枯草芽孢杆菌发酵四黄复方优化工艺及其对肉鸡大肠杆菌感染和生长性能的增效机制研究

本研究针对传统中药四黄复方(SH)抗菌活性不足的问题，通过枯草芽孢杆菌(B. subtilis)发酵工艺优化获得FSH制剂。结果显示发酵使总黄酮含量提升247.32%，显著增强对禽致病性大肠杆菌(APEC)的抑制作用，并通过提高肉鸡抗氧化能力(T-AOC)、免疫球蛋白(IgG/IgA)水平和紧密连接蛋白(Claudin-1等)表达，实现半数剂量下疗效超越原方，为抗生素替代提供新策略。

　　

禽类养殖业面临抗生素禁用后大肠杆菌感染控制的重大挑战。传统中药四黄复方(SH)虽被用于治疗鸡大肠杆菌病，但其抗菌活性有限且生物利用度较低。西北农林科技大学的研究团队创新性地采用益生菌发酵技术，通过枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)对SH进行生物转化，成功开发出增效型发酵四黄复方(FSH)，相关成果发表于《Poultry Science》。

研究采用响应面法优化发酵工艺，通过HPLC分析活性成分变化，结合牛津杯法评估抗菌活性。建立APEC感染肉鸡模型，检测血清免疫指标(IgG/IgA)、抗氧化酶活性(GPx/CAT)、肠道菌群和紧密连接蛋白基因表达，系统评价FSH的疗效。实验设计包含210只1日龄白羽肉鸡，分为阴性对照(NC)、阳性对照(PC)、抗生素(DOX)、SH组及三个FSH剂量组(FSHH/FSHM/FSHL)。

【筛选最优益生菌菌株】通过五株益生菌比较实验，发现B. subtilis在SH提取物中生长良好，使总黄酮产量提升247.32%，显著高于其他菌株。

【发酵条件优化】响应面分析确定最佳参数：发酵时间51.924小时、SH浓度10.089 mg/mL、接种量3.02%，验证实验显示总黄酮增加与预测值(246.47%)高度吻合。

【活性成分变化】FSH中黄芩苷(baicalin)和小檗碱(berberine)分别增加47.63%和10.25%，pH从6.31降至5.32，总抗氧化能力(T-AOC)提升78.73%，并产生淀粉酶和蛋白酶。

【体内疗效评价】1 g/L FSHH组效果显著：
• 死亡率从PC组60%降至20%(与DOX组相当)
• 血清IgG和IgA水平较NC组显著提升(P<0.05)
• 盲肠乳酸菌(Lactobacillus)丰度增加，APEC载量降低8.82%
• 紧密连接蛋白基因(Claudin-1/Occludin等)表达显著上调
• 21-35日龄阶段平均日增重(ADG)达13.04 g/天，显著高于PC组7.64 g/天

【组织病理学改善】FSHH组心脏、肝脏和回肠组织病理损伤显著减轻，免疫器官(法氏囊/胸腺)指数恢复正常，而PC组出现典型纤维素性渗出和炎性浸润。

该研究证实B. subtilis发酵可有效转化SH中的活性成分，通过多靶点作用机制——包括增强抗氧化防御系统(T-AOC/GPx)、调节肠道菌群平衡、强化肠屏障功能(Claudin-1/Mucin-2)和免疫调节(IL-2/IL-6)——使FSH在推荐剂量减半(1 g/L)条件下，疗效超越原方(2 g/L)。这不仅为禽类大肠杆菌病防治提供了新型抗生素替代方案，其"微生物-中药共发酵"技术更为传统复方增效改造提供了范式。研究特别指出，发酵产生的有机酸环境(pH 5.32)与活性成分的协同作用，可能是突破中药抗菌瓶颈的关键，这对推动中医药现代化具有重要启示意义。