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腸酸寧®


腸酸寧菌株的發現

 

一次微生物課的野外采樣,一名云師大生命科學院的學生,在西雙版納原始森林中無意間拿回了一棵酸味很濃的腐爛野果;

后來,從這顆野果中分離出了一株產L-乳酸的菌株,根據16SrDNA 序列測定結果,結合其形態特征及生理生化性質,確定該菌株為凝結芽孢桿菌;

通過云師大生命科學院專家的進一步馴化、改良,該菌株的抗逆性、抗菌性、增殖能力等進一步提升,進而被開發為新一代微生態產品“腸酸寧”。

凝結芽孢桿菌(Bacillus coagulans),革蘭氏陽性,兼性厭氧,屬于硬(或厚)壁菌門、芽孢桿菌綱、芽孢桿菌目、芽孢桿菌科、芽孢桿菌屬;

1992年美國FDA批準的一種普遍認為安全的芽孢桿菌類乳酸菌;

我國食品藥品監督管理局(SFDA)于2005年批準作為人用整腸藥物;

我國農業部于2004年批準在飼料中添加。

 

腸酸寧菌株的主要特點

 

產抗菌凝結素

L-乳酸、乙酸

反硝化試驗為陽性

耐高溫、耐胃酸、耐膽鹽

胃內活化,30分鐘繁殖一代

產多種維生素、酶、氨基酸

在腸道內的定植保留期為7天左右

 

腸酸寧菌株的部分生物學特性

腸酸寧菌株可分解日糧中的多糖為寡糖,為乳酸桿菌、雙歧桿菌等提供營養來源,大多數的多糖、寡糖均可作為腸酸寧菌株的碳源,與其他細菌不同的是,腸酸寧菌株還可利用動物不能利用的木糖、阿拉伯糖等5碳糖及其聚合物;

腸酸寧菌株代謝產物有機酸組分分析:(按普通日糧構成制作菌株培養基,接種腸酸寧菌粉,進行搖床發酵24小時后測定發酵液中有機酸的組成)

有機酸

乳酸

乙酸

丙酸

丁二酸

含量(g/L

8.05

2.6

0.34

0.82

注:L-乳酸含量為2g/L時即可抑制有害菌,腸酸寧菌株在腸道缺氧條件下乳酸產量更高,按腸酸寧推薦用量在正常情況下所產L-乳酸可達到抑制有害菌的濃度。

腸酸寧菌株不產氣、不產吲哚;在普通飼料營養環境下易迅速增殖;反硝化試驗為陽性,可將池塘水體或動物腸道中的含氮化合物還原為分子氮N2或一氧化二氮(N2O

腸酸寧菌株可產40多種酶,這些酶包括葡萄糖異構酶、α-淀粉酶、木糖異構酶、支鏈淀粉酶、α-半乳糖苷酶、纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、過氧化物酶,以及多種蛋白酶、脂酶、核酸酶等,可以有效地緩解和消除腹脹、消化不良和食欲不振;

腸酸寧有效成分凝結芽孢桿菌能夠產多種維生素,如葉酸、煙酸、VB1VB2VB6VB12等,可促進宿主對蛋白質、鈣、鋅、鐵和維生素D的消化吸收和利用,可促進雙歧桿菌、乳酸桿菌等腸道有益菌增殖,同時還能提高機體抵抗力,具有良好的生理保健作用;

 

腸酸寧的抗逆性

 

◆ 耐 熱 性
腸酸寧菌株耐熱能力大于110℃,100℃高溫下處理10分鐘,存活率達99%85℃處理2小時或55℃處理60小時后,測定活菌數沒有降低。

◆ 過胃能力
腸酸寧菌株經人工胃液(PH1.4)處理2小時后的存活率為95.29%,雙歧桿菌存活率為5.20%,乳酸桿菌的存活率為5.50%

◆ 
腸酸寧菌株最高耐受膽鹽濃度為3.0%,豬小腸內膽鹽濃度一般在0.03%~0.3%的范圍, 該菌株能順利在小腸環境中發揮作用。

 

腸酸寧的抗菌機理

 

L-乳酸、乙酸的抗菌作用:

◆ 乳酸,又名2-羥基丙酸,酸度系數pka=3.86,與乙酸(pka=4.76)、丙酸(pka=4.87)、丁酸(pka=4.82)等小分子酸相比雖然均屬弱酸類,但其酸度系數值最小,相對而言其酸性最強,可更有效的降低腸道PH值,同時保護其他有機酸不被離解;

◆ 未解離的乳酸具有高脂溶性, 能融入細胞膜并以分子乳酸的形式滲透入特定腸道致病菌細胞質, 由于細菌細胞質的PH值相對較高,當非離解的乳酸通過細胞膜進入細胞質后,就發生離解使細胞質酸化并釋放酸性陰離子,從而起到殺菌、抑菌的作用,故而單純的低PH值環境并不一定有好的抑菌效果;

