丁酸梭菌在動物養(yǎng)殖中的研究與應(yīng)用

趙娜 魏金濤 陳芳 郭萬正 黃少文 陳明新

摘要：丁酸梭菌在動物養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。對丁酸梭菌的微生物學(xué)及生化特性、抗生素耐受性、腸道菌群和免疫功能的調(diào)節(jié)作用等方面進(jìn)行了綜述，分析了其在動物生產(chǎn)中應(yīng)用的前景與問題，以為其在養(yǎng)殖業(yè)的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：丁酸梭菌;腸道菌群;免疫功能;促生長

中圖分類號：R378.8? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? 文章編號：1007-273X（2018）12-0013-03

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一種益生菌，存在于土壤、酸奶、動物和人體的腸道等厭氧環(huán)境中，在動物體內(nèi)不受胃酸、消化酶、膽汁酸等影響，是動物腸道的正常菌群之一，可以為動物提供營養(yǎng)元素，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)吸收，促進(jìn)動物生長[1-3]。

丁酸梭菌最早被日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)，其在日本的研究開發(fā)和商業(yè)化生產(chǎn)程度較高，形成了許多專利，先后被作為處方藥、非處方藥、獸藥、飼料添加劑、食品添加劑等廣泛使用。在韓國，酪酸梭菌也己經(jīng)被用于牛、豬及家禽的飼料添加劑。近年來丁酸梭菌在我國養(yǎng)殖業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，已經(jīng)被納入《中國飼料添加劑品種目錄》中。

1? 微生物學(xué)特性

丁酸梭菌屬于硬壁菌門（Firmieutes）梭菌綱（Clostridia）梭菌目（Clostridales）梭菌科（Clostridiaeeae）梭菌屬（Clostridium），又名丁酸梭狀芽孢桿菌、酪酸梭狀芽孢桿菌、酪酸菌、宮入菌等;該菌是一種革蘭氏陽性厭氧內(nèi)生芽孢桿菌，菌落灰白色，卵圓，中間隆起。菌體為單個或成對、直或微彎曲的短鏈，偶見長絲狀菌體，周生鞭毛，具有運(yùn)動性。菌體中常有圓形或卵圓形的巨大芽孢，芽孢偏心或次端生，膨大呈梭狀或紡錘狀[4]。

2? 生化特性及營養(yǎng)生理功能

丁酸梭菌能發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物，發(fā)酵產(chǎn)物主要有丁酸、乙酸、甲酸、丁醇、乙醇、氫氣、二氧化碳、丙二醇;產(chǎn)生淀粉酶，水解淀粉和碳水化合物生成低聚糖，但不水解纖維素。丁酸梭菌體內(nèi)存在多種蛋白酶和脂肪酶，其能促進(jìn)動物對脂肪和蛋白質(zhì)的消化吸收。丁酸梭菌還具有氨基酸載體的作用，能轉(zhuǎn)運(yùn)所有的氨基酸但不分解，所有這些都有利于促進(jìn)動物生長。

丁酸梭菌可為動物腸道提供能量。丁酸梭菌的主要代謝產(chǎn)物丁酸極易在腸腔內(nèi)被腸細(xì)胞（盲腸和結(jié)腸細(xì)胞）吸收利用，是腸道上皮組織細(xì)胞再生和修復(fù)的主要能量來源和營養(yǎng)物質(zhì)。動物結(jié)腸離體試驗(yàn)表明，結(jié)腸上皮細(xì)胞70%以上的能量可由丁酸供應(yīng)，當(dāng)葡萄糖、酮體、谷氨肽胺等作為呼吸能源時，結(jié)腸上皮細(xì)胞優(yōu)先利用丁酸[5]。添加丁酸梭菌，有助于受損的腸上皮細(xì)胞得到修復(fù)。

丁酸梭菌在體內(nèi)代謝產(chǎn)生的多種B族維生素、維生素E、維生素K和淀粉酶，對幼齡動物有良好的保健作用。丁酸梭菌能產(chǎn)生有機(jī)酸和多種殺菌物質(zhì)[6]，分泌細(xì)菌素以抑制病原菌生長[7]。

3? 抗生素耐受性

丁酸梭菌只對新生霉素、先鋒霉素V、四環(huán)素等少數(shù)幾種抗生素敏感，對多種抗生素有較強(qiáng)的耐受性。丁酸梭菌對下列抗生素藥物不敏感：青霉素、氨芐青霉素、鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、氯霉素、丁胺卡那霉素、復(fù)方新諾明等，因而它與多種抗生素合用時不會影響其生物作用[8]。

