地衣芽孢杆菌文献综述

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1、地衣芽孢杆菌的研究进展应用生物科学一班，卜亚平，01142102 摘要：地衣芽孢杆菌在作用机理，饲料中应用，医药研究，环境污染防治研究，病虫害防治研究方面做一综述。关键词：地衣芽孢杆菌，作用机理，饲料，医药，环境污染，病虫害防治。 地衣芽孢杆菌为中生芽孢的革兰氏阳性需氧菌， 是芽孢杆菌中目前较具有应用潜力的菌种之一，具有调节动物微生态平衡，促进肠道有益菌生长，降低病原菌的数量，增加动物机体的抗病力，提高机体的免疫功能。在自然界分布非常广泛, 生理特性丰富多样 , 是土壤和植物微生态优势种群之一。它可产生多种抗生素, 包括脂肽类、肽类、磷脂类、多烯类、氨基酸类、核酸类物质, 对多种动、植物及人类

2、病原菌起到很好的抑制作用。而且芽孢杆菌还具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性 1 。因此, 芽孢杆菌被广泛应用于医药、农药、食品、饲料加工、环境污染治理等各个行业。本文就地衣芽孢杆菌在作用机理，饲料中应用，医药研究，环境污染防治研究，病虫害防治研究方面做一综述。地衣芽孢杆菌( Bacillus licheniformis) 是芽孢杆菌中较具应用潜力的菌种之一。近年来, 国内外对于地衣芽孢杆菌各方面应用的报道日益增多。在医药、饲料加工、农药等行业 , 取得了较好的研究成果。根据文献显示, 关于地衣芽孢杆菌的专利有: 用地衣芽孢杆菌生产生物农药的方法; 地衣芽孢杆菌新菌株及其微生态制剂; 地衣芽孢

3、杆菌 T1 菌株的术, 改变地衣芽孢杆菌 NCIB8061 a- 淀粉酶的耐温性和耐酸性酶的性质等。1地衣芽孢杆菌的生物学特性 地衣芽孢杆菌是兼性厌氧菌，属于益生菌。细胞形态排列呈杆状，单生，细胞内无聚PHB颗粒芽孢形态，产生近中生的椭圆形芽孢，孢囊稍膨大；在肉质培养基上菌落为扁平，边缘不整齐，白色，表面皱褶，24小时后菌落直径3mm，适生长温度大约为 50但也能在更高的温度下存活。 酶分泌的最适温度为37。 可能以孢子形式存在， 从而抵抗恶劣的环境；在良好环境下，则可以生长态存在。 地衣芽孢杆菌是我国农业部 2003 年 3l8 号公告批准使用的饲料级菌株之一。 与传统的益生菌、双歧杆菌和乳

4、酸菌相比， 地衣芽孢杆菌的活菌成分是芽孢休眠体，并具有耐高温、耐干燥、耐酸性、耐胆盐和人工胃液等特点 23，不能定植于动物消化道2地衣芽孢杆菌的作用机理2.1拮抗有害微生物生物 氧 地衣芽孢杆菌为需氧菌，在生长菌过程中消耗大量的氧气， 使得肠道内氧气浓度降低，为肠道内的生理性厌氧菌，如双歧杆菌、乳酸杆菌、消化链球菌、类杆菌等菌的生长繁殖创造有利条件。 同时使得需氧的有害病原菌 （如大肠杆菌） 的生长由于缺氧受到抑制。 通过支持生理性厌氧菌的增殖，抑制致病菌的生长，使菌群失调得以调整，使肠道功能得以恢复，最终使胃肠道的微生态体系处在健康平衡的状态， 动物的免疫力得到提高 45。生物拮抗 体外试验

5、表明，地农芽孢杆菌对葡萄球菌、白色念珠菌有很强的拮抗作用。地衣芽孢杆菌在生长代谢过程能产生多种抗菌物质，如短杆菌肽、枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素和头孢菌素 C 等。 因此，其对常见的致病性大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌均有较强的抑制作用。2.2产生多种酶，调节动物营养代谢在生长过程中，可分泌蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等多种有助于消化吸收的酶类，此外，在降低和消除抗营养因子上也发挥了重要作用。 地衣芽孢杆菌DSM13 含有高度保守的蛋白分泌系统，没有聚酮体合成体系，但能形成脂肽性地衣素。已经确定的胞外酶有淀粉酶、-半乳糖苷酶、纤维素酶、几丁质酶、果聚糖酶、麦芽糖淀粉酶、多聚糖降解酶、碱性蛋白酶、

