凝結芽孢桿菌的特性分析

時間:2020-09-03    點擊:24

    凝結芽孢桿菌Bacillus coagulans20世紀初在酸敗牛奶中被首次發經幾十年來研究國內外對其益生特性及安全性已取得權威性認可現已被中國農業部列為可直接飼用于畜禽生產的新型飼料添加劑相比于胃腸道內固有的重要的乳酸菌和雙歧桿菌凝結芽孢桿菌不僅兼具二者的雙重功效,同時,還具備芽孢桿菌屬高抗逆性、強黏附性、分泌消化酶、產抑菌物質、易于培養與貯存穩定等獨特優勢。

    諸多研究報道表明,作為新型微生態制劑,凝結芽孢桿菌具有調控動物腸道健康等多種生物學功能,主要體現在調節腸道功能紊亂、維持腸道菌群平衡、改善腸道形態結構、增強機體免疫能力、促進營養物質吸收代謝以及提高生產性能等方面,不僅有力地改善了畜禽亞健康與養殖環境污染狀況,而且有效避免了飼喂抗生素所帶來的藥物殘留和耐藥性等問題,順應了當下畜牧養殖業“限抗”和“禁抗”的趨勢。


凝結芽孢桿菌的形態特征:

    凝結芽孢桿菌為厚壁菌門芽孢桿菌屬,是兼性厭氧型革蘭氏陽性菌,其活化的營養細胞呈桿狀長2.5-5.0μm,寬0.6-1.0μm),且兩端鈍圓,端生芽孢無鞭毛,具有一定的運動性,菌落形態呈不透明白色且表面突出的圓形形狀。 凝結芽孢桿菌為嗜熱同型乳酸發酵菌,最適生長溫度為30-50 ℃ ,最適pH6.6-7.0主要以淀粉類原料為碳源發酵,無氧無滅菌處理可分解糖類生成高光學純度的L(+)-乳酸。此外,發酵培養基中碳源、氮源和生長因子(主要為生物素和硫胺素)限制其發酵率、產芽孢率及乳酸濃度。





凝結芽孢桿菌的理化特性:

  (1安全性:經毒理學和抗生素耐藥性試驗證明,其不同于其他芽孢桿菌攜帶腸毒素和嘔吐毒素基因,同時無致誘變和致畸變以及遺傳毒性效應,并對所有抗生素具有一定的敏感性,且不攜帶抗生素耐藥性基因。

  (2抗逆性:其芽孢體狀態具有耐胃酸、耐膽鹽、耐高溫高壓、復活率高等特性,是順利通過胃腸道系統的重要保障,并且具有滿足顆粒飼料加工條件、降低雜菌污染系數和延長貨架期等優勢,且可提高飼料品質。

  (3黏附性:根據置換腸道致病菌試驗表明,其對腸道上皮細胞具有較強的黏附力,是益生作用的重要前提條件。

  (4抑菌性:其具有較廣的抗菌譜,在代謝繁殖過程中所分泌的L(+)-乳酸與凝固素等抑菌物質共同抑制腸道內多種革蘭氏陽性/陰性致病菌,降低動物腸道發病率。

  (5產水解酶性:其分泌多種消化酶和酶促因子,可降解植物飼料中復雜碳水化合物和消除抗營養因子等。


凝結芽孢桿菌的生物學特性:

1. 抑制有害菌增殖,維持腸道菌群穩態

    汪擎[1]試驗結果發現凝結芽孢桿菌NJ102對大腸桿菌K88、大腸桿菌K99、無乳鏈球菌和嗜水氣單胞菌抑菌圈均大于18 mm,表明凝結芽孢桿菌NJ102對這4株致病菌有較強的抑菌效果。

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2. 改善腸道形態結構,調節腸道吸收代謝

      Wu[2]報道,飼糧中添加凝結芽孢桿菌可極顯著降低感染產氣莢膜梭菌肉雞腸道損傷評分,并顯著提高腸黏膜完整性、小腸絨毛高度和絨隱比。這與在斷奶仔豬腸道損傷模型上的應用研究結果一致,而且可以顯著增強腸道上皮細胞間緊密連接蛋白閉鎖蛋白(Occludin )、閉合蛋白-1Claudin-1)和閉鎖小帶蛋白-1ZO-1)的mRNA表達,從而恢復腸道通透性,防御病原菌感染,減少腹瀉[3]。以上研究結果充分證明凝結芽孢桿菌能促進動物腸道形態發育,維持腸黏膜完整性屏功能。凝結芽孢桿菌同其他芽孢桿菌一樣,在消化道中分泌多種胞外酶,如 α-淀粉酶、脂酶、蛋白酶、木聚糖酶和纖維素酶等,有效降解和消除飼糧中難以被消化的植物性碳水化合物、抗營養因子,以乳酸菌的功能提高鈣、磷、維生素D的吸收利用,從而提高飼料轉化率、動物生產(產蛋)性能和降低料重比(料蛋比)[4]。此外,凝結芽孢桿菌還能產生多種代謝產物如氨基酸、維生素、短鏈脂肪酸(乙酸、丁酸)和促生長因子等,為動物機體提供營養的同時,協同其他有益菌促進小腸蠕動,減少腸道內胺類有毒物質的堆積,改善腸道代謝環境,調節消化吸收功能[5]

