【益生菌】丁酸梭菌及其在養殖業中的應用，哪些商品益生菌產品中添加了丁酸梭菌？
近年來，隨著我國經濟快速發展，人民生活水平得到了很大提高，對肉、蛋、奶等高蛋白優質食品需求量大幅度增加，從而大大促進了生豬、家禽和牛羊養殖的數量提高。然而，由于抗生素在動物治療疾病和生產過程中被大量誤用和濫用，造成肉、蛋產品中抗生素殘留，危害了食品安全，嚴重影響人們的身體健康，也影響著我國畜禽產品在國際市場的競爭力。
通過在動物飼料中添加各種微生態制劑，能提高畜禽的免疫力、抗病力；也能提高動物的各項生產性能。這樣既能大大提高經濟效益，同時也能降低抗生素和化學藥物濫用造成的各種不利影響，帶來很好的生態效應。因此近些年，微生態制劑在畜禽養殖中應用不斷擴大。目前在養殖業中廣泛應用的微生態主要有乳酸菌類和芽孢菌類，但是這兩大類各有其優缺點：乳酸菌能在腸道厭氧環境生長，產生乳酸和細菌素，抑制有害菌，促進腸道微生態平衡，但是乳酸菌在常溫下保存也容易死亡，更加不能在飼料熱造粒過程中添加，使用上有很大的局限性；芽孢桿菌耐熱和耐膽鹽、胃酸，但不能產乳酸，在腸道厭氧環境不能生長，不能直接作用于腸道微生態系統，使用效果也有局限性。而丁酸梭菌作為一種厭氧芽孢桿菌，具有耐熱和耐膽鹽、胃酸的抗逆性，又能在腸道厭氧環境生長，可產丁酸、乳酸，可抑制腸道有害菌，促進雙歧桿菌和乳酸菌等腸道有益菌的生長，調節腸道微生態平衡；丁酸梭菌的主要代謝產物是丁酸，是腸道上皮組織細胞再生和修復的主要營養物質，對于預防和治療腸炎、促進二次消化有著獨特的作用。由此可見，
丁酸梭菌既具有優良的生產性能，又具有耐熱、貯藏的特性，正在成為目前飼用益生菌產品中的一個很有潛力的品種，有著良好的應用前景。
從上世紀40年代開始，丁酸梭菌在日本開始作為調理人體胃腸功能的整腸藥使用。由于丁酸梭菌具有的多種優良特性，近年來，我國很多科研院所和企業對它進行了研究開發，在更多領域應用。浙江惠嘉生物科技有限公司生產的丁酸梭菌制劑2009年獲得了農業部簽發的飼料添加劑新產品證書。這也更加推動了丁酸梭菌作為飼料添加劑在我國的研究和應用。
1丁酸梭菌概述
1.1 丁酸梭菌的發現和分類
丁酸梭菌又稱酪酸菌、丁酸梭狀芽孢桿菌(Clostridium butyricum)，是1933年由日本千葉醫科大學宮人近治博士首先發現并報告的，因此又名宮人菌。本菌存在于土壤、動物和人體的腸道中，細菌學分類歸屬于梭菌屬，為革蘭氏陽性厭氧桿菌。
1.2 丁酸梭菌外形和生理特征
丁酸梭菌是一種專性厭氧、革蘭氏陽性產芽孢的桿菌，其直徑為(0.5～1.7)×(2.4~7.6)／μm，兩端鈍圓，中間部分輕度膨脹，細菌呈直桿狀或稍有彎曲，具有周身鞭毛，能運動。孢子卵圓，偏心或次端生。革蘭氏染色初培養的菌為陽性，菌稍長可變為陰性。在瓊脂平板上形成白色或奶油色的不規則圓形菌落，稍突，直徑為1~3mm。不水解明膠，不消化血清蛋白，能夠發酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物產酸，一個顯著的特征是產生淀粉酶，水解淀粉但不水解纖維素。丁酸梭菌發酵淀粉和糖類的最終代謝產物為丁酸、醋酸和乳酸，還發現有少量的丙酸、甲酸。丁酸能促進腸道上皮組織細胞的發育，丁酸梭菌產生的有機酸能抑制腸道有害菌。研究表明，丁酸梭菌還能促進腸道雙歧桿菌和乳桿菌的生長。
