[科普中国]-枯草芽孢杆菌

枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis），是芽孢杆菌属的一种，CAS号68038-70-0。单个细胞0.7～0.8×2～3微米，着色均匀。无荚膜，周生鞭毛，能运动。革兰氏阳性菌，可形成内生抗逆芽孢，芽孢0.6～0.9×1.0～1.5微米，椭圆到柱状，位于菌体中央或稍偏，芽孢形成后菌体不膨大。生长、繁殖速度较快，菌落表面粗糙不透明，污白色或微黄色，在液体培养基中生长时，常形成皱醭，是一种需氧菌。1

可利用蛋白质、多种糖及淀粉，分解色氨酸形成吲哚。在遗传学研究中应用广泛，对此菌的嘌呤核苷酸的合成途径与其调节机制研究较清楚。广泛分布在土壤及腐败的有机物中，易在枯草浸汁中繁殖，故名。2

有的菌株是α-淀粉酶和中性蛋白酶的重要生产菌；有的菌株具有强烈降解核苷酸的酶系，故常作选育核苷生产菌的亲株或制取5'-核苷酸酶的菌种。3

主要特性枯草杆菌是芽孢杆菌属的一种, 广泛分布在 土壤及腐败的有机物中, 易在枯草浸汁中繁殖而 得名。该菌单个细胞为 ( 0. 7 ～ 0. 8)μm× ( 2 ～ 3)μm , 着色均匀。无荚膜, 有鞭毛, 能活 动, 革兰氏染色为阳性, 芽孢 ( 0. 6 ～ 0. 9)μm ×( 1. 0～ 1. 5)μm , 位于菌体中央或稍偏, 芽 孢形成后菌体不膨大。菌落表面粗糙不透明, 污 白色或微黄色, 在液体培养基中生长时常形成皱 壁, 为需氧型细菌。可以利用蛋白质、 多种糖, 分解色氨酸。其中枯草杆菌 B. s u b t i l i s在生物防 治上很具有潜力, 在温度和通气等适宜条件下, 幼龄细胞中大量形成芽孢。另外, 枯草杆菌生长 速度快, 对营养要求比较低, 能高效分泌许多蛋 白及代谢产物, 且其不会产生毒素, 是一种无致 病性的安全微生物。在医药卫生食品等方面用途 很广。在微生物实验中, 常用检测观察枯草杆菌 的培养基配方:1 L蒸馏水 +20 g葡萄糖 +15 g 蛋白胨 +5 g 氯化钠 +0. 5 g牛肉膏 +20 g琼脂 。 4

枯草芽孢杆菌具有孢子休眠期、生殖生长期两个生长时期，枯草芽孢杆菌会在生长环境恶劣、营养物质缺乏等不适宜的环境下进入孢子休眠期，并且形成具有极强抗逆作用、在高温、酸碱等极性环境下亦可生存的芽胞，从而适应环境得以生存。一旦环境变得适宜生长、营养充足，芽胞会自动进入生殖生长期，芽胞重新生长为枯草芽孢杆菌。1

主要作用

1．枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。4

2．枯草芽孢杆菌迅速消耗肠道中的游离氧，造成肠道低氧，促进有益厌氧菌生长，间接抑制其它致病菌生长。4

3．刺激动物（人体）免疫器官的生长发育，激活T、B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，提高群体免疫力。4

4．枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类，在消化道中与动物体（人体）内的消化酶类一同发挥作用。4

5．能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素，提高动物体（人体）内干扰素和巨噬细胞的活性。4

6. 枯草芽孢杆菌对特殊菌体进行促芽孢和微胶囊包被处理，在芽孢状态下稳定性好，能耐氧化；耐挤压；耐高温，能长期耐60°C高温，在120°C温度下能存活20分钟；耐酸碱，在酸性胃环境中能保持活性，可以耐唾液和胆汁的攻击，是微生物中可100%直达大小肠的活菌。5

作用机制竞争作用枯草芽孢杆菌的竞争作用主要包括营养竞争和空间位点竞争两个方面。枯草芽孢杆菌在空间位点竞争上占更多优势，即在动物组织表面或植物体内及植物生长的土壤中快速、大量繁衍和定植，有效地阻止病原微生物的繁殖，干扰植物病原微生物对植物侵染，破坏病原微生物在植物上的定殖，从而达到抑菌控病效果。1

溶菌作用枯草芽孢杆菌可以吸附在病原真菌的菌丝上，伴随菌丝共同生长，生长过程中会产生溶菌物质，从而消解菌丝体。一般会致使菌丝断裂、解体或细胞质消解；或者是次生代谢产物会溶解病原菌孢子的细胞壁，导致细胞壁穿孔、产生畸形等。1

产生抗菌物质产生能够抑制细菌、病毒、真菌和病原体的生长的抗生素类物质，这些抗菌物质以磷脂类、氨基糖类、肽类和脂肽类等抗生素为主。其中，脂肽类抗生素是枯草芽孢杆菌最重要的抗菌物质。1

生物夺氧枯草芽孢杆菌为革兰氏阳性需氧菌，其能够迅速消耗动物体肠道内的游离氧，从而有效提高营养物质的利用效率。枯草芽孢杆菌还能够分泌淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、和纤维素酶等多种内源酶，为动物提供大量的内源酶，在一定程度上能弥补动物体内内源酶的不足。1

