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丁酸梭菌的研究及应用进展吴媛媛【摘要】丁酸梭菌是土壤、动物胃肠道中一种常驻的厌氧革兰氏阳性菌,其在恶劣环境中易形成芽孢,能耐高温、高压、强酸和多种抗生素.其具有调控胃肠道菌群平衡、稳定胃肠道功能,提高机体免疫和促进机体生长等作用.文章就丁酸梭菌的生物学功能及其在生产中的应用现状进行综述.【期刊名称】《饲料博览》【年(卷),期】2018(000)011【总页数】4页(P13-16)【关键词】丁酸梭菌;益生菌;生物学功能;应用【作者】吴媛媛【作者单位】四川省水产学校,成都611730【正文语种】中文【中图分类】S816.71 丁酸梭菌的生物学功能1.1 调节胃肠道微生态平衡丁酸梭菌能分泌维生素和生长因子等促进肠道有益菌群增殖，同时产生抗菌肽和有机酸等抑制有害菌群生长，优化胃肠道菌群结构，且有机酸是肠壁细胞的能量来源，对肠道上皮组织的再生和修复具有重要的意义。
曹广添等将丁酸梭菌分别与大肠杆菌、乳酸杆菌等联合培养，与单独培养比，有益菌丰度均增加，而病原菌数量均降低[1]。
Kuroiwa 等报道，丁酸梭菌能产生生物活性分子，促进双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌等肠道有益菌群增殖[2]。
朱晓慧等将丁酸菌发酵提取物分别与双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和粪链球菌共培养后，3种活菌丰度均提高[3]。
肖英平等在肉鸡日粮中添加丁酸梭菌可增加盲肠中产短链脂肪酸菌群的丰度[4]。
同时，丁酸梭菌还可分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶和半纤维素酶等，其降解的中间产物被双歧杆菌等益生菌群利用，促进有益菌的生长繁殖，维持肠道健康。
Zhang等发现，丁酸梭菌可优化断奶仔猪肠道菌群结构，提高肠道中挥发性脂肪酸的含量，并提升小肠中益生菌群丰度[5]。
Taka⁃hashi 等认为，丁酸梭菌产生的丁酸、乙酸可预防和治疗出血性大肠杆菌感染的小鼠，在体内外体均能抑制出血性大肠杆菌的生长，证实丁酸梭菌可降低肉鸡坏死性肠炎的发病率和缓解相关症状[6-7]。
此外，丁酸梭菌可通过调控肠组织中紧密连接蛋白Occludin 和ZO-1 等蛋白表达，从而改善肠黏膜通透性，缓解疾病相关症状，维持肠道健康；具有定植占位效应，能在肠黏膜表面形成伪膜，占据肠道上皮细胞黏附位点，抑制肠道内有害菌和腐败菌的定植和入侵，丁酸梭菌提取物脂磷壁酸能抑制大肠杆菌在肠上皮细胞的附着[8-10]。
DOI:10.20041/ki.slbl.2023.01.012丁酸梭菌对畜禽肠道有害菌及有益菌的抑制作用研究周安树1，张海鹏2，高映红3，肖明霞1，王乙茹4，PHOUTHAPANE Vanhnaseng5，屈娥1*，程志斌1*（1.云南农业大学，昆明650201；2.玉溪市红塔区动物卫生监督所，云南玉溪653100；3.昆明云岭广大种禽饲料有限公司，昆明650200；4.达州职业技术学院，四川达州635001；5.老挝农林部畜牧与水产局，老挝万象6644）摘要：本研究采用体外牛津杯抑菌法，评估一株丁酸梭菌（菌株编号YNAU5738）对畜禽肠道主要有害菌及有益菌的抑制作用。
试验设土霉素、金霉素和丁酸梭菌3个处理组，以抑菌圈直径值（diameter of inhibition zone,DIZ）比较判定丁酸梭菌对六个肠道指示菌的抑制作用及效果。
结果显示：丁酸梭菌对大肠杆菌K88、大肠杆菌K99、猪霍乱沙门氏菌和鸡白痢沙门氏菌等4个肠道有害菌的指示菌的抑制作用均为“敏感”（7.8mm<DIZ≤16.0mm）。