6、锌蛋白酶等。 目前，已经从地衣芽孢杆不同菌株中克隆出的有关重要酶编码基因有：青霉素酶、-淀粉酶 、果胶裂解酶、多酚氧化酶、-谷氨酰转肽酶、-1，3-1，4-葡聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶、-半乳糖苷酶 、 碱性磷酸酶等编码基因67。 这些酶具有降解饲料中复杂碳水化合物，如果胶、葡聚糖、纤维素等。地衣芽孢杆菌在一定条件下能产生抗逆性内生孢子，可以产生脂肽类、肽类、磷脂类、多烯类和氨基酸类等多种抗生素， 对多种病原菌起到很好的抑制作用。 地衣芽孢杆菌同时能产生多种营养物质，如维生素、氨基酸、有机酸、促生长因子等，参与动物机体新陈代谢， 为机体提供营养物质82.3提高机体免疫功能 地衣芽孢杆菌生长条件要

7、求低，繁殖快，能迅速定植在肠黏膜上，在短时间内成为肠道的优势菌群。 能调节动物肠道菌群平衡，改善肠道微生态环境，促进动物生长、减少动物肠道疾病的发生，提高动物机体的抗病力；同时其还具有免疫抑制、 竞争性吸附及合成抑菌物质等多方面的作用。 地衣芽孢杆菌能刺激动物免疫器官的生长发育，激活淋巴细胞，提高免疫球蛋白和抗体水平，增强细胞免疫和体液免疫功能，提高机体免疫力9。 有试验发现，仔兔饲喂地衣芽孢杆菌 20 d 及 40 d 后， 其免疫器官生长发育较对照组迅速，成熟快，并且胸腺、脾脏重量等显著提高10，11。 刘克琳12和李福彬13用地衣芽孢杆菌制剂饲喂肉鸡，结果肉鸡中枢免疫器官生长迅速，成熟快

8、，免疫器官内组织细胞发育正常和免疫功能的成熟程度高，血中T淋巴细胞值亦较对照组高。地衣芽孢杆菌的免疫促进作用的机理是：口服芽孢杆菌后，其作用于肠道集合，作用于肠道集合淋巴结的抗原结合位点或通过调整动物的微生物菌群，尤其是增加双歧杆菌菌群数量，从而间接地发挥免疫赋活的作用， 提高机体的局部或整体防御功能，从而达到抗应激、防病和抗病的作用。2.4促进动物器官生理机能成熟并改善动物生理状态研究表明，地衣芽孢杆菌具有促进动物道结构和机能成熟的作用。陈家祥等和李福彬报道14,15，在鸡肉饲料添加不同水平的地衣芽孢杆菌后，发现长绒毛高度增高，隐藏深度降低，肠粘膜厚度增加，说明地衣芽孢杆菌有保护肠粘膜，促进

9、绒毛生长和改善肠道结构的作用。符运勤研究后发现后背牛日粮中添加地衣芽孢杆菌及复合菌，可以改变瘤胃内环境参数，增加后备牛瘤胃优势菌群的种类，促进瘤胃纤维分解菌的定植和生长16。以上研究的发现，为阐明地衣芽孢杆菌促进幼龄动物生长，提高增重和饲料利用率提供生理学理论依据。2.5改善环境地衣芽孢杆菌可通过抑制革兰氏阴性菌的生长繁殖，降低革兰氏阴性菌所产生的脲酶活性，从而降低脲酶对粪便中含氮物质的分解，导致氨气产生量减少，提高含氮物质的消化吸收率，降低粪氮含量，抑制大肠杆菌的活动，扭转蛋白质转化为胺和氨，使粪便和尿液中氨的浓度下降，发挥除臭功能。张西雷（2010）通过实验验证了地衣芽孢杆菌能有效降低鸡的

10、氨气排放，净化禽兽舍内空气。刘朝阳（2007）研究发现地衣芽孢杆菌可降解水体中的有机碎屑，减少氨氮，亚硝酸盐，硫化氢等有毒有害物质，起到优化养殖环境，促进水环境生态良性循环等功能。17曹煜成（2005）结果表明，施用地衣芽孢杆菌De株可在一定程度上使水体环境和养殖生产性能得到优化，提高养殖草鱼的成活率，显著降低水体透明度及水中氨氮，硝酸盐含量，使水体PH，溶解氧有利于草鱼的生长18。3地衣芽孢杆菌在饲料中的应用根据我国农业部公布的结果, 允许饲用的芽孢杆菌菌种有枯草芽孢杆菌 ( Bacillus subtilis) 、纳豆芽孢杆菌 ( Bacillus natto) 、蜡样芽孢杆菌( Baci

11、lluscereus) 、凝结芽孢杆菌( Bacillus coagulans) 、缓慢芽孢杆菌 ( Bacillus lentus) 、地衣芽孢杆菌、短小芽孢杆菌( Bacillus pumilus) 等 12 种。3.1芽孢杆菌在饲料中使用的必要性芽孢杆菌能调节饲养动物肠道菌群平衡，改善胃肠道微生态环境，有效维持畜禽健康状态，提高其免疫力、抗病能力和抗应激能力; 提高饲料消化率，促进饲料养分吸收和利用，缓解饲料原料短缺与日益增长的饲料产量的矛盾，降低养殖成本，提高经济效益; 有效避免抗生素和重金属滥用导致的各种养殖问题 促进养殖业健康发展 。地衣芽孢杆菌属于芽孢杆菌属，属好氧有益菌，以内生

