目前，可用于飼料添加劑領(lǐng)域工業(yè)化生產(chǎn)的菌種很多，我國(guó)農(nóng)業(yè)部（2008）公布的飼用微生物添加劑有16種。其中芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌是應(yīng)用最多的微生物添加劑菌種。芽孢桿菌由于穩(wěn)定性好、抗逆性強(qiáng)、復(fù)活率高，通過與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，抑制病原菌；提高機(jī)體的免疫機(jī)能，并提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等作用，調(diào)節(jié)消化道健康，增強(qiáng)動(dòng)物體的免疫功能，達(dá)到促進(jìn)目標(biāo)動(dòng)物的生長(zhǎng)、提高飼料的轉(zhuǎn)化率的目的。本文將簡(jiǎn)單介紹芽孢桿菌的生長(zhǎng)繁殖及其營(yíng)養(yǎng)和免疫的特點(diǎn)，以及作用機(jī)制的研究進(jìn)展。
一、芽孢形成、結(jié)構(gòu)和種類
某些細(xì)菌在生長(zhǎng)后期能夠形成一種特有的休眠狀態(tài)的細(xì)胞，稱為內(nèi)生孢子，亦稱芽孢。芽孢桿菌的芽孢直徑一般小于菌體直徑，圓形、橢圓形，為好氧細(xì)菌。芽孢的形成是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分等多方面的變化。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察研究的結(jié)果，表明芽孢的形成在結(jié)構(gòu)上主要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：核物質(zhì)融合成軸絲狀（桿狀）；在細(xì)胞中央或一端，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成隔膜包圍核物質(zhì)，產(chǎn)生一個(gè)小細(xì)胞；小細(xì)胞被原來的細(xì)胞膜包圍，生成前孢子。前孢子實(shí)質(zhì)上是一個(gè)被兩層同心膜包圍著的原生質(zhì)體。在光學(xué)顯微鏡下觀察未染色的活細(xì)菌，可以看到前孢子是一個(gè)清亮的、與菌體其他部分明顯不同的區(qū)域；前孢子再被多層膜包圍，如皮層、孢子衣等，最后成為成熟的芽孢，由于細(xì)胞壁的潰溶而釋放出來。
芽孢形成過程中在化學(xué)成分方面也發(fā)生很大變化。生芽孢的細(xì)胞大量吸收鈣離子并大量合成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中沒有的吡啶二羧酸。在成熟的芽孢中，芽孢原生質(zhì)體含有極高的吡啶二羧酸鈣，在新合成的、具有特殊化學(xué)構(gòu)造的外層（皮層和孢子衣，有時(shí)還有芽孢外壁）中也有這種物質(zhì)。芽孢的壁含有一種特殊的肽聚糖，所有芽孢基本上都一樣，但與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的細(xì)胞壁肽聚糖卻不一樣。同時(shí)，芽孢中還含有一些特殊的蛋白質(zhì)。
二、芽孢的特性
2.1芽孢桿菌的抗逆性
由于芽孢在結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分上均有別于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，所以芽孢也就具有了許多不同于營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞的特性。芽孢最主要的特點(diǎn)就是抗性強(qiáng)，對(duì)高溫、紫外線、干燥、電離輻射和很多有毒的化學(xué)物質(zhì)都有很強(qiáng)的抗性。同時(shí)，芽孢還有很強(qiáng)的折光性。在顯微鏡下觀察染色的芽孢細(xì)菌涂片時(shí)，可以很容易地將芽孢與營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞區(qū)別開，因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)細(xì)胞染上了顏色，而芽孢因抗染料且折光性強(qiáng)，表現(xiàn)出透明而無色的外觀。研究表明芽孢抗逆性的機(jī)制主要由于其含水量低（40％），含有耐熱的小分子酶類、富含大量特殊的吡啶二羧酸鈣和帶有二硫鍵的蛋白質(zhì)，以及具有多層次厚而致密的芽孢壁等原因，使得芽孢具有了抗逆性。自由存在的芽孢沒有明顯的代謝作用，只保持潛在的萌發(fā)力，稱為隱藏的生命。一旦環(huán)境條件合適，芽孢便可以萌發(fā)成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。
在孢子狀態(tài)下穩(wěn)定性好，能耐氧化；耐擠壓；耐高溫，能長(zhǎng)期耐高溫，如（如金）枯草芽孢桿菌一般在95℃下5分鐘89%能保持存活；耐酸堿，在酸性胃環(huán)境中能保持活性，可以耐唾液和膽汁的攻擊，加工成飼料后95%可在動(dòng)物體內(nèi)的可以萌發(fā)成營(yíng)養(yǎng)體。