◆ 腸酸寧菌株可分泌乳酸和乙酸,乳酸乙酸混合使用的抑菌能力大于等量乙酸或乳酸的單獨使用,這是由于兩者混合后,乳酸除了其本身的抗菌作用外還降低了介質的pH值,這就減少了乙酸離解,使得更多非離解狀態的乙酸進人細菌細胞發揮抑菌作用。

◆ 不同酸對腸道微生物的控制效果的比較(乳酸安全性最高)
各種酸對不同細菌的抑制濃度:

不同酸

腸道菌

磷酸

乳酸

丙酸

丁酸

大腸桿菌

0.2%

0.2%

0.3%

0.3%

乳酸桿菌

0.3%

1.5%

1.0%

1.0%

安全范圍

0.2-0.3

0.2-1.5

0.3-1.0

0.3-1.0

酸濃度過高同樣會對有益菌群造成破壞,乳酸抑制大腸桿菌的濃度小于丙酸、丁酸,但對乳酸桿菌的抑制濃度遠大于其他酸,故乳酸的安全使用范圍最大。

 

凝結素的抗菌作用:

◆ 凝結素是一種由44個氨基酸殘基組成的蛋白質,屬于抗菌肽類,帶正電荷,具有陽離子的特性,含有兩性區或疏水區;凝結素在60℃能夠穩定90分鐘,在pH 48時保持穩定,不受淀粉酶、脂酶或有機溶劑的影響;

◆ 細菌的細胞膜含有磷脂,其細胞壁呈酸性,凝結素帶有正電荷的、高度保守的N端折疊片通過靜電反應,調節其與靶細胞表面的初始階段的結合;而具有疏水性或兩性的C端發卡樣結構域則穿透靶細胞的細胞膜中疏水性區域 ,從而導致靶細胞膜的滲漏而殺死細菌。

 

腸酸寧的綜合抗菌性

 

◆ 由于L-乳酸、乙酸、凝結素等的綜合作用,腸酸寧菌株對革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌均有抗菌作用,具有較廣泛的抗菌譜和良好的抗菌效果,腸酸寧可抑制下列病原微生物:大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、痢疾桿菌、變形桿菌、銅綠假單胞菌、產氣莢膜梭菌、艱難梭菌、幽門螺桿菌、布氏桿菌、白色假絲酵母、熱帶假絲酵母、表皮葡萄球菌、明竄珠菌、李斯特菌、足球菌、黑曲霉、EB皰疹病毒、酒球菌屬以及須毛癬菌等。

◆ 腸酸寧對大腸桿菌的抑制
將腸酸寧與大腸桿菌混合培養24h后,大腸桿菌活菌數從單獨培養時的108CFUml下降到103CFUmlpH下降至4.60,呈現明顯抑制作用。

培養方法

大腸桿菌活菌數、PH

培養時間(h

0

6

12

18

24

單獨培養

活菌數(CFU/ml

9.0×103

2.3×105

1.71×108

8.2×108

9.2×108

PH

6.32

6.33

6.3

5.74

5.48

混合培養

活菌數(CFU/ml

1.06×104

6.0×104

6.6×104

4.4×104

4.6×103

PH

6.28

5.2

4.69

4.63

4.6

 

◆ 腸酸寧對沙門氏菌的抑制
將腸酸寧與傷寒沙門菌混合培養,18h后傷寒沙門菌從單獨培養時的108CUFml下降至103CUFml24h后下降為0pH下降至4.90,呈現出極強的抑制作用。

培養方法

沙門氏菌活菌數、PH

培養時間(h)

0

6

12

18

24

單獨培養

活菌數(CFU/ml)

1.30×106

2.80×108

3.90×108

1.80×108

3.80×108

PH

6.65

6.45

5.8

5.7

5.5

混合培養

活菌數(CFU/ml)

1.20×106

2.20×107

1.00×105

1.00×103

0

PH

6.55

6.3

4.9

4.9

4.9

 

◆ 腸酸寧對銅綠假單胞菌(綠膿桿菌)的抑制
將腸酸寧與銅綠假單胞菌混合培養24h,銅綠假單胞菌活菌數從單獨培養的1010CFUml下降到101CFUmlpH下降至4.80,呈現明顯抑制作用。

培養方法

銅綠假單胞菌活菌數、PH

培養時間(h)

0

6

12

18

24

單獨培養

活菌數(CFU/ml)

4.80×104

3.60×107

1.07×108

1.98×109

1.01×1010

PH

6.68

6.68

6.76

7.62

8

混合培養

活菌數(CFU/ml)

4.80×104

2.43×107

1.60×108

1.74×106

2.00×101

PH

6.68

6.65

5.41

4.98

4.8

 

