1、安徽农学通报，Anhui A画SciBull 2007，13(4)：3739丁酸梭状芽孢杆菌的研究进展冉雪松1 王振华2 潘康成2(1内蒙古赤峰市松山区太平地镇动物防疫站，内蒙古赤峰024024；2四川农业大学动物科技学院动物疫病与人类健康四川省重点实验室，四川雅安625014)摘要：本文介绍了丁酸茵的生物学特性、生物功能以及培养条件和发酵生产工艺。关键词：丁酸梭状芽孢杆菌；研究进展中图分类号Q93 文献标识码A 文章编号10077731(2007)043703丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum)即丁酸菌，又名酪酸菌，宫入歧菌。主要存在于奶酪、天然酸奶、人与动物的肠道
2、与粪便中、某些树叶、土壤等自然环境中，一般在10一20的健康人群中能分离到B1。由于丁酸菌具有特殊的微生态学特性，日趋受到医学、兽医学、饲料工业的广泛关注，本文就丁酸梭状芽孢杆菌的生物学、微生态学、功能与应用等进行综述，以供参考。1丁酸菌的形态特征和生化特性11形态特征丁酸菌是一种直或弯曲的革兰氏阳性厌氧内生芽孢杆菌，后期培养物可变为革兰氏阴性杆菌，菌体灰白色，呈煎蛋样，中间隆起旧1，卵圆，单个或成对，短链，偶见长丝状菌体，周生鞭毛，具有运动性。菌体中常有圆形或卵圆形的巨大芽孢，无孢子外壁和附属丝，形成芽孢后一端膨大呈鼓锤状，或中部膨大呈梭状或纺锤状。41。12生化特性丁酸菌不水解酪蛋白和明胶
3、，但能使牛奶变酸、凝固、产气；不分解蛋白质，不产生胺、氨、吲哚、硫化氢等物质；丁酸菌体内存在着脱氢酶、氢化酶、糖苷酶、内酰胺酶等酶系，能分解高聚糖(如淀粉、纤维素)；寡聚糖(如低聚半乳糖、木聚糖)；麦芽糖、甘油、葡萄糖、果糖、乳糖、木糖、核糖、阿拉伯糖、甘露糖等；丁酸菌不能利用为毛醇和山梨醇；发酵产物主要有丁酸、乙酸、甲酸、丁醇、乙醇、氢气、二氧化碳、l，3一丙二醇；DNA的G+C含量为2728克分子61；另人粪便中分离的丁酸菌株一拜氏梭菌杂交菌株还含有转粘质酶(transliminase)，其能降解肠道内的果胶酸为中间产物寡聚半乳糖(OA)和4，5一不饱和半乳糖醛酸(DA)，OA最终分解成挥
4、发性的短链脂肪酸乙酸、少量丁酸和甲酸，DA则完全分解为乙酸和甲r，1酸51。2丁酸菌的微生态学特性21微生态学效应(1)丁酸菌被服食后在胃液(pH=12)中复活并迅速发育，而后在大肠、盲肠黏膜表面增生，但不会从肠壁吸收入血进入其它器官，最后随肠内物质一起排出“3。(2)丁酸菌对人畜无毒无害，可抑制肠道内的有害菌，促进有益菌群(双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌)的发育和作者简介：冉雪松，内蒙古人，兽医师。 收稿日期：2007一011037增殖，在肠黏膜表面形成伪膜，抑制肠道内有害菌和腐败菌葡萄球菌、念珠菌、克雷伯氏菌、变形杆菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒沙门氏菌的定植和侵人，纠正肠道菌
5、群失调。1“。(3)丁酸菌具有淀粉糖化作用，在肠道内能产生多种维生素和酶类，例如维生素B族(V。、V舵、叶酸、烟酸)、维生素K及淀粉酶，这些物质能提高饲料利用率和提供营养物质，促进动物生长，用于人体有益于正常的生理代谢，尤其对儿童有良好的保健作用。(4)丁酸菌的主要代谢产物是丁酸，其是肠上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质。(5)丁酸菌作为微生态制剂功能显著，并能与多种抗生素配伍使用，对多种抗生素有较强的耐受性，与抗生素并用时不会影响其生物作用，并能大幅度降低伪膜性肠炎的发病率。(6)丁酸菌具有很强的耐受性，在体内不受胃酸、消化酶、胆汁酸等影响，并抑制其它有害物质(胺、氨、吲哚、硫化氢)的产生