丁酸梭菌除具有促進腸道微生態平衡的保健功效外，由于能生成芽孢，還具有耐酸、耐熱、耐鹽、易保存的特點。研究發現，丁酸梭菌芽孢有很強的抗逆性。據報道，丁酸梭菌能抵抗飼料制粒過程中的高溫、高熱，并能在胃酸及膽汁中存活，pH值為1.0～5.0時仍能存活；pH值為4.0～9.8能適合其生長。試驗證明，丁酸梭菌制劑經80℃、30分鐘和90℃、10分鐘熱處理后98％存活；90℃加熱20分鐘后95％存活；100℃加熱5分鐘后80％存活 。
2丁酸梭菌發酵和芽孢形成的研究
丁酸梭菌發酵主要是為了獲得盡可能多的抗逆性高的芽孢，因此發酵工藝不存在復雜的代謝調控和次級代謝，發酵周期短。目前，發酵研究的重點主要集中在如何用低廉易得的培養基獲得高密度菌體和如何提高芽孢形成率。
孔青等利用丁酸梭菌產淀粉酶的特點，選擇可溶淀粉作為培養基碳源，通過一系列優化，最后確定丁酸梭菌培養的最佳淀粉培養基為：可溶性淀粉3.0％ 、硫酸銨1.12％、酵母浸膏3.0％ 、NaHCO3 0.1％ 、MnSO4·H2O 0.02％ 、MgSO4 ·7HO 0.02％ 、無水氯化鈣0.002％ 、初始pH值為7.26。在此培養基中，丁酸梭菌菌體濃度可達2.55×108／mL 。
陳秋紅等(2009)通過單因子試驗及正交試驗對酪酸菌CB-7發酵培養基和培養條件進行研究。結果表明，最優化培養基組成為：玉米淀粉1.0％ 、牛肉蛋白胨1.0％ 、酵母膏0.5％ 、乙酸鈉0.3％ 、NaC10.5％、CaCO3 0.3％、MgSO4·7H2O 0.05％。確定最佳培養條件為初始pH7.0，培養溫度37％，接種量7.5％，培養36h，菌體濃度可達8.5×108個/mL，芽孢率可達95.3％ 。
3丁酸梭菌的作用機理
3.1 調節動物腸道微生態平衡
首先丁酸梭菌是嚴格厭氧菌，能夠在腸道的厭氧環境生長良好；對酸和膽汁有高耐性。能夠產生丁酸、乳酸、乙酸等有機酸，能降低腸道pH值，抑制有害菌，并能夠促進雙歧桿菌和乳桿菌等益生菌的生長繁殖，從而促進腸道微生態平衡。丁酸梭菌對大腸桿菌、痢疾桿菌等常見腸道病原菌有一定抑制作用。張雪平等把丁酸梭菌LCL166與大腸桿菌、痢疾桿菌、傷寒桿菌體外共同培養24h后，發現致病菌數量被降低1～2個數量級 。
3.2 促進動物的消化吸收
首先丁酸梭菌在腸道內繁殖會分泌淀粉酶和蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶等多種酶類，幫助對營養物質的消化和吸收；二是通過丁酸梭菌在動物消化道內生長、繁殖，能產生如B族維生素、維生素K等多種營養物質，能增加小腸蠕動的速度，改善腸道消化功能，促進對飼料中各種營養成分的消化與吸收。
3.3 提高免疫力和抗病力