土霉素和金霉素对以上4个指示菌的抑制作用达“高敏感”（DIZ>16.0mm），且抑制效果显著高于丁酸梭菌（P<0.05）。
此外，丁酸梭菌对罗伊氏乳杆菌、嗜热双歧杆菌等2个肠道主要有益菌的抑制作用，均判定为“不敏感”（DIZ=7.8mm）。
相反，土霉素和金霉素对罗伊氏乳杆菌的抑制作用达高敏感。
综合上述结果提示，该株丁酸梭菌具有调节畜禽肠道菌群的作用及潜在的饲用价值。
关键词：丁酸梭菌；抑菌作用；肠道有害菌；肠道有益菌中图分类号：S816.3文献标志码：A文章编号：1001-0084（2023）01-0061-05Inhibitory Effect of Clostridium butyricum onIntestinal Harmful Bacteria and BeneficialBacteria of Livestock and PoultryZHOU Anshu1,ZHANG Haipeng2,GAO Yinghong3,XIAO Mingxia1,WANG Yiru4,PHOUTHAPANE Vanhnaseng5,QU E1*,CHENG Zhibin1*(1.Yunnan Agricultural University,Kunming650201,China;2.Animal Health Supervision Institute of Hongta District of Yuxi,Yuxi653100,Yunnan China;3.Yunling Guangda Breeding Poultry and Feed Limited Company,Kunming650200,China;4.Dazhou Vocational and Technical College,Dazhou635001,Sichuan China;5.Department of Livestock and Fisheries,Ministry of Agriculture and Forestry of Laos,Vientiane6644,Laos)Abstract:To evaluate the inhibitory effect of a probiotic Clostridium butyricum(YNAU5738strain)on收稿日期：2022-12-02基金项目：国家自然科学基金(31860664)；云南省农业联合面上项目(2017FG001-067)；云南农业大学博士科研启动基金(A2032002455)作者简介：周安树（2003—），女，云南文山人，研究方向为单胃动物营养与饲料科学。
丁酸梭菌固态培养的初步研究益生菌(probiotics)通过改善宿主微生态平衡而发挥益生作用，达到提高宿主健康水平和健康状态的活菌制剂及其代谢产物。
存在于动物和人体内的有益微生物主要有乳酸菌、芽孢杆菌、酵母菌等，其中，丁酸梭菌作为益生菌的一种，对于减少当前饲料中抗生素产品的滥用、减少药物在肉品中的残留、降低动物细菌的耐药性和保障动物健康有着重要的意义。
因丁酸梭菌具有耐热、耐酸及耐受多种抗生素等的特点，是一种较理想的具有广泛开发前景的益生菌制剂。
丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种厌氧的革兰氏阳性芽孢菌，呈直杆状或稍有弯曲，广泛存在于人和动物体的肠道中，能有效抑制肠道致病菌的繁殖，调整肠道微生态平衡，同时减少氨类、胺类等有害物质的产生。
丁酸梭菌制剂中活菌是以芽孢形式存在，对各种恶劣环境、存贮及加工运输过程中的高温、高湿、酸性、机械摩擦和挤压等因素具有很强的稳定性。
因此添加在畜禽饲料中能够抵抗饲料加工过程中的高温、高热及其胃肠道酸性环境，具有很强的市场竞争力。
目前对丁酸梭菌的作用机制、培养条件和在畜禽生产中的应用研究的已非常广泛，但几乎都采用液体培养的方法。