◆ 腸酸寧對痢疾桿菌的抑制
將腸酸寧與對痢疾桿菌混合培養24h,痢疾志賀菌活菌數從單獨培養時的108CFUml下降到103CFUmlpH下降至4.83,呈現明顯抑制作用。

培養方法

痢疾桿菌活菌數、PH

培養時間(h)

0

6

12

18

24

單獨培養

活菌數(CFU/ml)

7.49×103

1.49×105

2.13×106

7.10×107

5.90×108

PH

6.65

6.61

6.61

6.18

6.24

混合培養

活菌數(CFU/ml)

1.00×104

1.17×105

7.40×104

3.2×104

1.2×103

PH

6.6

5.78

4.81

4.8

4.83

 

L-乳酸的營養作用

 

◆ 乳酸存在兩種光學對映體L-乳酸和D-乳酸,動物只能分泌L-乳酸脫氫酶,故只能代謝L-乳酸,腸酸寧菌株在腸道中可分泌大量L-乳酸。

◆ L-乳酸的利用途徑——直接氧化供能是腸細胞的快速能量源
在氧充足的情況下,腸細胞及其他組織細胞攝取血液中的L-乳酸,在L-乳酸脫氫酶的作用下將乳酸轉化為丙酮酸;然后進入線粒體,被徹底氧化為水、二氧化碳。該過程中,儲存在乳酸中的能量被徹底釋放,參與生命活動。
乳酸+氧氣+ADP→二氧化碳++ATP

◆ L-乳酸的利用途徑——系腸道中丁酸產生菌的重要營養源
L-乳酸系腸道中丁酸產生菌的重要營養源,其不僅為丁酸的合成提供必要的營養,同時也促進丁酸產生菌的大量增殖。

◆ L-乳酸的利用途徑——經糖異生途徑生成葡萄糖和糖原
血液中L-乳酸濃度較高時,激活肝臟和骨骼細胞中的糖異生途徑,將大量乳酸轉化為葡萄糖,或是補充血糖的消耗,或是用于糖原的合成。

◆ L-乳酸的利用途徑——用于脂肪、丙氨酸等物質的合成
在肝臟細胞中,乳酸經由丙酮酸、乙酰輔酶A途徑轉變為脂肪酸、膽固醇、酮體和乙酸等物質,亦可經由丙酮酸,通過氨基酸轉換作用生成丙氨酸,參與蛋白質代謝。

 

腸酸寧的綜合優勢

 

腸酸寧菌株的抗逆性超過一般芽孢桿菌,具有耐制粒、耐存儲、耐胃酸、耐膽鹽等特性,可抵抗加工、存儲、使用中的各種破壞,安全抵達動物腸道發揮整腸作用;

由于L-乳酸、乙酸和抗菌凝結素等的綜合作用,其抗菌性優于普通乳酸菌類,具有較廣泛的抗菌譜以及更優良的抗菌效果;

腸酸寧在胃內活化,30分鐘繁殖一代,且在飼料營養環境下增殖較快,因而可以確保產生足夠的活菌,同時腸酸寧為兼性厭氧菌且對PH的適應范圍較廣,故菌群可分布至整個腸道,有利于對腸道全面的保護;

腸酸寧有效添加量遠低于普通芽孢桿菌,為普通芽孢桿菌的五至十分之一,同時其可利用木糖、阿拉伯糖等動物不能利用的五碳糖及其聚合物,不僅可相對減少對腸道中營養物質的消耗,而且可增加動物對日糧中木聚糖的利用;

腸酸寧菌株通過生物奪氧、降低腸道PH值、抑制有害菌、分解多糖為寡糖、為丁酸產生菌提供L-乳酸營養源等作用,綜合促進腸道有益菌群的增殖;

腸酸寧菌株可分解池塘水體或動物腸道中的含氮化合物,將其還原為分子氮N2或一氧化二氮(N2O,從而降低氨氮水平,避免氨氮對動物的危害;

L-乳酸可促進動物腸道的蠕動,增強腸動力,且凝結芽孢桿菌的表層蛋白具有保水性,可潤腸通便,同時腸酸寧對有害菌的抑制可降低腸道毒素,解除腸麻痹,從而對腸道功能失調造成的便秘有治療作用;

L-乳酸可直接向腸細胞提供能量促進腸黏膜的修復和發育,同時L乳酸可促進丁酸產生菌的產酸和增殖,故腸酸寧對動物腹瀉以及腸道炎癥的恢復有較好的改善作用。

 

腸酸寧對小豬的影響:

 

選三元雜保育出欄小豬60頭,A組為對照組不設重復,BC為試驗組各設3個重復,B組加腸酸寧(50億含量)100g/噸,C組加某產酶益生素1000g/噸,試驗期30天。

