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益生菌技术

凝结芽孢杆菌的优势及其在畜牧生产中的应用

更新时间:2011-10-11 16:23:00点击次数:2816次
  微生态制剂因其具有调节肠道功能紊乱、维持肠道内菌群平衡和提高机体健康水平及生产性能、能够避免服用抗生素带来的耐药性和二重感染等功能,在畜牧业中的应用已得到了业界的广泛认可。但是,目前国内常见的乳酸菌和芽孢杆菌等微生态制剂往往难以兼备生产性能优良和抗逆性强的双重优点,使得这类添加剂在实际中的应用受到了限制。科为博公司目前正在积极研发生产的凝结芽孢杆菌,又称为乳酸芽孢杆菌,可产乳酸,具有优良生产性能外,同时还具有抗逆性强、耐高温高压、易贮存等独特的生物特性,正在成为目前饲料添加剂行业的又一新宠。

微生态制剂因其具有调节肠道功能紊乱、维持肠道内菌群平衡和提高机体健康水平及生产性能、能够避免服用抗生素带来的耐药性和二重感染等功能,在畜牧业中的应用已得到了业界的广泛认可。但是,目前国内常见的乳酸菌和芽孢杆菌等微生态制剂往往难以兼备生产性能优良和抗逆性强的双重优点,使得这类添加剂在实际中的应用受到了限制。科为博公司目前正在积极研发生产的凝结芽孢杆菌,又称为乳酸芽孢杆菌,可产乳酸,具有优良生产性能外,同时还具有抗逆性强、耐高温高压、易贮存等独特的生物特性,正在成为目前饲料添加剂行业的又一新宠。