与液态培养相比，固态培养具有成本低、操作简便等优点。
同时液态培养时生长量总是不能满足生产需要，且畜禽肠道菌所生存的环境本身为固态或半固态环境，因此本试验选用价格较为低廉的农副产品豆粕、麸皮等为原料，对丁酸梭菌进行固态培养研究。
1 材料与方法1.1 菌种与培养基菌种：丁酸梭菌(Clostridium butyricum)为山东宝来利来生物菌种保藏中心保存。
丁酸梭菌液体种子培养基：各物质按质量分数计为葡萄糖2%、牛肉膏1.5%、蛋白胨2%、碳酸钙1%、七水硫酸镁0.02%、一水硫酸锰0.02%。
调整pH为7.0，37 ℃静止培养24小时，芽孢率95%以上。
固体培养基加琼脂粉1.5%。
固态基质豆粕、麸皮，料水比为1:1.2，各生长限制因素按试验设计溶解在水里添加到固体培养中，提前调整水的pH为7.0。
丁酸梭菌的特性和功效丁酸梭菌的特性和功效赵长昆1，齐树亭2（河北工业大学化工学院，天津，300130 ）（河北工业大学海水利用中心，天津，300130）摘要：本文叙述了丁酸酸菌的特性、功能。
首先，介绍了丁酸梭菌的发现及形态，并且对其生理特性进行了描述。
然后，讲述丁酸梭菌的功效，重点陈述了它在肠道中的作用。
最后是丁酸梭菌应用的理论意义和实践需求，以及它诱人的产业化前景和市场竞争力。
关键词：丁酸梭菌；芽孢；益生菌；微生态学The characteristics and effectiveness ofclostridium butyricumZHAO changkun，QI shuting（Institute Of Chemical HeBei University Of Technology，TianJin，300130）（Seawater Utilization Center Of HeBei University Of Technology，TianJin，300130）Abstract：In this paper，the characteristics and effectiveness are reviewed．First，the discovery and morphology of clostridium butyricum is introducted，and also its physiological characteristics is described． Then，the effectiveness of clostridium butyricum is telled，and the function when it is in intestinal is importantly stated． The last part includes the theoretical significance and the practice requirements of clostridium butyricum，application，and the tempting industrial prospect and market competitiveness of it ．Keywords：Clostridium butyricum；bacillus；probiotics；Micro-ecology1丁酸梭菌的发现和特性1．1发现丁酸梭菌（Clostridium butyricum）又名丁酸梭菌，是梭状芽孢菌属中的一个种。
丁酸在畜禽上的生物学功能主要体现在以下几个方面：
1. 作为能源物质：丁酸是反刍动物瘤胃壁吸收进入肝脏和乳腺组织参与体内物质代谢的能源物质，合成乳脂和体脂。
对于单胃动物，丁酸可以为机体及其组织细胞提供快速且易于吸收的能量。
丁酸作为肠细胞（盲肠和结肠细胞）偏爱的能量，极易在肠腔内被吸收，从而满足肠道对能量的需求。
