丁酸梭菌

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）屬於芽孢桿菌科，梭菌屬，革蘭氏陽性，有芽孢，孢子卵圓，偏心或次端生。可抵抗不良環境。

丁酸梭菌是一種專性厭氧的革蘭氏陽性芽孢桿菌，其直徑為（0.6～1.2）×（3.0～7.0）µm，兩端鈍圓，中間部分輕度膨脹，細菌呈直桿狀或稍有彎曲，單個或成對，短鏈，偶見有絲狀菌體，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，一個顯著的特徵是產生澱粉酶，水解澱粉但不水解纖維素。水解澱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，硝酸鹽還原實驗均為陰性。丁酸梭菌DNA的G+C含量的摩爾分數為27%～28%。

丁酸梭菌做為飼料添加劑在飼料中應用，在動物腸道內可體現五大生物特性：一是促進動物腸道有益菌群（雙歧桿菌, 乳酸桿菌）的增殖和發育，抑制腸道內有害菌和腐敗菌的生長、繁殖，糾正腸道菌群紊亂，減少腸毒素的發生；二是在動物腸道內能產生B 族維生素、維生素K、澱粉酶等物質，具有保健作用；三是丁酸梭菌的主要代謝產物丁酸是腸道上皮組織細胞的再生和修復主要營養物質；四是厭氧或者兼性厭氧芽孢桿菌，不受胃酸、膽汁酸等影響；五是對多種飼用抗生素有較強的耐受性, 可配伍使用。丁酸梭菌作為新飼料添加劑的使用，對於減少當前飼料中抗生素產品的濫用、減少藥物在肉品中的殘留、降低動物細菌的耐藥性和保障動物健康方面有著重要的意義。

丁酸梭菌T4是一種能夠高效利用木糖發酵產氫的細菌，通過研究初始底物濃度和pH對產氫菌——丁酸梭菌T4的生長及產氫的影響，採用間歇培養方式對丁酸梭菌T4發酵木糖進行產氫，按照累積產氫量的公式，計算丁酸梭菌T4的產氫量，這樣，就可以採取較為合理的培養條件，從而提高其對底物的利用率及產氫效率。

調整腸道菌落平衡，促進腸道有益菌群增殖

腸道菌群失衡會導致各種疾病的發生，丁酸梭菌能促進有益的雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿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、彎曲桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、痢疾桿菌和傷寒沙門菌以及腐敗菌的繁殖，從而減少了胺類、吲哚類和硫化氫等有害物質。

實驗表明，已知健康人的糞便菌群以厭氧菌為主，並知雙歧桿菌在人和動物體為最高和最常見的正常菌群之一。張達榮等證實，腸易激綜合症患者中菌群失調，表現為與糞便菌群中主要比例的總厭氧菌雙歧桿菌、乳酸桿菌的量減少，而占腸道菌群比例中較少的具有潛在致病性梭菌卻顯著增多，經丁酸梭菌治療后，糞便菌群中的雙歧桿菌、無芽孢厭氧菌、大腸菌、腸球菌和乳酸菌與健康人無顯著差異，占腸道比例多的雙歧桿菌、乳酸桿菌顯著上升，而具有潛在致病性的梭菌明顯下降，並且臨床癥狀相應明顯改善。趙熙等研究報道，酪酸菌製劑使腸道內的雙歧桿菌數量增加，差異極顯著（P≤0.01），乳酸桿菌的數量增加，差異顯著（P≤0.05）。傅思武等證實，服用酪酸菌製劑后，受試者的腸桿菌、腸球菌、擬桿菌的數量無明顯變化。雙歧桿菌、乳酸桿菌的數量增加，差異有非常顯著性（P≤0.01）。張雪平等用酪酸菌製劑對腸道致病菌體外生物拮抗作用研究表明，丁酸梭菌和雙歧桿菌在休外能明顯抑制大腸埃希氏菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌的生長繁殖。陸儉等研究表明，酪酸菌對霍亂弧菌有拮抗作用，具有抑制霍亂弧菌的作用。呂存女等實驗證明，酪酸菌和嬰兒雙歧桿菌能明顯抑制艱難梭菌的生長，並且兩菌聯合比各自單獨培養時顯示出更強的生物拮抗作用。這一系列實驗研究說明，酪酸菌製劑對調整腸道微生態具有重要意義。

增強免疫功能，預防腫瘤發生

口服丁酸梭菌能增加人和動物體內血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量。丁酸梭菌的細胞壁成分和它產生的胞外多糖（半乳糖：葡萄糖=13.5：86.5）能抑制腫瘤細胞的生長。用熱滅活丁酸梭菌製成的疫苗有激活NK細胞和巨噬細胞的作用。

