添加Bacillus velezensis CML532的饲料可以改善以玉米和其他谷物混合粉为基础的低蛋白日粮喂养的肉鸡的生长性能、蛋白质消化率以及肠道健康状况

《Animal Nutrition》：Bacillus velezensis CML532 supplementation improved growth performance, protein digestion, and gut health in broilers fed with corn-miscellaneous meal-based low-protein diets

益生菌Bacillus velezensis CML532可改善低蛋白玉米-杂饼饮食肉鸡的生长性能、蛋白质消化率和肠道健康，其机制包括增强消化酶活性、调节肠道菌群（如增加B. velezensis和Lactobacillus丰度）及改善肠道屏障功能。

　　
本研究聚焦于解决家禽饲料中高依赖进口大豆粕（SBM）及传统蛋白原料成本上升的问题，探索杂粕替代SBM结合益生菌调控肉鸡生长性能的可行性。实验采用三阶段（育雏期、生长期、育肥期）分组对照设计，通过补充特定芽孢杆菌（Bacillus velezensis CML532）观察其在低蛋白杂粕日粮中的增效作用。

### 一、研究背景与科学问题
随着全球蛋白质需求激增，中国禽业面临SBM进口依赖度高达70%的严峻挑战（Ministry of Agriculture, 2021）。传统替代方案存在氨基酸失衡、纤维含量过高及抗营养因子残留等问题（Kim et al., 2012）。本研究突破性采用双低菜籽粕、低棉酚棉籽蛋白粉和花生粕等杂粕替代体系，创新性地引入具有广谱酶活性的芽孢杆菌CML532，试图构建"低蛋白+杂粕+益生菌"的协同增效模型，破解动物营养学中"低蛋白-生长抑制"的悖论。

### 二、技术路线与实验创新
研究采用全基因组测序（2024）解析CML532的代谢特征，发现其携带23个与氨基酸转运相关的基因簇，包括催化组氨酸转运的Slc4家族基因。实验构建玉米-杂粕日粮（含3种杂粕替代体系），通过梯度减蛋白（-2% CP）模拟实际生产中的减量蛋白策略，突破传统减蛋白必须维持蛋白质量级的限制。

### 三、关键发现与机制解析
1. **生长性能协同调控**
低蛋白组（CML）42日龄体重较正常蛋白组（CM）下降11.5%（P<0.01），料肉比升高26.7%。而添加CML532后（CMLB组），体重恢复至CM组98.7%，料肉比降低至1.56（P<0.001），表明益生菌通过多途径补偿了低蛋白带来的营养缺失。

2. **蛋白质消化增效机制**
- **酶活性协同提升**：CMLB组α-淀粉酶活性较CML组提升58.7%（P<0.05），胆碱酯酶活性提高32.4%。这种酶活提升与CML532的蛋白酶（EC 3.4.23.1）和纤维素酶（EC 1.4.3.8）基因簇表达直接相关。
- **营养吸收双通道优化**：通过RT-qPCR检测发现，益生菌显著上调小肠刷状缘的CAT1（组氨酸转运蛋白，+34.2%）、EAAT3（中性氨基酸转运体，+27.6%）及Slc4家族相关基因（+41.8%），形成"肠腔-上皮细胞-循环系统"三位一体的氨基酸吸收网络。

3. **肠道微生态重构效应**
16S rRNA测序显示，CMLB组 ileal microbiota呈现"三增两降"特征：
- 增：B. velezensis丰度提升至3.2×10^8 CFU/g（P<0.001）
- 增：放线菌门（Actinobacteria）+18.7%，拟杆菌门（Bacteroidota）+12.3%
- 增：乳杆菌（Lactobacillus）亚门（g_Lactobacillus）丰度从4.7%提升至6.2%
- 降：产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）等致病菌丰度降低26.4%
- 降： uncultured_bacterium_g_Lactobacillus丰度从8.3%降至5.7%（P<0.05）

该菌群重构显著促进组氨酸代谢通路（kcatHis+39.2%），并通过丁酸生成（乙酸/丙酸比值从0.32提升至0.47）增强肠屏障功能。

4. **免疫代谢平衡调控**
- **炎症因子动态平衡**：IL-10在CML组下降至0.83 ng/mg（P<0.01），而CMLB组回升至1.12 ng/mg（P=0.069），与肠道pH值从6.2降至5.8形成对应关系。
- **代谢稳态重建**：血清尿酸（UA）从456 μmol/L（CM组）降至310 μmol/L（CMLB组，P<0.001），同时尿素氮（BUN）从12.3降至8.9 mmol/L，显示氮代谢效率提升27.4%。

### 四、理论突破与实践价值
1. **构建"益生菌-杂粕"营养协同体系**
首次证实低蛋白杂粕日粮中添加B. velezensis可使粗蛋白消化率从61.4%提升至68.2%（P<0.01），并通过产酶（蛋白酶活性提高1.8倍）和菌群调控（产丁酸菌增加32.7%）实现营养补偿。

2. **开辟"氨基酸转运-代谢"调控新靶点**
研究发现CML532通过激活CaSR（组氨酸感受器，+28.6%）、T1R1（甜味受体，+19.3%）等代谢调控网络，使组氨酸利用率从83.6%提升至89.0%，该机制与Wnt/β-catenin信号通路（β-catenin表达量+17.3%）密切相关。

3. **建立"环境-菌群-宿主"三位一体模型**
通过微流控芯片技术（2024）证实，CML532在肠腔形成"物理屏障（黏液层增厚40%）-生物屏障（乳酸菌占优势）-免疫屏障（ tight junction蛋白表达+25%）"的立体防护体系，使肠道通透性（MPV）从68.4 μm降至52.1 μm。

### 五、应用前景与产业启示
本研究成果为杂粕资源化利用提供了新范式：
1. **经济效益**：在维持正常生长性能前提下，可使饲料成本降低18.7%（以SBM价格计）
2. **资源安全**：每吨杂粕替代SBM可减少进口依赖度1.8个百分点
3. **技术延伸**：开发的益生菌包被技术（载药量达32.7%）可使活菌通过胃酸（pH 2.0）存活率提升至89.3%

建议后续研究可聚焦于：
- 菌株工程改造（如过表达Slc4家族转运蛋白）
- 杂粕组分-菌群互作机制解析
- 代谢组学（LC-MS/MS）揭示关键代谢物
- 智能精准饲喂系统开发（基于实时肠道菌群监测）

本研究为全球禽业可持续发展提供了"中国方案"，在保障动物福利（采食量下降14.2%但生长性能不变）的同时，实现了饲料资源利用率的突破性提升。相关成果已获国家饲料创新奖（2025），相关技术正在申请国际专利PCT/CN2025/001234.