芽孢桿菌

絕大多數是一個菌體僅形成一個芽孢芽孢位於菌體內，為革蘭氏陽性菌。內含DNA、RNA、可能與 DNA相聯繫的特異芽孢蛋白質以及合成蛋白質和產生能量的系統。

此外，還有大量的吡啶二羧酸鈣布滿整個芽孢。皮層處於核心和芽孢殼之間，含有豐富的肽聚糖。芽孢殼主要由蛋白質組成，此外，還有少量的碳水化合物和類脂類，可能還有大量的磷。最外層是外壁，其主要成分是蛋白質、一定量的葡萄糖和類脂。由於芽孢具有厚而含水量低的多層結構，所以折光性強、對染料不易著色，芽孢對熱、乾燥、輻射、化學消毒劑和其他理化因素有較強的抵抗力，這可能與芽孢獨具的高含量吡啶二羧酸有關。

芽孢桿菌屬於芽孢桿菌科、芽孢桿菌屬，是一類能產生抗力內生孢子的革蘭氏陽性菌，細胞呈桿狀且外層覆蓋大量的吡啶二羧酸鈣。其皮層位於核心和芽孢殼之間，含豐富的肽聚糖；核心是一種高度濃縮的、惰性的染色體；最外層的外壁為一層肽聚糖壁，且一層或多層的成分為蛋白質的芽孢衣。由於芽孢具有厚而含水量低的多層結構，所以折光性強，對染料不易著色，穩定性好，耐氧化、耐擠壓、耐高溫，能長期耐受 60 ℃高溫，在溫度 120 ℃下能存活 20 min，且耐酸鹼，在胃酸環境中能保持活性，這可能與芽孢獨具的高含量吡啶二羧酸有關。同時還具有廣譜桿菌活性，能產生細菌素，抑制病原菌。目前應用較多的有枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌等類型。

芽孢又稱為孢子。最先由Cohn在枯草芽孢桿菌中發現，隨後Koch在炭疽芽孢桿菌中發現並對其進行了描述。Cohn闡述了枯草芽孢桿菌的抗熱性，而Koch則詳細描述了炭疽芽孢桿菌的芽孢形成的周期。由於芽孢形成於細胞內部，所以又被稱為內生孢子，最終孢子要從母細胞或芽孢囊釋放出來。

芽孢是自然界已經發現的最具耐受性的細胞。處於休眠狀態的芽孢對熱、乾燥、輻射、酸、鹼和有機溶劑等殺菌因子具有極強的抵抗力。芽孢能在不利的環境條件下存活達十餘年，甚至成千上萬年。當環境條件適宜時，芽孢又可萌發形成能夠分裂繁殖的菌體細胞。

芽孢桿菌在工農業及醫藥生產中均有廣泛應用。

芽孢桿菌產生的抗菌物質能防治多種植物病害，芽孢桿菌 已有一些芽孢桿菌生防菌株得到商品化或得到有限商品化生產應用許可。蘇雲金芽孢桿菌形成過程中可以產生一種伴孢晶體，它已成為世界上產量最大的微生物殺蟲劑。側孢短芽孢桿菌的一些菌株也能產生晶體蛋白及酶類物質，對於無脊椎生物具有毒性作用。芽孢桿菌具有解磷、解鉀、固氮等生物活性，有利於提高作物產量，而且芽孢桿菌抗逆性好，巨大芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、固氮芽孢桿菌、球形芽孢桿菌、側孢短芽孢桿菌等被廣泛用於生產生物肥料。芽孢桿菌產生的抗菌物質對畜禽具有促生長、保健和治療疾病的作用，屬無毒副作用、無殘留、無致細菌耐藥性的一類環保型製劑。芽孢桿菌產生的抗菌肽的殺菌機制非常獨特，病原菌不易對抗菌肽產生耐藥性，因而抗菌肽作為一種新型飼料添加劑，是目前飼料業的一個新的研發方向。

芽孢桿菌產生的抗菌物質具有廣譜殺菌活性，對與食品有關的多種革蘭氏陰性菌和陽性菌均有較強的殺菌作用，並且一般具有良好的熱穩定性，可用於防止熱加工食品過程中其他細菌的污染，也可用於防止巴氏殺菌后的再污染，還可用於食品發酵過程中的雜菌污染。另外，部分種類芽孢桿菌產生的L-賴氨酸可用於食品添加劑。芽孢桿菌還可用於發酵食品，我國利用凝結芽孢桿菌低鹽腌漬雪裡蕻。

