu/g 腹泻头数最少。在断奶仔猪日粮组合使用多种常规饲用抗生素的基础上, 额外添加饲用凝结芽孢杆菌2×107cfu/g (全价配合饲料)，具有进一步减少仔猪腹泻、提高生长速度的作用，而且比添加凝结芽孢杆菌1×107cfu/g 的效果要好。以上研究再次说明添加凝结芽孢杆菌对仔猪生长有促进作用，还可以减少腹泻率。凝结芽孢杆菌具有广谱抗菌性，其抑菌产物对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，例如：腐败希瓦氏菌、大肠杆菌、沙门氏菌和铜绿假单胞菌等肠道致病菌均有显著的抑菌效果。除此之外，该结果也再次指出了前面讨论的剂量问题，添加凝结芽孢杆菌2×107cfu/g 的效果要好与添加凝结芽孢杆菌1×107cfu/g 的试验组。这说明在合理的实用范围内，添加高剂量凝结芽孢杆菌要比低剂量作用效果好。

综上所述，凝结芽孢杆菌对大肠杆菌等肠道致病菌有显著的抑菌作用，可以替代某些抗生素，降低腹泻率，进而促进仔猪生长。此外，在合理的实用范围内，添加高剂量凝结芽孢杆菌可能对提高仔猪生产性能效果较好。

小结：凝结芽孢杆菌能够抑制肠道致病菌，维持肠道菌群平衡，促进营养物质消化，降低动物腹泻率，安全无毒性，是良好的抗生素替代产品。因其具有耐高温、耐酸和耐胆盐等高抗逆性特点，在无抗绿色生产中有深远发展前景。但是因凝结芽孢杆菌质量，菌种来源等多种原因，其使用最佳剂量也会因生产实际的差别而不同。除此之外，凝结芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的复合菌剂在生产实践中的应用效果也有待进一步研究。

参考文献：（略）