6、。另丁酸菌本身也不分解蛋白质产生胺、氨、吲哚、硫化氢等有害物质。22药物敏感性 丁酸菌具有很强的耐药性，可与某些抗生素同时使用，不干扰其它细菌感染的治疗o。其对头孢立新、氨苄青霉素、羟氨苄青霉素、强力霉素、链霉素、多黏菌素E、沙交霉素、红霉素、洁霉素、环丙沙星中介、阿米卡星、庆大霉素、磺胺甲硝唑、尤其是氨基糖苷类抗生素和哔派酸均不敏感，只对新生霉素、先锋霉素、万古霉素、四环素、氨苄西林、氯霉素、林可霉素、甲硝唑、替硝唑等少数几种抗生素敏感M”J。因此，丁酸菌作为微生态制剂在临床上可与某些抗生素联合应用，避免长期大量应用抗生素给动物及人类的身体健康带来的危害。23抵抗力 丁酸菌是一种专性厌氧芽孢
7、杆菌，微生态制剂中活菌以芽孢形式存在，与其它非芽孢类益生菌相比，具有很高的抵抗力，具体表现在以下几个方面：(1)耐热性：丁酸菌经8030min；90。C 10min；1000C5min处理后存活率达95以上旧。(2)抗酸性：丁酸菌能在胃液(pH=12)中生存，不万方数据38被胃液、胆汁酸、消化液等杀灭。在pH=1050时仍能存活，pH=4098适合其发育生长，在pH=30的培养条件下存活率达90以上，说明丁酸菌具有抗酸性，能顺利通过胃部到达肠道有效部位发挥作用。(3)耐干燥：丁酸菌固体活菌制剂在室温、干燥情况下保存3年以上，未见活菌显著减少。3丁酸菌的生物功能及应用丁酸菌制剂是目前国内微生态领
8、域开发的又一新产品，由于丁酸菌本身的微生态学特性决定其是集乳酸菌和芽胞杆菌优点于一身的活菌制剂，在临床和实际应用方面有其独到之处。随着丁酸菌新生物制品四类新药的研制成功，丁酸菌的一些生物特性和药理作用，受到国内研究者的普遍关注。31 丁酸菌对肠道菌群的作用 丁酸菌制剂同双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、粪链球菌等其它微生态制剂一样，可用以治疗肠道感染和肠功能异常，是调节人和动物肠道微生态平衡的有益菌，其最显著的生物学特性是能与肠道内有益菌共生并促进有益菌的增殖和发育，特别是它能产生促双歧杆菌发育的因子。株晓慧等1将丁酸菌分别与双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌进行体外混合培养，结果发现双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌活菌含
9、量分别比对照组增加2400、4257、676。赵熙等引通过动物实验和人体受试试验，对丁酸菌活菌制剂泰平片对肠道菌群的影响进行了研究，结果发现受试对象肠道内双歧杆菌数量增加，与对照相比差异极显著，乳酸菌数量增加，差异显著。另丁酸菌酪可增加肠内酪酸、醋酸等短链脂肪酸生成量，可促进排便，抑制肠道内葡萄球菌、念珠菌、克雷伯氏菌、变形杆菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾志贺菌、伤寒沙门氏菌、霍乱沙门菌、霍乱弧菌等有害和腐败菌的生长繁殖，陆俭等一试验发现丁酸菌对霍乱弧菌具有拮抗作用。丁酸菌通过促进有益菌和抑制有害菌双重作用纠正肠道菌群失调，改善肠道内微生态环境，减少肠道疾病的产生，临床试验证明本菌剂对
10、腹泻、肠应激综合征、腹部症状的有效率可达80以上，对便秘、便稀、胃肠炎的疗效也有60一75，是一良好的整肠微生态药物。32促进生长功能丁酸菌体内存在着蛋白酶I和蛋白酶及脂肪酶，其能促进动物对脂肪和蛋白质的消化吸收，丁酸菌还具有氨基酸载体的作用，能转运所有的氨基酸，但不分解，所有这些都有利于促进动物生长。用蛋白酶、脂肪酶、糖化酶、乳酸菌、丁酸菌为有效成分制成特效鱼用饲料添加剂，以05和2的比例添加到饲料中，饲喂8周后，饲料效率比无添加剂组高80和70，增重率高120和115，并且摄食早，体表黏液分泌多，体色新鲜，肉质有适量脂肪，味感改善，疾病率和死亡率下降，粪臭减少且呈类状固体易清除”。李恕等嵋
