芽孢杆菌是一类革兰氏阳性细菌，通过好氧或兼性厌氧的方式进行代谢。其可以存在于土壤、水、空气、植物表面和根系、动物胃肠道以及许多极端环境中。目前，被广泛认可的益生芽孢杆菌包括地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、贝莱斯芽孢杆菌等。芽孢杆菌具备一系列次生代谢基因簇，可合成包括细菌素、抗菌肽、脂肽、聚酮等多种抑菌物质，能够有效抑制病原微生物的生长和繁殖，有助于减少动物因病菌感染而引起的消化道疾病和其他病害。
芽孢杆菌属微生物的基因组至少有4-5%用于抗菌代谢产物的合成，可分泌超过20余种不同结构的抗菌活性化合物，根据物质的化学性质，可分为抗菌蛋白类、脂肽类及其他物质。
1.1抗菌蛋白
抗菌肽是一种存在于宿主免疫系统中的具有广谱抗菌活性的抗菌蛋白，在生产中可以替代抗生素使用。有报道发现，从枯草芽孢杆菌 E1R-J 中分离出的抗菌蛋白EP-1会对苹果树腐烂病菌生长产生影响。
细菌素是由细菌核糖体分泌的一种抗菌肽，分子量较低，其可以诱导细菌细胞膜解体从而达到抑菌效果，其主要可分为三大类：Ⅰ类细菌素为羊毛硫抗生素，其属于核糖体合成后修饰肽；Ⅱ类细菌素为非羊毛硫抗生素，属于核糖体合成未修饰肽，其对高温稳定以及pH耐受范围较广；Ⅲ类细菌素的分子量较大，通常大于30 kDa，高温下不稳定。
芽孢杆菌产生的某些酶类也具有抑菌作用。研究表明，枯草芽孢杆菌产生的几丁质酶和β-1,3 葡聚糖酶能够降解病原真菌的细胞壁，抑制菌体生长。Wesam 等发现枯草芽孢杆菌所产的几丁质酶对马铃薯丝核菌病防治能力较强。
1.2 脂肽类
脂肽类物质是由非核糖体多肽合成酶系所合成，其结构可以是线性或者环状。根据其结构的不同，包括表面活性素（surfactin）、伊枯草菌素（iturin））及丰原素（Fengycin）。
表面活性素是一种环状脂肽类物质，可抑制细菌、病毒和支原体生长，是研究最多的脂肽类物质之一；伊枯草菌素是一类由α-氨基酸残基和羟基脂肪酸组成的环脂七肽，具有广谱抗菌作用，包括iturin A、C、D、E，杆菌抗霉素D、F、L、Lc和抗霉枯草菌素、杆菌肽素等多种亚型；丰原素是一种良好的抗真菌物质，主要有fengycin A 和 fengycin B 两种类型，其对多种丝状真菌具有明显的抑制作用。
1.3 其他抑菌物质
有些芽孢杆菌还会分泌异香豆素类、氨基糖苷类、聚酮类等抑菌活性物质。聚酮是一类由醋酸酯和其他短羧酸酯通过聚酮合成酶(Polyketide synthase，PKS)所合成的生物聚合物。聚酮类抗生素主要为 Bacillaene，Difficidin，Macrolactin，主要对细菌产生拮抗作用。王栋栋等从养殖水体中分离出的枯草芽孢杆菌BL-1对副溶血弧菌、溶藻弧菌等水产10余种致病菌有抑制作用，对菌株发酵上清液中的抑菌物质进行了提取、纯化和现代波谱学技术鉴定，此抑菌物质为异香豆素类化合物。
近期报道的应用案例如表1所示。
表1 抑菌代谢产物的应用
综上所述，芽孢杆菌所产抑菌代谢产物（包括抗菌蛋白、脂肽、聚酮等）展现了丰富的结构多样性与广谱抑菌活性，为畜禽养殖中抗生素替代技术提供了思路与途径。未来，通过基因组学、代谢组学及合成生物学技术的深度融合，定向改造菌株代谢通路、优化抑菌产物发酵工艺，有望实现高效抑菌成分的规模化、低成本制备，助力畜牧业向生态、健康、可持续发展方向转型。
