技术分享 | 饲用凝结芽孢杆菌作用机理研究
技术分享 | 饲用凝结芽孢杆菌作用机理研究
凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）作为一种新型饲用益生菌，近年来在畜牧业中得到广泛应用。本文将从多个角度探讨其作用机理，揭示其在改善动物健康和生产性能方面的科学依据。
凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans）作为一种新型饲用益生菌，可以通过生产工艺控制以芽孢形式存活而且菌体生长代谢能大量产乳酸，所以凝结芽孢杆菌益生菌产品稳定性好，益生作用突出，近年来在畜牧业中得到广泛应用。目前对于凝结芽孢杆菌确切的作用机制还不清楚，学者们普遍认为益生菌发挥作用是一个多种代谢产物协同作用和肠道其他益生菌共同作用完成的，凝结芽孢杆菌的主要作用机理如下：
改善血液生化指标
血液生化指标与机体的营养吸收、代谢和疾病密切相关，一定程度上可反映动物的健康状况[1-3]。饲料中添加凝结芽孢杆菌能够显著提高血清总蛋白 (TP) 和白蛋白 (ALB) 含量，同时能够使血清尿素氮 (UN) 显著降低，血清 TP 和 ALB 升高， UN 含量降低，表明机体内蛋白质和肽类物质得到很好的利用，所以凝结芽孢杆菌增强了肠道对碳水化合物、脂质营养物质和蛋白类物质的消化和吸收，可改善动物的生长性能。
对消化酶的影响
内源酶是动物消化营养物质的基础，添加凝结芽孢杆菌，动物血清中碱性磷酸酶活性和丙氨酸氨基转移酶活性显著提高。碱性磷酸酶是小肠消化吸收功能发生变化的标志酶之一，参与多种生理生化反应，而丙氨酸氨基转移酶活性可反映肝细胞代谢营养物质的活跃程度[1][4]；另外凝结芽孢杆菌可以产生 40 多种动物内源性酶，提高肠道内源酶活性，这些肠道消化酶活性增加，促进了机体进一步分解饲料中复杂的营养物质，有利于提高动物对饲料相应营养物质的消化与吸收，从而提高日增重和降低料重比[5]。
对血清抗氧化能力的影响
机体内过氧化产物的积累会引起脂质、蛋白质和核酸氧化损伤，而机体抗氧化能力的提高，也是肠道健康的一个重要表现[2][4]。凝结芽孢杆菌通过提高血清抗氧化酶类活性使机体的抗氧化能力（T-AOC）显著提高，同时使脂质过氧化产物丙二醛（MAD）含量显著降低。另外凝结芽孢杆菌本身也可以产生具有显著抗氧化活性的胞外多糖，能有效保护机体免受氧化应激损伤， 这也是其可提高生产性能的一个重要原因[6]。
对肠道结构的影响
完整的肠道形态不仅是肠道健康、营养物质消化和吸收的必备条件，同时也是抵御外源有害物质入侵的结构保障。绒毛高度、绒窝深度及两者比值是衡量小肠消化吸收功能的主要指标[7]。日粮中添加凝结芽孢杆菌能够改善肠道的形态和健康，促进小肠绒毛的发育，使小肠绒毛变粗、变长或排列更加紧密，从而降低绒窝深度，使整个肠道绒毛高度与隐窝深度比值增大。这种小肠形态恰恰能够更好地吸收营养物质，促进动物生长发育，进而提高日增重和降低耗料增重比[8-9]。
凝结芽孢杆菌的发酵上清液和细胞壁中某些成分具有抑制活性氧、调节细胞因子和增强细胞吞噬能力的作用，能够在肠道构成一道生物保护屏障，促进消化道黏膜发生免疫反应，从而提高肠道免疫能力[10-11]。此外，通过促进 B 淋巴细胞的增殖和免疫球蛋白的分泌提高体液免疫的水平和提高效应 T 淋巴细胞中肿瘤坏死因子的含量以防治一些特定病毒的感染。另外，凝结芽孢杆菌也可以通过增加吞噬细胞的活性，刺激机体分泌溶菌酶，提高胸腺、脾脏和胃肠等器官对病原微生物的抵抗能力和机体免疫能力。饲粮中添加凝结芽孢杆菌通过提高动物免疫器官指数，促进肠黏膜免疫因子的表达，或者是血清免疫细胞的增殖来提高机体的免疫能力，降低患病率、腹泻率和死淘率，从而达到提高生产性能的目的[1-2]。
动物肠道内菌群结构是一个复杂的“大家庭”，当肠道内有害菌“过量”并打破平衡状态时，动物就会发病[10]。凝结芽孢杆菌主要通过三种方式调整肠道菌群。首先是消耗游离的氧，从而降低肠道内氧化还原电势，促进有益菌的增殖而抑制有害菌的生长[12-13]；其次产生大量L-乳酸，降低动物肠道pH值,有效地抑制嗜碱性乃至中性致病菌的生长[10][14]；再次凝结芽孢杆菌会产生抑菌物质凝固素和Lactosporin。凝固素是一种大小为4612 Da的小肽类物质，其结构已经被解析出来，与片球菌素极为相似，具有较强的抑菌效果，可对链球菌、金黄色葡萄球菌等致病菌有拮抗作用[15]。Lactosporin 作为一种阴离子抗菌物质，可以使细胞内外质子形成动力势差，导致病原微生物胞内蛋白质、核酸及肽多糖的代谢减弱，因而能对致病菌起到有效的抑制作用[16]。
综上所述，当前的研究证明凝结芽孢杆菌能够促进肠道健康和营养吸收、增强机体免疫力和维持肠道菌群平衡，从而提高动物生产性能。随着人们对凝结芽孢杆菌作用机制的深入研究，必将为凝结芽孢杆菌产品开发和应用提供更多科学依据。
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