項目

組別

平均耗料量

kg/

平均增重

kg/

料肉比

A

42.33

17.42

2.43

B

42.13

19.52

2.16

C

41.20

17.75

2.32

試驗表明腸酸寧組平均增重以及料肉比顯著優于其他各組。

 

腸酸寧對肉仔雞生產性能的影響:

 

    選取出生重相近的1日齡白羽肉雞300只,分試驗組和對照組,每組三個平行,分別于同一大棚內地面養殖,試驗組腸酸寧有效成分凝結芽孢桿菌濃度為106cfu/g,試驗期49天:

組別

平均增重

采食量

料肉比

成活率

空白對照組

2120

4664

2.20

94.67%

腸酸寧試驗組

2375

4650

1.96

98.67%

從試驗數據來看,試驗組料肉比顯著下降,成活率明顯提高。

 

腸酸寧對池塘水質的影響:

 

選取水源一致的鄰近兩個養殖池塘,將各項氨氮指標調為一致,試驗組按凝結芽孢桿菌1×104cfu/ml的濃度加入腸酸寧,3天后測定水質情況(水溫23℃左右):

組別

氨氮

亞硝酸鹽氮

硫化氫

化學需氧量

可溶性總磷

各組初始值

1.32mg/L

0.66mg/L

5.92ug/L

14.55

2.25mg/L

對照組

1.40mg/L

0.61mg/L

5.84ug/L

15.32

2.17mg/L

試驗組

0.46mg/L

0.10mg/L

1.52ug/L

6.20

0.99mg/L

從試驗數據來看,腸酸寧有明顯改善水質的效果,可作為水質改良劑用于水產養殖。

 

腸酸寧的綜合效用

 

增加日增重、提高飼料利用率、降低養殖成本;

延長產蛋高峰期,改善蛋品質;

提高種禽受精率、孵化率;

提高反芻動物產奶量,降低隱性乳房炎的發生;

改善腸道功能,預防腸炎、便秘、腹瀉的發生;

增強動物免疫力、增強抗應激能力;

降低腸道、糞便中的氨濃度、改善養殖環境;

降低氨氮、亞硝酸鹽、硫化氫等,改善水環境。

 

腸酸寧的使用:

 

用法用量:

腸酸寧產品

使用情況

50CFU/克產品

推薦用量(克/噸全價料)

一般成年畜禽

60-100

一般幼齡畜禽

100-200

水產養殖

100-200

反芻動物

100-300

預防或緩解應激

100-200

母豬懷孕/泌乳期

100-200

仔豬斷奶期間

200-400

畜禽病后康復

200-400

畜禽飲水

1×106-107cfu/ml濃度配制,根據情況長期或階段使用

池塘水質改善

每畝100-200克,首次使用可加倍

 

使用建議:

長期性低劑量(60-100g/T)可增加畜禽日增重,提高飼料轉化率;

階段性中劑量(100-200g/T)可抗應激、防失衡;當動物受到各種應激侵襲時,穩定腸道正常菌群,加固動物自身免疫力;如母豬懷孕及泌乳期、調換飼料品種、接種疫苗前后、氣候突變、肉雞高密度飼養等等。

階段性高劑量(200-400g/T)可幫助畜禽快速建立腸道正常菌群,保護腸道黏膜,促進腸道絨毛發育或修復,提高機體免疫力;適用于斷奶仔豬飼養和畜禽病后康復。

 

與抗生素的配合:

芽孢狀態的腸酸寧,因芽孢的保護,對大多抗生素均不敏感;

活化以后的腸酸寧:

對磺胺類、多肽類(桿菌肽鋅、粘桿菌素、恩拉霉素、維吉尼亞霉素)、林可酰胺類(林可霉素)等抗生素敏感度低,可與之配合使用;

對大環內酯類(紅霉素、吉他霉素、泰樂菌素)、四環素類(土霉素、金霉素)、喹惡林類(喹乙醇、喹唏酮)、氨基糖苷類(新霉素、壯觀霉素、卡拉霉素)等敏感度中等,在低劑量添加時(如飼料中的常規保健劑量)可同時使用;

對青霉素類(青霉素、氨芐青霉素、阿莫西林、美洛西林)、頭孢類(頭孢氨芐、頭孢克洛、頭孢克肟、先鋒霉素)等高度敏感,應避免同時使用,使用時間須間隔2小時以上。

將腸酸寧分別添加到含保健劑量中敏抗生素(金霉素、新霉素、吉他霉素、土霉素等)的飼料中時,在動物糞中仍可檢出大量凝結芽孢桿菌,且菌落數量與未加抗生素的動物糞便菌落數無顯著差異,這說明中度敏感的抗生素在低劑量時對腸酸寧影響不顯著。

 

 

昆明三正生物科技有限公司

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