12、孢子形式存在，其典型特点是抗逆性强、耐酸、耐盐及耐高温，但产酸性能差。因此试验项目将筛选到的高产酸性能地衣芽孢杆菌株为对象，进行高效发酵工艺、组合配套及应用技术等研究，高产酸性能地衣芽孢杆菌应用在畜牧养殖业中，不仅能解决乳酸菌抗逆性差的问题，还能弥补一般芽孢杆菌不产酸的缺点。枯草芽孢杆菌具有高产蛋白酶特性，产生的蛋白酶具有良好的抗逆性，广泛的 pH 条件下具有高酶活表现的特性。随着饲料工业的快速发展，饲料原料的短缺特别是蛋白资源的短缺已经成为困扰饲料厂的重要问题，蛋白饲料原料价格快速上升，影响到饲料工业的平稳高效发展。我国每年被迫进口大量大豆以满足饲料豆粕需求，影响到我国农民种粮积极性。高产蛋

13、白酶枯草芽孢杆菌在饲料中的应用，可提高饲料中粗蛋白在动物肠道中的消化和吸收，提高蛋白资源的吸收和利用，提高饲料营养价值，缓解蛋白原料短缺，维护我国农业健康大力发展生物技术，我国将生物技术安全发展作为国家新兴发展战略产业，推动生物技术领域的全面发展。依据我国国家政策的支持和发展重心，研究低成本高效微生态饲料添加剂具有时代特征，符合国家产业发展方向和当前畜牧业发展需求，具有未来发展和应用前途的潜力。我国饲用微生态制剂的需求迅速增长，呈现出广阔的市场发展前景，饲料工业和畜牧养殖业对微生态制剂的需求呈爆发式增长，2012 年，中国微生态制剂销量约为 15 万t，市场规模 39 40 亿元; 至 201

14、5 年，中国微生态制剂需求量增至 20 万 t，市场规模 53 55 亿元，市场前景非常广阔，潜力巨大44。3.2研究现状与发展趋势地衣芽孢杆菌是中华人民共和国农业部公告第1126 号公布 饲料添加剂品种目录( 2008) 批准使用的饲料级菌株之一。地衣芽孢杆菌属于能产生芽孢的兼性厌氧微生物。菌体繁殖速度快及抗逆性强，能分泌蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶及多种氨基酸。地衣芽孢杆菌治疗下痢和腹泻的效果很好，是制造微生态制剂的理想菌株。地衣芽孢杆菌可通过促进肠道优势菌群的生长进一步提高营养物质的消化和吸收，具有明显促生长作用和降低料重比的功能，作为医药的研究较为成熟，已经形成较完整的生产工艺，且其医药商品

15、整肠生的应用也较成熟。枯草芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在，孢子进入动物肠道后，在肠道上部能迅速复活并分泌活性很强的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶，有助于植物性饲料中某些复杂的糖类降解，产生具有颉颃肠道致病菌的多类物质，同时通过生物夺氧消耗肠道内的氧气形成厌氧环境，有利于持肠道生态平衡45。3.3作用机制芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在。孢子进入动物肠道后, 在肠道上部能迅速复活并分泌活性很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶, 有助于降解植物性饲料中某些复杂的碳水化合物, 产生具有拮抗肠道致病菌的多种物质; 同时通过生物夺氧消耗肠道内的氧气造成厌氧环境, 肠道原籍优势菌大多属厌氧菌 , 而有害菌和外来菌多

16、为需氧菌 , 从而有利于维持肠道生态平衡19 。3.4 国内外研究动态目前国内外研究表明, 地衣芽孢杆菌有很强的生命活力、具备产生各种酶的能力, 而且有耐高温、耐酸碱、耐挤压等特性, 饲料加工过程对其损失小。进入 21 世纪以来,关于地衣芽孢杆菌在饲料工业上的应用研究较多。3.4.1 在养禽业中的应用 牛天贵通过试验发现, 芽孢杆菌的发酵上清液能降低蛋黄中的胆固醇含量, 且胆固醇发酵液添加量的增加而减少。卜祥斌等 20 通过在肉鸡日粮中添加沸石粉、低聚木糖和地衣芽孢杆菌试验 ,发现此配方能提高肉鸡生产性能, 且效果优于沸石粉、低聚木糖单独添加或二者联合添加。地衣芽孢杆菌有望成为鸡饲料的良好添加剂。3.4.2在养牛业中的应用周振峰21 报道, 在奶牛饲料中添加地衣芽孢杆菌制剂能增强奶牛抵抗热应激的能力