2. 促进生长：丁酸梭菌可产生多种消化酶、氨基酸和维生素等有益动物健康的物质，促进动物对营养物质的消化吸收，因而可用于改善动物生长性能。
研究表明，添加丁酸梭菌对改善肉鸡、肉鸭和仔猪的生长性能有一定的作用。
3. 维护肠道健康：丁酸作为肠粘膜上皮细胞首选的能源底物，也促进胃肠道细胞的增殖和成熟。
此外，丁酸梭菌通过调节肠道微生态平衡、促进肠道发育、提高饲料利用率等多种途径提高畜禽的生长性能。
综上所述，丁酸在畜禽上的生物学功能主要体现在提供能量、促进生长和维护肠道健康等方面。
丁酸梭菌的功效及研究进展 0 1 丁酸梭菌的来源、形态和生理 丁酸梭菌（Clostridium butyricum）又名酪酸菌，它是梭状芽孢菌属中的一个种，是1933年由日本千叶医科大学宫入近治博士首先发现并报告的，因此又叫宫入菌。1935年，Kingi miyairi博士从人的粪便和土壤中分离出丁酸梭菌，随后发现其厌氧培养的过滤物中含有较少的脂肪酸，具有极强的整肠作用，它可抑制肠道中的致病菌，促进肠道中有益菌如双歧杆菌和乳杆菌的生长。 丁酸梭菌是一种专性厌氧的革兰氏阳性芽孢杆菌，其直径为（0.6～1.2）×（3.0～7.0）µm，两端钝圆，中间部分轻度膨胀，细菌呈直杆状或稍有弯曲，单个或成对，短链，偶见有丝状菌体，周身鞭毛，能运动。孢子卵圆，偏心或次端生。革兰氏染色初培养的菌为阳性，菌稍长可变为阴性。在琼脂平板上形成白色或奶油色的不规则圆形菌落，稍突，直径为1～3mm。不水解明胶，不消化血清蛋白，能够发酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物产酸，一个显著的特征是产生淀粉酶，水解淀粉但不水解纤维素。水解淀粉和糖类的最终代谢产物为丁酸、醋酸和乳酸，还发现有少量的丙酸、甲酸，硝酸盐还原实验均为阴性。丁酸梭菌DNA的G＋C含量的摩尔分数为27％～28％。
2 丁酸梭菌的功效 2.1 调整肠道菌落平衡，促进肠道有益菌群增殖 肠道菌群失衡会导致各种疾病的发生，丁酸梭菌能促进有益的双歧杆菌、乳酸菌、拟杆菌的增殖和有效的抑制引起疾病的葡萄球菌、念珠菌、克雷伯菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌和伤寒沙门菌以及腐败菌的繁殖，从而减少了胺类、吲哚类和硫化氢等有。害物质.. 实验表明，己知健康人的粪便菌群以厌氧菌为主，并知双歧杆菌在人和动物体为最高和最常见的正常菌群之一。张达荣等证实，肠易激综合症患者中菌群失调，表现为与粪便菌群中主要比例的总厌氧菌双歧杆菌、乳酸杆菌的量减少，而占肠道菌群比例中较少的具有潜在致病性梭菌却显著增多，经丁酸梭菌治疗后，粪便菌群中的双歧杆菌、无芽孢厌氧菌、大肠菌、肠球菌和乳酸菌与健康人无显著差异，占肠道比例多的双歧杆菌、乳酸杆菌显著上升，而具有潜在致病性的梭菌明显下降，并且临床症状相应明显改善。赵熙等研究报道，酪酸菌制剂使肠道内的双歧杆菌数量增加，差异极显著（P≤0.01），乳酸杆菌的数量增加，差异显著（P≤0.05）。傅思武等证实，服用酪酸菌制剂后，受试者的肠杆菌、肠球菌、拟杆菌的数量无明显变化。双歧杆菌、乳酸杆菌的数量增加，差异有非常显著性（P≤0.01）。张雪平等用酪酸菌制剂对肠道致病菌体外生物拮抗作用研究表明，丁酸梭菌和双歧杆菌在休外能明显抑制大肠埃希氏菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌的生长繁殖。陆俭等研究表明，酪酸菌对霍乱弧菌有拮抗作用，具有抑制霍乱弧菌的作用。吕存女等实验证明，酪酸菌和婴儿双歧杆菌能明显抑制艰难梭菌的生长，并且两菌联合比各自单独培养时显示出更强的生物拮抗作用。这一系列实验研究说明，酪酸菌制剂对调整肠道微生态具有重要意义。 