3. 增強抗氧化能力調節機體免疫功能

   在體外抗氧化試驗中發現,凝結芽孢桿菌產生的由4種單糖聚合而成的胞外多糖(EPS)具有較強的清除自由基和降低MDA含量的能力[6]Yu[7]研究報道,凝結芽孢桿菌可顯著提高鯽魚血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化物酶2Prx2 活性和谷胱甘肽(GSH)含量,降低血清MDA含量,其機理可能與上調核因子E2相關因子2 轉錄有關,進而提高抗氧化酶基因表達。 宮秀燕等[8]研究表明,飼糧中添加凝結芽孢桿菌可緩解沙門氏菌感染肉雞氧化應激的趨勢,可極顯著提高雞血清總抗氧化能力(T-AOC)和過氧化氫酶(CAT)、SOD活性,抑制MDA的生成,降低氧化應激損傷,其機理可能與其降低腸道pH、分泌抗菌物質或維生素等有關,以激活劑的功能刺激機體分泌抗氧化酶

    凝結芽孢桿菌可增強動物腸黏膜屏障功能促進T、B淋巴細胞增殖分化激輔助性細胞1/輔助性T細胞2分泌細胞因子以及增強自然殺傷細胞NK與吞噬細胞的活力以提高體液免疫和細胞免疫水平[9]Xu[10]也研究發現凝結芽孢桿菌不僅可以顯著提高黃羽肉雞胸腺脾臟和法氏囊等免疫器官指數而且通過提高十二指腸TLR4、干擾素-α(IFN-α)和黑色素瘤分化相關抗原5MDA5)的mRNA表達,刺激腸道先天免疫功能,增加腸黏膜分泌陽性sIga 數量。此外,凝結芽孢桿菌可以提高水產動物血清溶菌酶(LZY)活性、非特異性免疫指標及對副溶血性弧菌抗病性[11]



    綜上所述一、凝結芽孢桿菌通過改善腸道形態結構維持腸道黏膜完整性和分泌多種消化酶與代謝物質共同刺激小腸蠕動促進營養物質的消化吸收從而提高動物生產性能;二、凝結芽孢桿菌可維持腸道黏膜屏障正常功能增強抗氧化系統激活機體先天免疫與適應性免疫活力從而有效抵抗由活性氧和疾病等導致的機體生理功能性障礙。




參考文獻:

[1]汪擎,易敢峰,孫自博一株凝結芽孢桿菌的分離鑒定及益生性研究[J]. 中國畜牧獸醫, 2017(4).

[2]Wu Y , Shao Y , Song B , et al. Effects of Bacillus coagulans supplementation on the growth performance and gut health of broiler chickens with Clostridium perfringens-induced necrotic enteritis[J]. Journal of Animal Science and Biotechnology, 2018(2):407-420.

[3]Pu J , Chen D , Gang T , et al. Protective Effects of Benzoic Acid, Bacillus Coagulans, and Oregano Oil on Intestinal Injury Caused by Enterotoxigenic Escherichia coli in Weaned Piglets[J]. BioMed Research International, 2018, 2018:1-12.

[4]蒲俊寧陳代文田剛, et al. 苯甲酸、凝結芽孢桿菌和牛至油復合添加劑對大腸桿菌攻毒仔豬生長性能、抗氧化能力和空腸消化吸收功能的影響[J]. 動物營養學報, 2018, 30(09):3652-3661.

[5]劉文英翟齊嘯田豐偉,凝結芽孢桿菌B.C-39復合微生態制劑對小鼠便秘的緩解作用[J]. 食品與發酵工業, 2019, 45(013):85-91.

[6]Kodali V P , Sen R . Antioxidant and free radical scavenging activities of an exopolysaccharide from a probiotic bacterium[J]. Biotechnology Journal, 2008, 3(2).

[7]Yu Y , Wang C , Wang A , et al. Effects of various feeding patterns of Bacillus coagulans on growth performance, antioxidant response and Nrf2-Keap1 signaling pathway in juvenile gibel carp (Carassius auratus gibelio)[J]. Fish & Shellfish Immunology, 2017:75-83.

[8]宮秀燕韋明蔣秋斐,凝結芽孢桿菌對腸炎沙門氏菌感染肉雞生產性能和抗氧化功能的影響[J]. 中國畜牧雜志, 2015, 51(017):74-79.

[9]Benson K F , Redman K A , Carter S G , et al. Probiotic metabolites from Bacillus coagulans GanedenBC30 (TM) support maturation of antigen-presenting cells in vitro[J]. World Journal of Gastroenterology, 2012, 18(16):1875-1883.

[10]XU LFAN QZHUANG Yet alBzcillus coagulansenhance the immune function of theintestinal mucosa of yellow brolilersJ].Brazilian Journal of Poultry Science ,2017,19(1):115-122.

[11]Pan C Y , Wang Y D , Chen J Y . Immunomodulatory effects of dietaryBacillus coagulansin grouper (Epinephelus coioides) and zebrafish (Danio rerio) infected withVibrio vulnificus[J]. Aquaculture International, 2013, 21(5):1155-1168.


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