當機體攝食酪酸菌死菌體（109個/克）后，從小腸上皮無菌取出派伊爾氏淋巴集結細胞，用ELISA法測定血清中免疫球蛋白IgA含量，試驗組（6µg/mL）明顯高於未攝食菌體的對照組（0.5µg/mL）。給雞飼餵含酩酸菌體的飼料后，測其血清中ND-HI抗體效價的變化，結果顯示，攝食1周后，ND-HI滴度迅速上升。

有人發現酪酸菌細胞具抗腫瘤活力。移植肉瘤180前和後分別對小鼠進行腹膜注射其液劑發現酪酸菌產生的胞外可溶性多聚糖完全抑制肉瘤的生長。另有人用酩酸菌治療移植性腫瘤“ Jensen肉瘤”，熱殺死酪酸菌細胞后製成菌體疫苗，對BDF.鼠的B16-F10黑素瘤進行抗轉移試驗。疫苗刺激自然殺傷（NK）細胞對靶細胞YAC-1的細胞毒力的抗性。處理后72h出現拮抗峰值，而最大巨噬細胞對細胞毒活力的抑制在9-11天出現。這種刺激作用證實了被激活的NK細胞和巨噬細胞在抗轉移作用中的角色。

在腸道產生益生產物

在腸道內酪酸菌能產生B族維生素、維生素K等物質, 對機體具有保健作用。對母乳餵養嬰兒腦出血的研究己集中到維生素K方面來。對維生素K缺乏具有高度敏感性的家禽進行實驗證明酪酸菌能在腸道內產生必需的維生素K。

丁酸梭菌在腸道內能產生澱粉酶、蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶。特別要指出的是，日本學者Nakajima發現腸道中丁酸一拜仁梭菌組中的菌產生內切和外切果膠的裂解酶和果膠甲基化酶，能把腸道內的果膠降解為中間產物，即寡聚半乳糖和4,5-不飽和半乳糖醛酸，最終分解為揮發性短鏈脂肪酸一乙酸和少量丁酸及甲酸。這些酶系顯然有重要的生理功能。我們知道，人和動物每天要攝入體內大量的纖維和果膠物質，由於這些酶系的作用，其中間產物可被雙歧桿菌等乳酸菌利用，從而促進了這些菌的生長繁殖，其最終產物又可被機體吸收利用。

丁酸梭菌的主要代謝產物為丁酸，而丁酸是腸道上皮組織細胞的再生和修復的主要營養物質。因此，對腸道上皮組織的再生和修復有很重要的意義。

穩定性好

丁酸梭菌產生內生芽孢，所以能耐熱耐酸，在人體內不受胃酸、膽汁酸等影響，因而通過消化道不失活，在體外室溫下可保存三年以上不失效。並且對青霉素、氨苄西林、鏈黴素、慶大黴素、妥布黴素、氯黴素等有一定的抗性，因此這種製劑可和抗生素合用，提高療效。大量實驗證明它無任何毒副作用，被廣泛用於醫藥、功能性保健食品和動物飼料的添加劑及植物肥料。

促生長功能

丁酸梭菌具備此功能取決於兩點：一是，它體內存在的蛋白酶1和蛋白酶2及脂肪酶，能促進動物對脂肪和蛋白質的消化吸收。二是，丁酸梭菌具有氨基酸載體的作用，它能轉運所有的氨基酸，但不分解氨基酸。所以它有利於促進動物生長。有人指出，用蛋白酶、脂肪酶及糖化菌、乳酸菌、丁酸梭菌為有效成分，製成特效的魚用飼料添加劑，促進魚對蛋白質、脂肪的消化吸收，養殖率上升。添加的三種菌能在腸道內共生，使各種臟器機能更好地發揮，腸內微環境得到改善。當將0．5 %和2 %添加劑加入到飼料中作為實驗組，飼餵8 周后，飼料效率比無添加劑的對照組高8．0 % 和7．0 % ，增重率高12．0 % 和11．5 % ，並且攝食早，體表粘液分泌多，體色新鮮，肉質有適量脂肪，味感改善，疾病率和死亡率下降，糞臭減少且呈粒狀固體易清除。對肉用仔雞的試驗也證明了丁酸梭菌的這種功能。李恕等將丁酸梭菌製劑用於水產類，結果魚及特種水產類日增重率提高大約30%一40%，雜食性魚類可提高22%以上(李恕和叢寧，1998)。