2.2 增强免疫功能，预防肿瘤发生 口服丁酸梭菌能增加人和动物体内血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量。丁酸梭菌的细胞壁成分和它产生的胞外多糖（半乳糖：葡萄糖=13.5：86.5）能抑制肿瘤细胞的生长。用热灭活丁酸梭菌制成的疫苗有激活NK细胞和巨噬细胞的作用。 当机体摄食酪酸菌死菌体（109个／克）后，从小肠上皮无菌取出派伊尔氏淋巴集结细胞，用ELISA法测定血清中免疫球蛋白IgA含量，试验组（6µg／mL）明显高于未摄食菌体的对照组（0.5µg／mL）。给鸡饲喂含酩酸菌体的饲料后，测其血清中ND-HI抗体效价的变化，结果显示，摄食1周后，ND-HI滴度迅速上升。 有人发现酪酸菌细胞具抗肿瘤活力。移植肉瘤180前和后分别对小鼠进行腹膜注射其液剂发现酪酸菌产生的胞外可溶性多聚糖完全抑制肉瘤的生长。另有人用酩酸菌治疗移植性肿瘤“ Jensen肉瘤”，热杀死酪酸菌细胞后制成菌体疫苗，对BDF.鼠的B16-F10黑素瘤进行抗转移试验。疫苗刺激自然杀伤（NK）细胞对靶细胞YAC-1的细胞毒力的抗性。处理后72h出现拮抗峰值，而最大巨噬细胞对细胞毒活力的抑制在9-11天出现。这种刺激作用证实了被激活的NK细胞和巨噬细胞在抗转移作用中的角色。 2.3 在肠道产生益生产物 在肠道内酪酸菌能产生B族维生素、维生素K等物质, 对机体具有保健作用。最近对母乳喂养婴儿脑出血的研究己集中到维生素K方面来。对维生素K缺乏具有高度敏感性的家禽进行实验证明酪酸菌能在肠道内产生必需的维生素K。 丁酸梭菌在肠道内能产生淀粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纤维素酶。特别要指出的是，日本学者Nakajima发现肠道中丁酸一拜仁梭菌组中的菌产生内切和外切果胶的裂解酶和果胶甲基化酶，能把肠道内的果胶降解为中间产物，即寡聚半乳糖和4,5-不饱和半乳糖醛酸，最终分解为挥发性短链脂肪酸一乙酸和少量丁酸及甲酸。这些酶系显然有重要的生理功能。我们知道，人和动物每天要摄入体内大量的纤维和果胶物质，由于这些酶系的作用，其中间产物可被双歧杆菌等乳酸菌利用，从而促进了这些菌的生长繁殖，其最终产物又可被机体吸收利用。 丁酸梭菌的主要代谢产物为丁酸，而丁酸是肠道上皮组织细胞的再生和修复的主要营养物质。因此，对肠道上皮组织的再生和修复有很重要的意义。 2.4 稳定性好 丁酸梭菌产生内生芽孢，所以能耐热耐酸，在人体内不受胃酸、胆汁酸等影响，因而通过消化道不失活，在体外室温下可保存三年以上不失效。并且对青霉素、氨苄西林、链霉素、庆大霉素、妥布霉素、氯霉素等有一定的抗性，因此这种制剂可和抗生素合用，提高疗效。大量实验证明它无任何毒副作用，被广泛用于医药、功能性保健食品和动物饲料的添加剂及植物肥料。 2.5 其它功效
大量数据说明，单用丁酸梭菌或与双歧杆菌、益生元等合用，对
于因菌群失调而引起的急慢性腹泻、肠易激综合症、抗生素相关性肠炎、便秘等症状有良好的疗效，对于肠炎、肝硬化和放疗、化疗造成的免疫功能下降也能起到辅助的治疗作用。不少资料还说明，该菌还能促进维生素E的吸收，降解胆酸和提高抗氧能力。
3 益生丁酸梭菌的研究进展 3.1 日本 日本是研究丁酸梭菌制剂历史最长、范围最广的国家，主要研究丁酸梭菌的安全性和临床应用，其在临床上不仅对各种原因（肠道感染、肿瘤化疗、外科手术等）所致的肠道菌群紊乱、急慢性腹泻、肠易激综合症、非溃疡性消化不良等疾病有良好的疗效，尤其对应用抗生素后所致的伪膜性肠炎有独特的效果。他们除开发用于整肠的药品外，还开发了酪酸菌液剂、粉末剂、胶囊剂等保健食品，并将其作为兽医药品用来治疗畜禽肠道菌群紊乱，提高生产力。另外，酪酸菌制剂还可以当作微生物肥料使用，不仅促进植物生长，又能防治植物病害。 