11、将酪酸菌制剂用于水产类，结果鱼及特种水产类日增重率提高大约15一40，杂食性鱼类可提高22以上。用3株乳酸菌、2株芽孢菌、2株酵母菌、1株光合菌、1株酪酸菌，以麸皮为主要原料，多菌混合厌氧固态发酵生产出新型微生物饲料添加剂。后经过养殖试验表明：2添加量组比对照组提高日增重8，提高饲料利用率10，降低粪便NH，的含量61m1。33 生物催化剂 丁酸菌制剂是一种生物催化剂，能有效的降解饲料中的抗营养因子，消除其抗营养作用，有效地催化饲料中养分的分解，从而提高饲料利用率，提高饲料的营养价值。丁酸菌同其它需氧芽孢杆菌一样在消化道内复活发育的过程中产生活性很强的胞外酶一蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖苷酶等多
12、种酶类，同时还产生降解植物饲料中非淀粉多糖的酶一果胶酶、纤维素酶、葡聚糖酶，这些活性酶直接作用于动物消化道的“酶池”，降解饲料中相应的营养成分，提高饲料中营养成分的消化率，从而提高蛋白质和能量的利用率，降低料肉比；间接作用是这些活性酶刺激机体本身酶的活性，从而提高动物的生产性能，因而丁酸菌微生态制剂又被称之为抗营养因子克星。34免疫调节功能 丁酸菌能激活免疫系统，促进免疫功能，维持机体的健康状况。给鸡饲喂含丁酸菌菌体的饲料后，测其血清中NDHI抗体效价的变化，结果显示：摄食一周后NDHI的效价迅速上升。傅思武钊用酪酸菌一婴儿双歧杆菌二联活菌制剂对小鼠进行试验，结果30d后测定发现小鼠抗体生成细
13、胞数增加，说明该制剂具有一定的免疫调节功能。用2710cfu弧菌感染109重虹鳟鱼，同时饲喂酪酸菌和白蛋白的试验发现：酪酸菌处理的鱼肾、肝脏、血液中弧菌数目均少于对照。2710efu(菌落形成单位)的弧菌感染，109重虹鳟鱼饲喂酪酸菌和白蛋白的死亡率分别为10和78；而2710efu的弧菌组，死亡率则分别为73和93。酪酸菌处理的。肾噬菌细胞的活力也较高，表明了饲喂酪酸菌提高了虹鳟鱼对弧菌感染的免疫力2。35提供营养元素 丁酸菌在发酵过程中能产生葡萄糖、麦芽糖等6种糖，及维生素E。这些物质直接为动物提供营养元素，维生素E能强化血管，增强抗病性，激活细胞，对机体非常重要。以丁酸菌为主要成分制成V
14、。吸收促进剂对乳用仔牛进行试验，结果发现血清中V。含量呈上升趋势，与对照组差异显著。用幼鸡试验也得出相似的结果“。4丁酸茵的培养条件及发酵生产工艺41培养基 根据丁酸菌的生长条件要求，王刚7。，匡群M1就营养成分中的碳源、氮源、无机盐和微量元素进行了多重比较分析试验，确定最佳配比比例：营养成分以胰蛋白胨最佳，其次分别为酪蛋白胨、牛肉蛋白胨、大豆蛋白胨、蛋白胨；碳源以葡萄糖用量在10一15水平上菌体生长较好，菌数较高；碳源和氮源的组成及配比对菌数有明显的影响，在胰蛋白胨、葡萄糖、酵母膏、牛肉浸膏的E交叉实验中胰蛋白胨(10)、葡萄糖(10)、酵母膏(05)、牛肉浸膏(03)按此配比时菌体浓度和芽
15、孢万方数据转化率最高；由试验得出无机盐与微量元素的配比对菌体浓度的影响不大，而对芽孢形成及转化率有密切的关系，试验得出当无机盐与微量元素按NaCl 021、(NH4)2S04 01、K2HP04 04、MgS047H20 005、MnS04H20 002、NaHCO，01、CaC03 01的最佳配比时芽孢转化率最大。42培养条件对氧的敏感性：丁酸菌为严格的厌氧菌，在较低的氧化还原电位下生长良好，运用封石蜡凡士林和焦性没食子酸法厌氧培养长势很好归o。酸碱度：pH=7为最佳培养酸碱值，并且用磷酸缓冲液调节最佳o。温度：丁酸菌最适宜的培养温度为3240Qc，但在36cc，37，38时培养菌数较高，3