模式菌株来源中国普通微生物菌种保藏管理中心，枯草芽孢杆菌枯草亚种（Bacillus subtilis subsp. subtilis）保藏编号：CGMCC 1.3358

水上形态在枯草杆菌丰富的水体里，水的表面张力比较小，可以在吹出来的泡泡的小圈上形成一层膜。6

应用范围水产养殖枯草芽孢杆菌对水产养殖中的弧菌、大肠杆菌和杆状病毒等有害微生物有很强的抑制作用,能分泌大量几丁质酶,分解养殖池中的有毒有害物质,净化水质,同时能分解池中的残饵、粪便、 有机物等,具有很强的清理水中垃圾小颗粒的作用。枯草芽孢杆菌也被广泛应用在饲料中，它具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，能促进饲料中营养素的降解，使水产动物对饲料的吸收利用更加充分。7

枯草芽孢杆菌可以减少对虾病害发生，可以大大提高对虾产量，从而提高经济效益，生物环保，刺激水产动物免疫器官的发育，增强机体免疫力；减少对虾病害发生，明显提高对虾产量，从而提高经济效益，净化水质，无污染，无残留。8

植物抗病枯草芽孢杆菌通过成功定殖至植物根际、体表或体内，与病原菌竞争植物周围的营养，分泌抗菌物质以抑制病原菌生长，同时诱导植物防御系统抵御病原菌入侵，从而达到生防的目的。枯草芽孢杆菌主要可以抑制由丝状真菌等植物病原菌所引起的多种植物病害。现报道的从作物的根际土壤、根表、植株及叶片上分离筛选出的枯草芽孢杆菌菌株对不同作物的众多真菌和细菌病害具有拮抗作用。如粮食作物中的水稻纹枯病、稻瘟病，小麦纹枯病，豆类根腐病。蔬菜病害中的番茄叶病、枯萎病，黄瓜 枯萎病菌、霜霉病，茄子灰霉病和白粉病，辣椒疫病等。枯草芽孢杆菌还可以控制采后水果的多种疫病如苹果霉心病，柑橘青霉病，油桃褐腐病，草 莓灰霉病和白粉病，香蕉枯萎病、冠腐病、炭疽病，苹 果梨青霉病、黑斑病、溃疡病，金花梨果腐病。 此外枯草芽孢杆菌对杨树溃疡病、腐烂病、树黑斑病 及炭疽病，茶轮斑病，烟草炭疽病、黑胫病、赤星病 菌、根腐病，棉花立枯病、枯萎病等也有较好的防治作用。9

动物饲料生产枯草芽孢杆菌是动物饲料中常添加的益生菌种， 它以芽孢的形式添加于动物饲料中。芽孢是处于休眠状态的活细胞，能够耐受饲料加工过程中的不良环境， 制备成菌剂后稳定且易存储，并且在进入动物肠道后能够迅速复苏和繁殖。枯草芽孢杆菌在动物肠道中复苏增殖后就可发挥其益生特性，包括改善动物肠道菌群、增强机体免疫力以及提供多种动物所需的酶类等，可以弥补动物体内源酶的不足，促进动物的生长 发育，具有显著的益生作用。10

医药领域枯草芽孢杆菌分泌的多种胞外酶已应用到许多不 同领域中，其中脂肪酶和丝氨酸纤溶蛋白酶( 即纳豆激酶)被广泛应用于医药行业。脂肪酶具有多种催化能 力，其在动物或人体的消化道中与原本存在的消化酶类共同发挥作用，使消化道处于健康的平衡状态。纳豆激酶是纳豆枯草芽孢杆菌分泌的一种丝氨酸蛋白 酶，该酶具有溶解血栓、改善血液循环、软化血管以及增加血管弹性等作用。10

水质净化枯草芽孢杆菌可以作为微生物调节剂，起到改善水质、抑制有害微生物的作用，能够创造优良的水生生
态环境。水产养殖的水体由于长期高密度养殖动物， 有大量的饵料残余、动物残骸和粪便沉积等污染物积累，容易引起水质恶化进而危害养殖动物的健康，甚至 削减产量引起亏损，对水产养殖业的可持续发展危害巨大。而枯草芽孢杆菌可以定殖在水体中，并通过营养竞争或空间位点竞争形成优势菌群，抑制有害病原菌( 如弧菌、大肠杆菌) 等有害微生物在水体中的生长 繁殖，从而改变水体和底泥中的微生物数量和结构，有效预防水产动物因水质恶化而引起的疾病。同时，枯 草芽孢杆菌作为一种可以分泌胞外酶的菌种，其分泌的多种酶类能够有效分解水体有机物，改善水质。例 如，枯草芽孢杆菌产生的活性物质几丁质酶、蛋白酶和 脂肪酶等，可以分解水体中的有机物，降解动物饲料中的营养素，不但使动物充分吸收和利用饲料中的营养物质，而且能大大改善水质;枯草芽孢杆菌还能调节养殖水体的 pH 值。10

其他枯草芽孢杆菌在污水处理及生物肥发酵或发酵床制作中应用也相当广泛，是一种多功能的微生物。

1． 市政和工业污水处理，工业循环水处理，腐化槽、化粪池等处理，畜牧养殖动物废料、臭味处理，粪便处理系统，垃圾、粪坑、粪池等处理；11

2．畜牧、家禽、特种动物及宠物养殖；11

3．可以与多种菌种混配，在农业生产中具有重要作用。11

本词条内容贡献者为:

成玉林 - 副教授 - 重庆大学