口服丁酸梭菌能增加動物體內血清中免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白M(IgM)的含量，刺激小腸黏膜免疫活性，使IgA增多，抑制微生物在呼吸道上皮附著，減緩病毒繁殖，防止病原體入侵機體，提高動物的免疫力和抗病力。Mu-rayama等用丁酸梭菌飼喂無菌鼠，發現其可以刺激小腸黏膜活性，使IgA增多 。
3.4 促進腸道上皮組織細胞的生長
丁酸梭菌的主要代謝產物是丁酸和乙酸，而丁酸是腸道上皮組織細胞再生和修復的主要能源物質，因此丁酸梭菌對修復動物腸道黏膜也有一定的作用。
4丁酸梭菌在畜禽養殖業中的應用效果
丁酸梭菌能產生丁酸、乙酸和乳酸，能抑制腸道有害菌，也能夠促進雙歧桿菌和乳桿菌等益生菌的生長繁殖，從而促進微生態平衡；丁酸梭菌能分泌多種酶類，促進飼料的消化吸收；丁酸梭菌還能提高動物的免疫力。在畜禽養殖業中應用后，取得了明顯的效果；能降低動物死亡率，提高抗病力；提高動物生長速度和增重率；提高飼料轉化率，提高經濟效益。
杜云平在肉雞日糧中添加丁酸梭菌，試驗組日增重比對照組提高了2.3g／(只·天)，增幅為4.61％，但未達到顯著水平，試驗組料重比較對照組降低了9.26％ ，并且試驗組比對照組提前一天出欄。試驗表明，肉雞日糧中添加丁酸梭菌有提高日增重、提高飼料利用率的作用。試驗中也發現丁酸梭菌能較好的防治小雞腸炎。李恕等將丁酸梭菌制劑用于水產類，結果魚及特種水產日增重率提高大約30％ ～40％ ，雜食性魚類可提高22％以上。王潤之等在日糧中添加0.2％酪酸菌，可顯著提高種鴨產蛋率和受精率 。
5發展方向和前景與市場上成熟產品
丁酸梭菌既具有類似乳酸菌調節腸道微生態的作用，又和芽孢桿菌一樣具有很強的抗逆性，具有耐熱、耐膽鹽、耐酸、耐貯存的特點，在動物養殖業中有著廣闊的應用前景。
目前丁酸梭菌在養殖業中應用還不多，主要是由于與芽孢桿菌相比，丁酸梭菌單位發酵液芽孢數的得率還較低，這也導致丁酸梭菌產品的成本較高，影響了它的實際應用；另外，丁酸梭菌針對不同養殖階段的不同動物，應用效果不盡相同，需要進行大量的養殖試驗，獲得丁酸梭菌針對不同動物適合的使用劑量和方法；丁酸梭菌和乳酸菌、雙歧桿菌、芽孢桿菌配合使用能夠取得更好的效果，這也需要通過養殖試驗來摸索和確定菌種組合的比例和用量。
因此，首先我們需要努力提高丁酸梭菌的發酵水平，降低產品成本；還需要篩選更多更好的菌種應用于養殖業中；另外還需要研究丁酸梭菌與其它菌種配合使用的作用效果，通過養殖試驗獲得更好的應用效果。通過各方面的共同努力，相信丁酸梭菌在畜禽養殖業中能發揮更大的作用，取得更好的經濟效益和生態效應。
目前，一廣西助農畜牧科技有限公司銷售的益生菌產品為例，這些產品中都添加了非常多數量的丁酸梭菌，分別是（點擊即可打開鏈接）：
1.酶+菌融合預消化技術典型代表產品————養豬專用復合益生菌——規模養豬低成本生態健康養殖更好更專業復合益生微生物制劑產品，可以高溫制粒、直接加入飼料中、飲水中添加
2.99多功能飼料發酵劑——高濃度乳酸菌為主的固態飼料發酵劑，更輕易成功、效果更好的生物飼料發酵劑，簡單好用的中草藥發酵劑
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