16、6时芽孢转化率最高。培养时间：培养时间是影响菌落浓度及芽孢成熟率的重要因素，培养时间过短菌数尚可，但芽孢转化率及成熟率低；时间过长芽孢转化率和成熟率并无明显提高，反而出现菌体老化，菌数下降，实验结果表明36h为最佳培养时间。接种量：10为丁酸菌的最佳接种量，接种量大小对菌体浓度及芽孢转化率有一定的影响，接种量过大则会带入较多的种子培养期的代谢物，并使菌体前期生长过快，而使最终菌数下降；接种量过少会使菌体增殖缓慢，延长培养时间o。加热：对丁酸梭状芽孢杆菌的优选及复壮采用热处理的方法不仅能激活芽孢，使其尽快萌发，而且还有利于防止菌体污染。43丁酸菌微生态制剂的发酵生产工艺 丁酸菌微生态制剂生产工艺
17、是在国内最近几年才进行研究，目前发酵培养液活菌可以达到19109cfumL，芽孢转化率达到95。生产成本较为低廉，生产工艺基本流程如下：培养基原料-溶解一灭菌 保护剂l tDH入菌种一活化一接种一发酵控制一发酵液一干燥-DH填充米斗制粒一质检一成品若用作动物饲料添加剂，则在干燥后，质检包装即可使用。5前景展望微生物添加剂是目前世界各国都在竞相开发的新产品，饲用微生物添加剂又名益生素、促生素、促菌素、活菌素，是一类活体微生物制剂。其作为一种新兴的饲料添加剂，具有无毒、无副作用，通过调整肠道内微生物菌群之间的优势关系，代谢产生的多种酶、维生素、抗菌素、氨基酸等物质，从而达到促进动物生长，提高饲料转
18、化率，增强动物机体免疫功能等作用。目前研究最多的是乳酸菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、酵母菌等，但关于丁酸菌作为饲料添加剂对动物生产性能及免疫功能影响的国内报道较少，实践证明丁酸菌微生态制剂具有显著的促生长作用，提高饲料资源利用水平，显著增强动物机体抵抗疾病的能力，进一步的研究将促进整个畜牧业向绿色无污染方向发展，具有显著的经济效益和开发前景。39参考文献1FUJITA I，MAEDA A，TAKASHIKStudies On the antidiarrheal ac-tivity Of Ctostridium butyricum Miyairi II 588JJpn Pharmacol Ther，1
19、986，14：607360802BENNO Y，SAWA K，MITSUOKA TThe intestinal micmflora of infants：composition offecalflorain breastfed and bottlefedinfantsJMicrobiol lmmunol，1984，28：9759863赵建新，张瀛，田丰伟丁酸菌的分离、鉴定及筛选j无锡轻工大学学报，2002，21(6)：5976014BUCHANANRE，GIBBONSNEet a1bergeyMaunal of Determ in-ative BactoriologyEighth Editio
20、n，19845扬桂苹丁酸菌的生物功能研究J中国微生态学杂志，1998，10(5)：3063106庄志发，贺连智，冯紫慧简述微生态活菌(酪酸菌)制剂的研究应用J山东食品发酵，1999，1：32357王刚酪酸梭状芽孢杆菌培养条件的研究J饲料研究，2002，5：8138匡群，孙梅，施大林酪酸梭状芽孢杆菌培养条件的研究J饲料工业，2005，26(10)：36399施曼玲丁酸菌培养条件的研究J杭州师范学院学报，2001，8(4)：384010俞大绂，李季伦微生物学M科学出版社，1995，818311孙吉萍，王树山微生态制剂“宫人菌”治疗d-、JI,感染性腹泻的临床研究J中国微生态学杂志19：(4)：18
