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技術分享 | 飼用凝結芽孢桿菌作用機理研究
凝結芽孢桿菌（Bacillus coagulans）作為一種新型飼用益生菌，可以通過生產工藝控制以芽孢形式存活而且菌體生長代謝能大量產乳酸，所以凝結芽孢桿菌益生菌產品穩定性好，益生作用突出，近年來在畜牧業中得到廣泛應用。目前對于凝結芽孢桿菌確切的作用機制還不清楚，學者們普遍認為益生菌發揮作用是一個多種代謝產物協同作用和腸道其他益生菌共同作用完成的，凝結芽孢桿菌的主要作用機理如下：
促進腸道健康和營養物質吸收
1.1改善血液生化指標
血液生化指標與機體的營養吸收、代謝和疾病密切相關，一定程度上可反映動物的健康狀況[1-3]。飼料中添加凝結芽孢桿菌能夠顯著提高血清總蛋白(TP)和白蛋白(ALB)含量，同時能夠使血清尿素氮(UN)顯著降低，血清TP和ALB升高，UN含量降低，表明機體內蛋白質和肽類物質得到很好的利用，所以凝結芽孢桿菌增強了腸道對碳水化合物、脂質營養物質和蛋白類物質的消化和吸收，可改善動物的生長性能。
1.2對消化酶的影響
內源酶是動物消化營養物質的基礎，添加凝結芽孢桿菌，動物血清中堿性磷酸酶活性和丙氨酸氨基轉移酶活性顯著提高。堿性磷酸酶是小腸消化吸收功能發生變化的標志酶之一，參與多種生理生化反應，而丙氨酸氨基轉移酶活性可反映肝細胞代謝營養物質的活躍程度[1][4]；另外凝結芽孢桿菌可以產生40多種動物內源性酶，提高腸道內源酶活性，這些腸道消化酶活性增加，促進了機體進一步分解飼料中復雜的營養物質，有利于提高動物對飼料相應營養物質的消化與吸收，從而提高日增重和降低料重比[5]。
1.3對血清抗氧化能力的影響
機體內過氧化產物的積累會引起脂質、蛋白質和核酸氧化損傷，而機體抗氧化能力的提高，也是腸道健康的一個重要表現[2][4]。凝結芽孢桿菌通過提高血清抗氧化酶類活性使機體的抗氧化能力（T-AOC）顯著提高，同時使脂質過氧化產物丙二醛（MAD）含量顯著降低。另外凝結芽孢桿菌本身也可以產生具有顯著抗氧化活性的胞外多糖，能有效保護機體免受氧化應激損傷， 這也是其可提高生產性能的一個重要原因[6]。
1.4 對腸道結構的影響
完整的腸道形態不僅是腸道健康、營養物質消化和吸收的必備條件，同時也是抵御外源有害物質入侵的結構保障。絨毛高度、絨窩深度及兩者比值是衡量小腸消化吸收功能的主要指標[7]。日糧中添加凝結芽孢桿菌能夠改善腸道的形態和健康，促進小腸絨毛的發育，使小腸絨毛變粗、變長或排列更加緊密，從而降低絨窩深度，使整個腸道絨毛高度與隱窩深度比值增大。這種小腸形態恰恰能夠更好地吸收營養物質，促進動物生長發育，進而提高日增重和降低耗料增重比[8-9]。
提高機體免疫力和抗病能力
凝結芽孢桿菌的發酵上清液和細胞壁中某些成分具有抑制活性氧、調節細胞因子和增強細胞吞噬能力的作用，能夠在腸道構成一道生物保護屏障，促進消化道黏膜發生免疫反應，從而提高腸道免疫能力[10-11]。此外，通過促進B淋巴細胞的增殖和免疫球蛋白的分泌提高體液免疫的水平和提高效應T淋巴細胞中腫瘤壞死因子的含量以防治一些特定病毒的感染。另外，凝結芽孢桿菌也可以通過增加吞噬細胞的活性，刺激機體分泌溶菌酶，提高胸腺、脾臟和胃腸等器官對病原微生物的抵抗能力和機體免疫能力。飼糧中添加凝結芽孢桿菌通過提高動物免疫器官指數，促進腸黏膜免疫因子的表達，或者是血清免疫細胞的增殖來提高機體的免疫能力，降低患病率、腹瀉率和死淘率，從而達到提高生產性能的目的[1-2]。
改善腸道菌群結構
動物腸道內菌群結構是一個復雜的“大家庭”，當腸道內有害菌“過量”并打破平衡狀態時，動物就會發病[10]。凝結芽孢桿菌主要通過三種方式調整腸道菌群。首先是消耗游離的氧，從而降低腸道內氧化還原電勢，促進有益菌的增殖而抑制有害菌的生長[12-13]；其次產生大量L-乳酸，降低動物腸道pH值,有效地抑制嗜堿性乃至中性致病菌的生長[10][14]；再次凝結芽孢桿菌會產生抑菌物質凝固素和Lactosporin。凝固素是一種大小為4612 Da的小肽類物質，其結構已經被解析出來，與片球菌素極為相似，具有較強的抑菌效果，可對鏈球菌、金黃色葡萄球菌等致病菌有拮抗作用[15]。Lactosporin 作為一種陰離子抗菌物質，可以使細胞內外質子形成動力勢差，導致病原微生物胞內蛋白質、核酸及肽多糖的代謝減弱，因而能對致病菌起到有效的抑制作用[16]。
綜上所述，當前的研究證明凝結芽孢桿菌能夠促進腸道健康和營養吸收、增強機體免疫力和維持腸道菌群平衡，從而提高動物生產性能。隨著人們對凝結芽孢桿菌作用機制的深入研究，必將為凝結芽孢桿菌產品開發和應用提供更多科學依據。
參考文獻
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