3.2 我国 我国对丁酸梭菌的研究开发才刚刚起步，但发展较快，已有丁酸梭菌产品出现。自1993年起，从日本进口酪酸菌制剂一米雅BM片剂和米雅利桑爱儿A颗粒剂，先后在上海、广州、哈尔滨等十几家著名医院临床应用，治疗肠菌群紊乱引起的肠炎、腹泻、消化不良等疾患，取得了显著疗效。目前我国研究者对丁酸梭菌的研究主要是在临床应用上，但作为饲料添加剂应用的并不多见。 此外，丁酸梭菌也可做为兽药使用，由于其对链霉素等多种抗生素具有抗性，与这些抗生素配合使用时其生物作用不受影响，还能加强治疗效果。丁酸梭菌对多种抗生素的抗性，对其在目前饲料中普遍添加抗生素的情况下仍能发挥其效能有特别意义。
4 与丁酸钠的比较 丁酸钠，又名正丁酸钠盐，产品呈白色至类白色，似绒毛状，可吸湿性粉末，具有特殊的奶酪酸败样气味，易溶于水，水溶液pH呈碱性。因丁酸具有游离性和挥发性的特点，饲料生产中将其制成相对稳定的钠盐---丁酸钠。丁酸钠在我国是允许使用的饲料添加剂品种之一，于2006年被农业部列入《饲料添加剂品种目录》。在动物生产上的应用方式主要是在动物饲料中添加丁酸钠产品（丁壮素、佳宝育、肠益健），起到肠黏膜营养剂、电解质平衡调节剂、胃肠道微生态调节剂、复合酸化剂、香味剂、诱食剂等作用。目前，国内对丁酸钠在畜牧生产中的应用研究大部分针对幼龄动物。但实际应用发现，丁酸钠产品效果并不稳定，分析其原因有以下几点： ⑴ 饲料原料对丁酸钠有一定的缓冲能力：饲料原料的缓冲能力，是影响胃内游离酸量的主要因素。缓冲能力越大，能吸附胃内的游离酸就越多，这使得采食后胃内的游离酸减少，胃内pH值升高，进而影响胃蛋白酶的活性和蛋白质的消化分解。一般来说，蛋白质、钙、磷和微量矿物质的含量越高，饲料的缓冲能力越高。 ⑵ 丁酸钠用量不好掌握：丁酸钠作为有机酸，一方面它的解离度小，酸性较弱，达到同样的酸化能力添加量比无机酸要大得多，添加成本高。另一方面丁酸钠作为酸化剂，在饲料日料中的添加是直接性的，添加的酸容易被碱中和，失去酸化作用；或者在胃中吸收过快，又会反射性抑制胃酸分泌，影响胃功能的正常发育；如果无法到达小肠，则不能有效降低小肠中的pH值，无法达到抑制有害微生物生长、促进有益菌生长的目的。此外，饲料日粮的种类、动物的年龄、体重以及饲养环境都会影响丁酸钠的使用量。 ⑶ 贮存运输条件受限：丁酸钠产品在常规贮存和搬运条件下，处于低温和密封状态下稳定，但不能与性质相反的物质、粉尘、过热物品、强氧化剂混合保存，贮存过程中容易发生稀释结块或造成饲料受潮。 ⑷ 技术成本高：核素示踪法研究SCFA（短链脂肪酸）吸收的结果表明，机体结肠中SCFA的吸收和代谢能力很强，其中又以丁酸为最快。由于丁酸代谢速度很快，使得机体内丁酸的血清半衰期仅仅只有6分钟。在利用丁酸钠作为治疗药物时，为了使其达到有效的血药浓度，常用办法是利用缓释技术。将丁酸钠包被成片剂，从而使丁酸能够到达结肠而不会在此前被小肠吸收和代谢。 ⑸ 存在不良应激：动物口腔粘膜细柔，感受能力强，若用低价、低质的化工级丁酸钠作为诱食剂时，本想起到诱食和保持动物机体健康的作用，但是往往能引起动物粘膜灼伤，导致采食量下降，甚至拒食。此外，丁酸钠可能产生的有害分解产物有一氧化碳、二氧化碳、氧化钠、过敏性和有毒的烟尘与气体，也有可能导致中枢神经系统抑制、眼和皮肤过敏、消化道和呼吸道应激。
5 结语 微生态学是近年来发展很快的一门生命科学，也是理论与实践结合得相当紧密的一门科学。随着微生态理论的进展，它的实践产物微生态制剂不断涌现，并引起临床医学工作者的高度重视。丁酸梭菌营养要求简单，其发酵工艺和发酵设备也相对简单。总之，它的产品不仅成本低廉，而且具有“酸化肠道、修复粘膜；对抗耐药菌、优于丁酸钠”的显著特点。作为新一代饲料添加剂的丁酸梭菌，无残留，安全性好，更符合消费者的期望，市场潜力巨大，因而是一类很有开发前途的产品，必将对整个畜牧业和饲料业产生深远的意义。