凝结芽孢杆菌


1 的发现
1949年,中山大树等从绿豆芽中分离出若干株同型乳酸发酵的芽孢杆菌,其主要特征与乳酸杆菌属的细菌十分相似(革兰氏阳性,最适温度45℃左右,产乳酸),但该菌过氧化氢酶呈阳性且能形成芽孢。Harawity-Wlassowa将这类菌命名为乳酸芽孢杆菌(L.Sporogenes),按照伯杰氏细菌鉴定手册第八版,将这些菌株归结为凝结芽孢杆菌(B.coagulans)。至此,凝结芽孢杆菌才被世人所知。
1992年,美国批准了42种微生物名单,其中5种芽孢杆菌中,将凝结芽孢杆菌放在了第一位。我国农业部于2004年第372号公告中,发布了天津市新星兽药厂应用天津科技大学专利技术,在国内率先研制开发的凝结芽孢杆菌TQ33添加剂为准予生产、经营和使用的新型饲料添加剂。本文就近几年来饲用凝结芽孢杆菌的研究、开发和应用情况作一简述。
2 凝结芽孢杆菌的生理特性
下面以TQ33为例,简单介绍一下凝结芽孢杆菌的生长及生理特性。
①群体形态特征:在液体基质中均匀混浊,有微量沉淀,不形成菌膜和菌环,在琼脂平板上菌落直径为(2.0~2.5)mm,平台状边缘整齐,不透明,有光泽,无色素,质地软。
②个体形态特征:杆状,两端钝圆,单个排列,偶尔几个细菌排成短链,经涂片干燥的染色细菌为(0.9~1.2)μm×(3.0~5.0)μm,革兰氏阳性,兼性厌氧菌。
③芽孢:凝结芽孢杆菌在一定条件下可形成芽孢,端生,透射电镜观察芽孢的宽度0.55μm,长度为1.1 μm。
④生理生化特性:接触酶实验、V-P实验阳性;硝酸盐还原实验、明胶液化、苯丙氨酸脱氨酶实验、卵黄卵磷脂酶实验阳性;分解葡萄糖产酸不产气,能分解木糖、D-核糖、鼠李糖、果糖、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、蜜二糖、纤维二糖、麦芽糖、松三糖、淀粉、糊精、甘露糖、水杨昔,不分解赤鲜糖、山梨糖、菊粉等。
⑤生长温度:TQ33菌株最高生长温度为63℃,最低生长温度20℃。
⑥生长pH:TQ33菌株的生长pH范围是3.9~8.2,最适生长pH是6.8±0.2。
⑦代谢产物:TQ33菌株经同型发酵途径分解葡萄糖的主要代谢产物是L(+)乳酸,微量的唬拍酸、乙酸、丙酸、异丁酸,未检出己酸。
⑧(G+C)%含量:TQ33菌株的(G+C)mol%为32.45%。
3  凝结芽孢杆菌优良的特性和保健功能
凝结芽孢杆菌由于能生成芽孢,除具有一般乳酸菌的有益性质外,还具有较好的抗性稳定性。芽孢有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物和抗静水压等的能力,其抗紫外线的能力一般比其营养细胞强一倍。凝结芽孢杆菌可生长在30~65 ℃,所产芽孢耐90 ℃高温,表现竞争性、抗生性及寄生能力,这些能力抑制了消化道致病菌的生长。凝结芽孢杆菌的这些特点使其很好地克服了普通乳酸菌制剂存在的问题,与一般乳酸菌比较而言有无可比拟的特点和优势。
3.1  凝结芽孢杆菌的特点
①兼性好氧微生物,同型乳酸发酵,生成L-乳酸。
②耐高温:这类菌的芽孢即使在沸水中保存30 min也不会死亡。
③耐酸性:在各种不同pH的人工胃液中,改变作用时间进行耐酸性试验,结果表明在pH 2.0以上的人工胃液中,凝结芽孢杆菌活菌数不会随时间延长而降低。而普通乳酸菌营养体即使在菌奶中活菌数量也会明显减少。
④在肠内繁殖、定植性极强。该类菌的芽孢在肠内生长为营养体后,能在肠内定殖,使肠内菌体正常化。
⑤产生对大肠杆菌、志贺式菌及伤寒沙门氏菌等革兰氏阴性肠道腐败菌的抑菌物质。
3.2  凝结芽孢杆菌的保健功能
凝结芽孢杆菌由于能够形成芽孢,具有较好的保存性,克服了市售普通乳酸菌制剂存在的保存性差,随保存时间的延长活菌数量明显下降的缺点。因此近年来对凝结芽孢杆菌保健作用的研究日益深入。凝结芽孢杆菌主要具有以下的保健功能:
3.2.1 调节动物肠道微生态平衡
目前,世界各国广泛用于饲料工业的微生态制剂主要有乳酸杆菌类、双歧杆菌类、芽孢杆菌类、酵母菌及其培养物。多数有益菌在发酵生产过程中多为好氧菌,产品进入动物肠道内仍然要消耗大量的游离氧,并在肠道内定殖,降低氧化还原电势,有利于肠道内厌氧菌如乳酸菌、双歧杆菌的生长,从而达到肠道内微生态的菌群平衡。
3.2.2 促进营养物质消化
