综述：白蚁及其肠道微生物组在动物营养中的研究进展与生物技术应用

这篇综述系统阐述了白蚁及其肠道微生物组（microbiome）在动物营养领域的突破性应用，重点解析了其高效降解木质纤维素（lignocellulose）的机制，包括纤维素酶（cellulase）、木聚糖酶（xylanase）等酶系协同作用，以及作为单胃动物和鱼类蛋白源、农业副产物预处理添加剂（如NDF/ADF降解）的潜力，为可持续饲料开发提供了新思路。

　　

白蚁、微生物组与纤维消化的共生奥秘

白蚁作为自然界高效的木质纤维素分解者，其肠道内蕴藏着复杂的微生物群落（细菌、古菌和真核生物）和酶系统。研究表明，白蚁能降解74%-99%纤维素和65%-87%半纤维素，甚至部分分解顽固的木质素。这种能力源于其独特的"双酶系统"：低等白蚁依赖鞭毛虫共生体分泌的外切葡聚糖酶（exoglucanase），而高等白蚁则通过中肠上皮分泌内切-β-1,4-葡聚糖酶（endo-β-1,4-glucanase）与后肠微生物的木质素过氧化物酶（lignin peroxidase）协同作用。值得注意的是，白蚁肠道pH值和氧化还原电位梯度为不同降解阶段（水解-发酵-产甲烷）创造了微环境，其中Treponema等菌属主导的产乙酸过程尤为关键。

微生物组：未被开发的生物催化剂宝库

白蚁物种多样性（现存2977种）带来了微生物基因资源的巨大差异——仅0.18%基因转录本为不同物种共有。例如Nasutitermes aquilinus肠道富含碳水化合物代谢基因，而Cortaritermes fulviceps则特异表达寡糖降解基因。通过宏基因组技术，研究者已从Reticulitermes labralis中鉴定出冷适应性内切纤维素酶（活性保持于60℃），从Trinervitermes trinervoides分离的阿魏酸酯酶（feruloyl esterase）与木聚糖酶联用可使小麦阿拉伯木聚糖降解效率提升1.23倍。这些发现为定向改造饲料酶制剂提供了可能。

反刍动物饲养中的创新应用

在反刍动物领域，白蚁微生物正改变农业副产物的利用方式：

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  Microcerotermes diversus来源的Bacillus licheniformis使小麦秸秆木质素降低5.8%，干物质消化率显著提高

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  Nasutitermes nigriceps分离的Enterobacter aerogenes表现出耐胆盐特性，在Pennisetum底物中纤维素酶活达400 μmol pNP/min·mL

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  将白蚁细菌移植至绵羊瘤胃液后，蛋白酶活性和氨浓度分别提升22%和15%，但菌群定植难题仍需突破

单胃动物营养的蛋白替代方案

作为鱼粉替代品，白蚁表现出显著潜力：

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  Macrotermes属白蚁含37%-49%粗蛋白（CP）和30%脂肪，必需氨基酸谱接近鱼类需求

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  日本鹌鹑饲料中添加6.7%冻干Hodotermopsis sjostedti使增重提高8%而不影响血浆钙水平

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  鲶鱼饲料中以50%M. subhyalinus替代鱼粉，饲料转化率（FCR）优化至1.3

但规模化生产存在瓶颈：野生采集的M. bellicosus年产蛋白仅2.3kg/公顷，亟需开发可控培养系统。

功能性添加剂的开发现状

白蚁衍生生物活性物质正拓展饲料添加剂边界：

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  Trabulsiella odontermitis分泌的新型纤维素酶使玉米芯葡萄糖释放量增加664.9μg/mL

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  从Mastotermes darwiniensis分离的酵母Trichosporon mycotoxinivorans可在2.5h内降解400μg/L赭曲霉毒素

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  Bacillus velezensis BV-10作为青贮添加剂使王草（King Grass）酸性洗涤纤维（ADF）降低10.3%

未来挑战与展望

尽管白蚁系统在体外实验中展现出巨大潜力，但微生物培养标准化（仅<15%肠道微生物可实验室培养）、规模化生产成本以及甲烷排放控制仍是产业化的主要障碍。研究者建议优先开展三方面工作：

1. 1.

   基于宏基因组挖掘更多GH家族（glycoside hydrolase）酶基因

2. 2.

   开发微生物联合培养体系模拟肠道微环境

3. 3.

   进行畜禽大规模饲养试验验证实际效益

白蚁与微生物的共生系统，正为动物营养领域开启一扇通往可持续未来的大门。