枯草芽孢杆菌微生态制剂发酵研究进展

 1微生态制剂

微生态制剂历经数十年发展，作为促生长饲料添加剂替代抗生素具有很大潜力。1994 年在德国召开会议，将微生态制剂定义修订为：是含活菌和/或死菌包括其组分和产物的细菌制品，经口或其他黏膜途径投入，旨在改善黏膜表面微生物或酶的平衡，或者刺激特异性或非特异性免疫机制。微生态制剂作用机理包括调节胃肠道微生态平衡、增强机体免疫性能、合成各种有益的物质，从而对动物健康生长起到促进作用。 

对于微生态制剂菌种的选择，除考虑其对宿主生长是否有利外，还需考虑其安全性及对环境的适应性，特别是耐热耐酸性和耐胆汁盐等对不良环境的耐受性，使菌种能通过胃进入肠道后仍保持活性，从而在指定位点存活并发挥作用[7]。微生态制剂常用菌种及特点见表 1

2 枯草芽孢杆菌微生态制剂

枯草芽孢杆菌属于需氧菌，进入肠道后可以消耗肠道内氧气，造成低氧环境，有利于厌氧菌的生长，从而调节肠道微生态平衡；并且枯草芽孢杆菌代谢产物中含有蛋白酶、淀粉酶等酶类，有助于提高饲料转化率，便于动物吸收利用；枯草芽孢杆菌还可以刺激动物的免疫器官，增强机体免疫能力。更重要的是，枯草芽孢杆菌可产生芽孢。芽孢具有极强的抗逆性，能经受多种环境，包括高温、紫外线、多种溶剂、酸、碱、酶和烷基化试剂等刺激，使得其在通过干燥、制剂等生产过程和经过胃环境后仍保持活性及在贮藏期内有较高的稳定性。因此，枯草芽孢杆菌微生态制剂具有广阔的发展空间，且提高芽孢率是改善其产品品质的重要途径。 

3 枯草芽孢杆菌微生态制剂的研究

3.1菌株筛选

枯草芽孢杆菌菌株选育 高活性枯草芽孢杆菌菌株是保证微生态制剂品质的重要前提。枯草芽孢杆菌筛选可依据形态特性、产酶能力、抑菌能力和抗逆性分析等方法在动物肠道、土壤等环境中分离，并进行分子生物学及生理生化鉴定，以挑选出益生性能优良的菌株。

3.2发酵工艺 

有效生物量是表征微生态制剂品质的重要指标。如何获得有效生物量更高的产品是饲用微生态制剂生产中的核心问题。目前，应用于微生态制剂生产的发酵工艺主要有 3 种：液态发酵、固态发酵和液固两相发酵，其内涵及特点见表 2。 

3.3提高芽孢率工艺优化

活菌数和芽孢率是表征枯草芽孢杆菌微生态制剂品质的两个重要参数。优化培养基和发酵过程，提高枯草芽孢杆菌活菌数和芽孢率，是微生态制剂生产过程的重要目标[46-47]。 两段式发酵 枯草芽孢杆菌营养体细胞生长和芽孢形成所需的最佳环境不同，芽孢往往在不利于菌体生长的严峻环境中更易产生，因而两段式发酵是提高枯草芽孢杆菌活菌数和芽孢率的有效手段。即在第一阶段构建适宜菌体快速生长的最佳环境，促进产生更多的菌体；第二阶段改变条件，在有助于芽孢形成的最佳环境下诱导芽孢形成[51]。Zhang 等[52]采用两段式培养优化枯草芽孢杆菌芽孢形成，通过单因素和正交试验分析指出初始葡萄糖浓度是影响芽孢形成的显著因素，并对两段发酵的温度、转速、pH进行了优化，芽孢率较优化前提高 1.43 倍。我们[53]对枯草芽孢杆菌固态发酵进行了两段式发酵研究，并从基质特性及微生物生长代谢角度探究了两段式发酵对菌体生长及芽孢形成的影响机制，发现两段式发酵过程中固态培养基性质得以改善，微生物对培养基中葡萄糖的利用效果加强，同时培养基中产生更多适合微生物生长代谢的有效空间；结果显示，优化后的两段式发酵中，微生物生长受到刺激，

衰退期延迟，芽孢率增大，从而有效提升芽孢数量，改善微生态制剂品质。综上，两段式发酵培养符合芽孢杆菌的生长特点，对提高活菌数和促进芽孢形成均有积极作用。 

3.4 干燥过程 

干燥是微生态制剂发酵的重要后处理环节，对于保证菌剂稳定性、后续贮存及运输具有重要意义。干燥通常需采用高温、真空、冷冻、辐射等方式进行[54]，而这些干燥方式对枯草芽孢杆菌生长环境而言均比较严峻。因此，干燥很有可能影响芽孢形成，进而影响微生态制剂品质。

3.5微生态制剂的应用