21、1912KUROIWA T，IWANAGA M，KOBARI K，Preventie effect of clos一，tridium butyrieum M588 against the proliferation of clostridium difficile during antimicrobial therapyJJ Jan Inf D。1990，64：1425143213Tomotar Mistuoka PhDClostridium butyricamA Profile of intestihal bacteriaMYaI【uh Honsha Co，Ltd，1990，12612914
22、TAGUCHI N，ABE F，MIKAMI YPreventive of experimental antibioticassociated diarrhea by Clostridium butyricumJJan J Bacter，1998，43：82983515赵锦文，沈翠芬米雅BM对10种抗菌药物的体外试验J中国医院药学杂志，2000，20(11)：69716乐军，胡宏双歧杆菌细胞壁完整肽聚糖的分离和纯化J中国微生态学杂志，1997，9(5)：lO1317株晓慧，唐宝英，刘佳酪酸菌制剂活菌检测方法的研究J中国微生态学杂志，2000，12(2)：10810918赵熙，冉陆，杨宝兰等丁酸
23、菌活菌制剂对肠道菌群影响的研究J中国微生态学杂志，1999，11(6)：33233819张树波，崔云珑，吴顺娥等酪酸梭菌的抑制作用研究J中国新药杂志，2002，ll(4)：32232420陆俭，张雪平，孟筱琦等酪酸菌和婴儿型双歧杆菌对霍乱弧菌的拮抗试验J微生物学通报，2000，27(5)：33834121李恕，丛宁微生物饲料添加剂一酪酸菌复合酶J渔业致富指南，1998，21：232422黄俊，韩铭海，陈小娥等新型微生物饲料添加剂的开发及应用效果研究J饲料工业，2003，24(12)：404323Sakai M，Yoshida T，Atsuta S，et a1Enhancement of res
24、istance tovibriosis in rainbow trout，Oncorhynchus mykiss(Walbaum)，by Oraladministration of Clostridium but gum bacterinJJournal of FishDiseaSeS，1995，18：2，187190 (责编：魏凤)万方数据丁酸梭状芽孢杆菌的研究进展作者： 冉雪松， 王振华， 潘康成作者单位： 冉雪松(内蒙古赤峰市松山区太平地镇动物防疫站,内蒙古,赤峰,024024)， 王振华,潘康成(四川农业大学动物科技学院动物疫病与人类健康四川省重点实验室,四川,雅安,625014)刊名
25、： 安徽农学通报英文刊名： ANHUI AGRICULTURAL SCIENCE BULLETIN年，卷(期)： 2007，13(4)被引用次数： 2次参考文献(23条)1.FUJITA I.MAEDA A.TAKASHIK Studies on the anti.diarrheal activity Of Clostridium butyricum Miyairi 588 19862.BENNO Y.SAWA K.MITSUOKA T The intestinal micmflora of infants:composition of fecal flora in breastfed and