4? 調(diào)節(jié)腸道菌群及免疫功能

丁酸梭菌有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡的作用[9]。丁酸梭菌對人畜無毒無害，能在腸道內(nèi)定殖，可促進(jìn)有益菌群（雙歧桿菌、乳酸菌、糞桿菌、糞鏈球菌等）的發(fā)育和增殖[10]，在腸黏膜表面形成偽膜。丁酸梭菌可增加腸內(nèi)酪酸、醋酸等短鏈脂肪酸生成量，可促進(jìn)排便。丁酸梭菌對動物腸道菌群失調(diào)具有雙向調(diào)整作用，既對小鼠腹瀉有顯著的抑制作用，又對便秘型小鼠具有潤燥滑腸作用。

丁酸梭菌可抑制腸道內(nèi)葡萄球菌、念珠菌、克雷伯氏菌、變形桿菌、痢疾桿菌、傷寒沙門氏菌、彎曲桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、霍亂沙門菌、霍亂弧菌等有害和腐敗菌的生長繁殖[11]，糾正腸道菌群失調(diào)[12]。丁酸梭菌占據(jù)腸道上皮細(xì)胞粘附位點(diǎn)也能起到抑制過路有害菌定殖的作用。丁酸梭菌在腸道中的定殖位點(diǎn)位于回腸后端，回腸、盲腸結(jié)合部位，此位點(diǎn)也是產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌的定殖位點(diǎn)，因此可存在競爭性抑制，有效防治腸道疾病。Gao等[13]指出丁酸梭菌中提取到的脂磷壁酸能夠抑制大腸桿菌在腸細(xì)胞的附著。

丁酸梭菌能激活免疫系統(tǒng)，促進(jìn)免疫功能，刺激小腸黏膜免疫活性，增加體內(nèi)血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量[14]。Motomichi等[15]研究表明在丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物中的抗菌物質(zhì)對病原菌有抑制作用。動物生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)丁酸梭菌對雞[16]、乳豬[17]、魚[18-20]抗病力的提高有特別的效果。

5? 在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

丁酸梭菌是厭氧芽孢桿菌，與乳酸桿菌、雙歧桿菌等大多數(shù)益生菌相比，具有對外界環(huán)境有較強(qiáng)的抵抗力，耐熱，在動物體內(nèi)胃酸、消化酶、膽汁酸等不影響其活性，通過消化道不失活[21]等特點(diǎn)，所以在飼料加工中可以耐受惡劣的條件，可長時間貯存;對多種抗生素藥物不敏感，可與多種抗生素藥物合用;對動物急性毒性試驗(yàn)、AMES試驗(yàn)及毒力試驗(yàn)，未見受試動物有異常反應(yīng)和死亡。因此丁酸梭菌可用作飼料添加劑，2009年農(nóng)業(yè)部批準(zhǔn)丁酸梭菌在飼料中作為微生物飼料添加劑使用。

丁酸梭菌用作飼料添加劑在禽、豬等動物生產(chǎn)上都取得了良好效果。杜云平等[22]、劉來亭等[23]、施大林等[24]和劉亭婷[25，26]先后報道，丁酸梭菌能顯著提高雞生長性能、提高其抗病力、免疫力，有效預(yù)防腸炎的發(fā)生。王潤之等[27]報道，日糧中添加0.2%丁酸梭菌可以提高番鴨種鴨平均產(chǎn)蛋率、受精率。張金生等[28]、王保正等[29]報道丁酸梭菌能明顯提高仔豬生長性能，降低腹瀉發(fā)生率;陳志虹等[30]研究結(jié)果表明添加0.02%丁酸梭菌制劑可提高試驗(yàn)組三元雜交大豬生產(chǎn)性能，降低飼喂成本。

丁酸梭菌除了直接作為飼料添加劑之外，杜云平等[31]報道了丁酸梭菌飲水劑可提高種雞產(chǎn)蛋率、受精率及降低料蛋比。

丁酸梭菌與乳酸菌、糞桿菌、芽孢菌和雙歧桿菌等益生菌共生，可促進(jìn)其發(fā)育，兩種以上益生菌復(fù)配使用，效果更為顯著[32，33]。喻婷等[34]試驗(yàn)結(jié)果顯示添加丁酸梭菌、糞腸球菌等益生菌可降低櫻桃谷鴨的發(fā)病率和死亡率，提高櫻桃谷鴨生長性能及屠宰性狀。姜曉明等[35]報道丁酸梭菌復(fù)合微生態(tài)制劑對哺乳仔豬腸道黏膜修復(fù)效果明顯優(yōu)于抗生素治療組，對腹瀉有較好的治療效果。

6? 丁酸梭菌在動物生產(chǎn)中應(yīng)用的前景

丁酸梭菌應(yīng)用在動物生產(chǎn)中，可降低細(xì)菌的耐藥性、減少抗生素的用量，減少動物產(chǎn)品中的藥物殘留;在養(yǎng)殖業(yè)中可以被開發(fā)為牛、豬及家禽的飼料添加劑。但是其作為微生態(tài)制劑的藥理機(jī)制、應(yīng)用方式等還需要進(jìn)一步研究。科學(xué)合理地利用丁酸梭菌對動物養(yǎng)殖業(yè)及飼料行業(yè)有著積極的意義。

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