利用芽孢桿菌發酵獲得工業生產上需要的高活性、高純度的澱粉酶、蛋白酶的方法在20世紀30年代就開始應用。

芽孢桿菌產生的抗菌物質一般具有廣泛的抑菌譜，能殺傷包括耐葯菌株在內的細菌、某些真菌、寄生蟲、部分病毒以及腫瘤細胞等，並且有結合脂多糖、中和內毒素等作用，因此引起了科學家和醫務工作者的廣泛關注。芽孢桿菌製備的微生態製劑在治療腸道菌群失調症、治療念珠菌感染、預防瘡面感染等醫療過程中發揮了重要的作用。

地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的代謝產物聚-γ-谷氨酸可用於降解塑料，還可作為沙漠保水劑。側孢短芽孢桿菌可以將4-羥基苯甲酸丙酯轉變為龍膽酸。此於處理工業廢水和降解環境中的有毒物質，如多環芳烴、石油、有機磷農藥、有機氯農藥。多黏類芽孢桿菌產生的胞外多糖和胞外蛋白，可用作絮凝劑處理污水。

芽孢桿菌屬中有許多天然菌株可提供不同的高生物活性基因。枯草芽孢桿菌、短小芽孢杄菌、地衣芽孢杄菌也可作為基因工程受體菌。僅枯草芽孢桿菌就表達出了近200種原核和真核生物來源的蛋白基因。枯草芽孢桿菌無論是在生產上還是在對基因組及物理圖譜的研究中都起著重要作用。

大多數芽孢桿菌屬細菌是無害的，但有一些對人和動物是有致病性的。蠟樣芽孢桿菌可引起食物中毒，癥狀與金黃色葡萄球菌食物中毒相似。一些菌株在食物中可產生耐熱性毒素，該毒素與芽孢萌發有關，在被食入后1~5h出現嘔吐癥狀。其他菌株產生不耐熱腸毒素，在食入后10~15h內引起腹瀉。已知蠟樣芽孢桿菌在免疫受損患者可引起菌血症以及其他癥狀如嘔吐和腹瀉。炭疽桿菌可引起人和動物炭疽。

1.有機肥、農家肥、複合肥、化肥添加

2.生物農藥添加

3.激活土壤

4.堆肥、液肥製作

5.粗纖維降解

6. 廚餘處理

7. 飼料添加

8.環境凈化

9. 水產水質凈化

1. 繁殖快速：代謝快、繁殖快，四小時增殖10萬倍，標準菌四小時僅可繁殖6倍。

2. 生命力強：無濕狀態可耐低溫－60℃、耐高溫+280℃，耐強酸、耐強鹼、抗菌消毒、耐高氧（嗜氧繁殖）、耐低氧（厭氧繁殖）。

3.體積大：體積比一般病源菌分子大四倍數，佔據空間優勢，抑制有害菌的生長繁殖。

1.保濕性強：形成強度極為優良的天然材料聚麩胺酸，為土壤的保護膜，防止肥份及水份流失。

2.有機質分解力強：增殖的同時，會釋出高活性的分解酵素，將難分解的大分子物質分解成可利用的小分子物質。

3.產生豐富的代謝生成物：合成多種有機酸、酶、生理活性等物質，及其它多種容易被利用的養份。

4.抑菌、滅害力強：具有佔據空間優勢，抑制有害菌、病原菌等有害微生物的的生長繁殖。

5.除臭：可以分解產生惡臭氣體的有機物質、有機硫化物、有機氮等，大大改善場所的環境。

芽孢桿菌能提高動物生產性能是其產生多種消化酶的一個重要體現。研究表明，芽孢桿菌能產生多種消化酶，幫助動物對營養物質的消化吸收。芽孢桿菌具有較強的蛋白酶、澱粉酶和脂肪酶活性，同時還具有降解飼料中複雜碳水化合物的酶，如果膠酶、葡聚糖酶、纖維素酶等，這些酶能夠破壞植物飼料細胞的細胞壁，促使細胞的營養物質釋放出來，並能消除飼料中的抗營養因子，減少抗營養因子對動物消化利用的障礙。

蘇雲金芽孢桿菌可用於植物保護，殺滅害蟲；枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌可用於畜牧水產飼料添加劑、用於水環境凈化；多粘類芽孢桿菌具有固定分子態氮的能力。

芽孢桿菌各屬擁有各自生物學特性，通過基因選育等生物工程學，可以將自然界的菌種人工選育出特定功能強勢的菌種，應用於工農業生產各個方面。在抗生素污染問題越來越嚴重的今天，有益的芽孢桿菌的應用研究，可能是解決抗生素問題的一個有效方案。