26、 bottlefed infants 19843.赵建新.张瀛.田丰伟 丁酸菌的分离、鉴定及筛选期刊论文-无锡轻工大学学报 2002(06)4.BUCHANANRE.GIBBONSNE bergeys Maunal of Determ inative Bactoriology 19845.扬桂苹 丁酸菌的生物功能研究 1998(05)6.庄志发.贺连智.冯紫慧 简述微生态活菌(酪酸菌)制剂的研究应用 19997.王刚 酪酸梭状芽孢杆菌培养条件的研究期刊论文-饲料研究 2002(05)8.匡群.孙梅.施大林 酪酸梭状芽孢杆菌培养条件的研究期刊论文-饲料工业 2005(10)9.施曼玲 丁酸菌培养
27、条件的研究 2001(04)10.俞大绂.李季伦 微生物学 199511.孙吉萍.王树山 微生态制剂“宫入菌“治疗小儿感染性腹泻的临床研究12.KUROIWA T.IWANAGA M.KOBARI K Preventie effect of clostridium butyricum M588 against theproliferation of clostridium difficile during antimicrobial therapy 199013.Tomotar Mistuoka Clostridium butyricum A Profile of intestinal bac
28、teria 199014.TAGUCHI N.ABE F.MIKAMI Y Preventive of experimental antibiotic-associated diarrhea by Clostridiumbutyricum 199815.赵锦文.沈翠芬 米雅BM对10种抗菌药物的体外试验期刊论文-中国医院药学杂志 2000(11)16.乐军.胡宏 双歧杆菌细胞壁完整肽聚糖的分离和纯化 1997(05)17.株晓慧.唐宝英.刘佳 酪酸菌制剂活菌检测方法的研究期刊论文-中国微生态学杂志 2000(02)18.赵熙.冉陆.杨宝兰 丁酸菌活菌制剂对肠道菌群影响的研究期刊论文-中国微生态
29、学杂志 1999(06)19.张树波.崔云珑.吴顺娥 酪酸梭菌的抑制作用研究期刊论文-中国新药杂志 2002(04)20.陆俭.张雪平.孟筱琦 酪酸菌和婴儿型双歧杆菌对霍乱弧菌的拮抗试验期刊论文-微生物学通报 2000(05)21.李恕.丛宁 微生物饲料添加剂-酪酸菌复合酶 199822.黄俊.韩铭海.陈小娥 新型微生物饲料添加剂的开发及应用效果研究期刊论文-饲料工业 2003(12)23.Sakai M.Yoshida T.Atsuta S Enhancement of resistance to vibriosis in rainbow trout,Oncorhynchusmykiss (
30、Walbaum),by Oral administration of Clostridium but gum bacterin 1995(02)相似文献(1条)1.会议论文 王振华.潘康成 丁酸菌微生态制剂的研究进展 2004丁酸菌即丁酸梭状芽孢杆菌,由于其独特的生物学和微生态学特性,在临床医学和畜牧业方面广泛被应用,是一种较理想的具有广泛开发前景的微生态制剂.本文对丁酸菌的生物学特性、微生态学效应、微生态制剂在医学和畜牧业方面的应用、生产工艺等几方面的研究概况作了系统的分析论述.引证文献(2条)1.刘来亭.田鹏飞.杜灵广.张勇 酪酸菌对肉鸡生产性能和死淘率及小肠形态结构的影响期刊论文-河南农业科学2009(7)2.金华.赵建新.陈卫.杭锋.王婉卿 不同金属离子对丁酸梭状芽孢杆菌Z-10菌体及芽孢的影响期刊论文-食品工业科技 2009(6)本文链接：http:/