其它功效

大量數據說明，單用丁酸梭菌或與雙歧桿菌、益生元等合用，對於因菌群失調而引起的急慢性腹瀉、腸易激綜合症、抗生素相關性腸炎、便秘等癥狀有良好的療效，對於腸炎、肝硬化和放療、化療造成的免疫功能下降也能起到輔助的治療作用。不少資料還說明，該菌還能促進維生素E的吸收，降解膽酸和提高抗氧能力。

我國對丁酸梭菌的研究開發才剛剛起步，但發展較快，已有丁酸梭菌產品出現。自1993年起，從日本進口酪酸菌製劑一米雅BM片劑和米雅利桑愛兒A顆粒劑，先後在上海、廣州、哈爾濱等十幾家著名醫院臨床應用，治療腸菌群紊亂引起的腸炎、腹瀉、消化不良等疾患，取得了顯著療效。目前我國研究者對丁酸梭菌的研究主要是在臨床應用上，但作為飼料添加劑應用的並不多見。

此外，丁酸梭菌也可做為獸葯使用，由於其對鏈黴素等多種抗生素具有抗性，與這些抗生素配合使用時其生物作用不受影響，還能加強治療效果。丁酸梭菌對多種抗生素的抗性，對其在現在飼料中普遍添加抗生素的情況下仍能發揮其效能有特別意義。

與丁酸鈉的比較

丁酸鈉，又名正丁酸鈉鹽，產品呈白色至類白色，似絨毛狀，可吸濕性粉末，具有特殊的乳酪酸敗樣氣味，易溶於水，水溶液pH呈鹼性。因丁酸具有遊離性和揮發性的特點，飼料生產中將其製成相對穩定的鈉鹽---丁酸鈉。丁酸鈉在我國是允許使用的飼料添加劑品種之一，於2006年被農業部列入《飼料添加劑品種目錄》。在動物生產上的應用方式主要是在動物飼料中添加丁酸鈉產品（丁壯素、佳寶育、腸益健），起到腸黏膜營養劑、電解質平衡調節劑、胃腸道微生態調節劑、複合酸化劑、香味劑、誘食劑等作用。現階段，國內對丁酸鈉在畜牧生產中的應用研究大部分針對幼齡動物。但實際應用發現，丁酸鈉產品效果並不穩定，分析其原因有以下幾點：

⑴ 飼料原料對丁酸鈉有一定的緩衝能力：飼料原料的緩衝能力，是影響胃內遊離酸量的主要因素。緩衝能力越大，能吸附胃內的遊離酸就越多，這使得採食后胃內的遊離酸減少，胃內pH值升高，進而影響胃蛋白酶的活性和蛋白質的消化分解。一般來說，蛋白質、鈣、磷和微量礦物質的含量越高，飼料的緩衝能力越高。

⑵ 丁酸鈉用量不好掌握：丁酸鈉作為有機酸，一方面它的解離度小，酸性較弱，達到同樣的酸化能力添加量比無機酸要大得多，添加成本高。另一方面丁酸鈉作為酸化劑，在飼料日料中的添加是直接性的，添加的酸容易被鹼中和，失去酸化作用；或者在胃中吸收過快，又會反射性抑制胃酸分泌，影響胃功能的正常發育；如果無法到達小腸，則不能有效降低小腸中的pH值，無法達到抑制有害微生物生長、促進有益菌生長的目的。此外，飼料日糧的種類、動物的年齡、體重以及飼養環境都會影響丁酸鈉的使用量。

⑶ 貯存運輸條件受限：丁酸鈉產品在常規貯存和搬運條件下，處於低溫和密封狀態下穩定，但不能與性質相反的物質、粉塵、過熱物品、強氧化劑混合保存，貯存過程中容易發生稀釋結塊或造成飼料受潮。

⑷ 技術成本高：核素示蹤法研究SCFA（短鏈脂肪酸）吸收的結果表明，機體結腸中SCFA的吸收和代謝能力很強，其中又以丁酸為最快。由於丁酸代謝速度很快，使得機體內丁酸的血清半衰期僅僅只有6分鐘。在利用丁酸鈉作為治療藥物時，為了使其達到有效的血葯濃度，常用辦法是利用緩釋技術。將丁酸鈉包被成片劑，從而使丁酸能夠到達結腸而不會在此前被小腸吸收和代謝。

⑸ 存在不良應激：動物口腔粘膜細柔，感受能力強，若用低價、低質的化工級丁酸鈉作為誘食劑時，本想起到誘食和保持動物機體健康的作用，但是往往能引起動物粘膜灼傷，導致採食量下降，甚至拒食。此外，丁酸鈉可能產生的有害分解產物有一氧化碳、二氧化碳、氧化鈉、過敏性和有毒的煙塵與氣體，也有可能導致中樞神經系統抑制、眼和皮膚過敏、消化道和呼吸道應激。