动物摄取的营养物质进入机体后,需要经过一系列的理化作用才能被吸收利用。凝结芽孢杆菌一方面产生多种消化酶,促进对营养物质的消化与吸收,另一方面通过该菌种在动物消化道内生长、繁殖和定殖,直接产生如维生素、氨基酸、短链脂肪酸等多种营养物质,并明显增加小肠蠕动的速度,改善肠道消化功能。
3.2.3 改善动物机体免疫功能,提高抗病能力
据报道,将少量凝结芽胞杆菌添加于鸡饲料中或观赏动物饲料中,可以提高鸡或观赏动物的抗病能力,防止感染鸡瘟病和其他微生物引起的疾病,提高鸡的成活率。此外,美国等国家所做的试验证实,经常食用含凝结芽孢杆菌类添加剂的鸡,其鸡肉或鸡蛋中沙门氏菌等有害微生物的菌落个数大大下降,从而提高了禽蛋食品的食用安全级别。另外,凝结芽孢杆菌还能降低动物血脂、防止动脉粥样硬化;降低血糖水平,使糖耐量减低现象好转;提高动物腹腔巨噬细胞的吞噬能力,增强吞噬细胞功能;增强动物NK细胞活性;加快动物免疫器官发育,增加T、B淋巴细胞的数量,提高动物的体液和细胞免疫水平,增大动物肝脏和法氏囊系数等。此外,它对动物的结肠炎也有在临床上具有很好的疗效。
3.2.4  促进动物生长,降低死淘率和料重比
研究发现,牛和猪等大牲畜经常喂食以含有凝结芽孢杆菌的饲料,不仅能提高纤维素类饲料的利用转化率,而且同样能防止大牲畜患病,并缩短存栏时间。凝结芽胞杆菌也可代替从前广泛使用的盐酸四环素、莫能星和阿维菌素等抗生素类“动物生长促进剂”,从而解决困扰饲养业多年的畜(禽)肉中抗生素残留量超标的老问题。天津市畜牧兽医研究所的应用饲喂试验也表明,在肉用仔鸡饲料中添加凝结芽孢杆菌预混剂100~300 mg/kg,可使肉鸡的平均日增重提高5.5%左右,死淘率降低15.2%,料重比下降7%;在生长育肥仔猪饲料中添加同样剂量的凝结芽孢杆菌,平均体重增加4.9%,平均日增重增加10.17%,料重比降低6.6%。
4  影响凝结芽孢杆菌使用效果的因素
4.1  有效活菌数
产品中活菌数的多少因不同菌株的生理生化特性、代谢产物的不同有一定的差异,最终其作用效果也有很大差别。即使是同菌株在不同的工艺条件下生产的产品,其活菌数以及成孢率也不同。一般说来,在动物基础日粮中芽孢杆菌活菌数达107 CFU/g时效果已比较明显,在此基础上,提高其活菌数,其应用效果就会有较大提高。
4.2  动物自身生理条件差异
动物的年龄、健康状况、生理功能的发挥程度等因素对使用凝结芽孢杆菌的效果有直接影响。对于体内酶系不健全的动物,生长早期使用凝结芽孢杆菌,凝结芽孢杆菌产生的多种酶,可促进其对饲料中碳水化合物的降解,有助于动物对营养物质的吸收和利用。
4.3  其他因素
如果凝结芽孢杆菌制剂水分含量较高(超过10%),饲料中添加的其他抗生素药物或抗氧化剂、防霉剂等会杀死大量凝结芽孢杆菌的活菌。水分对芽孢杆菌的存活率影响很大,随着水分含量的升高和保存期的延长,凝结芽孢杆菌的活菌量也会有所下降,影响其使用效果。因此,凝结芽孢杆菌的水分控制在8%以下,保存期一般为1年,最长不得超过2年,其他芽孢形成率低的乳酸菌产品保存期则更短一些。另外,添加量、添加方法及添加载体的不同,也对使用效果造成影响。
5  凝结芽孢杆菌的发展趋势
自20世纪90年代以来,日本厂商已开发上市了多只以凝结芽孢杆菌为主的新型益生菌保健产品,其中上市最早、市场知名度最高的产品为ThreeLac,该品由3种活益生菌:凝结芽孢杆菌、双歧杆菌和粪链球菌所组成,每粒胶囊中含凝结芽孢杆菌数量高达2亿个以上。据厂商介绍,该产品不仅有肠道保健作用,它还能预防妇女霉菌性阴道炎、偏头痛、抑郁症、烧心、不消化、慢性肠炎、痤疮与痛经等多种常见病,是一种有治病作用的新型保健产品。由于凝结芽孢杆菌具有耐热性好以及不怕胃酸和消化酶破坏等诸多优点,故作为新一代益生菌的原料菌株很快在国际肠道保健食品中异军突起,并成为西方众多保健品公司追捧的对象。
凝结芽孢杆菌的另一新用途是与其他益生菌一样,代替抗生素作为“动物生长促进剂”用作饲料添加剂。但相比之下,目前销售的各种益生菌累饲料添加剂如酵母菌以及乳酸菌类的粪链球菌、植物乳杆菌、屎肠球菌、嗜酸乳杆菌等,由于它们十分娇嫩,一遇到胃酸和消化酶活性就大大降低,能顺利进入肠道“定居”的益生菌数量太少,而凝结芽孢杆菌能抵御各种强酸以及高温等恶劣生境,因此,凝结芽孢杆菌作为新一代益生菌类饲料添加剂的优点远非以往肠道微生态制剂可比。而且,在国家三令五申强调食品安全卫生的大大环境下,凝结芽孢杆菌在畜牧业中的应用必将日益深入。


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