丁酸梭菌研究进展

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丁酸梭菌的研究及应用进展

丁酸梭菌的研究及应用进展

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]。

丁酸梭菌对肠道健康调节作用及应用研究进展

丁酸梭菌对肠道健康调节作用及应用研究进展

为肠道 上皮细 胞提供 能量外 .还 具有直 接的 免疫 渊控 功
能 ,能增 强肠 道上 皮细胞 的增 和 分化 .提 高肠道 屏障
J力能 ,对维护黏膜健 有一定 的用 1.5 对肠道 的免疫调 节作 用 肠道 是机 体最 大 的免疫器
收能 力增 强 若隐窝 变深 !J{1J说 明机体 代谢增 强 ,维 持需
要 增多 ,1 产性 能低 冈此 ,绒 毛高 度与隐 窝深度 的 比
值 很好地 反应 小肠 的功能情 况 :郑有 秀等人通 过 试验 证
明断奶 仔猪饲 粮添加 丁酸 梭菌不仅 著提高卒 肠绒 毛高
度 ,还 可 普提 高卒肠 绒毛高 度与隐 窝深度 的 比值 【1
,f_.长和 幼畜肠 道发育 成熟 有研 究表 明 ,丁 酸梭菌 对抗
,卜索 导致的 肠道黏膜 完整性 损坏 、绒 毛破 、上 皮细胞
肿 胀脱 落等症状有叫 的 修复作用 J:刘婷婶等人研究发
现 住蛋 鸡饲 【}1添 力I1 同浓 度 的_r酸 悛菌均 可 苦增力II
了卒肠 黏喷厚 度【“1 丁酸饺菌 的代 跗产物 丁酸除 了能够
丁酸梭 菌是从 健康人 和 动物 肠道 中分离 的一 种革 氏 阳性 芽孢杆 菌 .具 有耐热 、耐酸 ,耐 多种抗 索等 十 物学 的 特性 、丁 酸 梭 菌 住肠 道 内具 有 州 节肠 道 菌 群平 衡 、改善肠道 健J求,提 高 动物乍长性 能及 改善 肉品质等 作用 ,具有 良好 的应用前景 .

1.3 维持 肠道正 常的形 态结构 肠道是 消化和吸 收营养
物 质的重 要场 所 ,肠 绒 毛高 度越 高 !J{IJ肠 上 皮细胞 的数量
越多 .肠上 皮细胞数 量越 多 ,则小肠对 营养 物质 的吸收

丁酸梭菌在家禽生产上的应用研究进展

丁酸梭菌在家禽生产上的应用研究进展

用抗 生 素 会对 畜 禽 造成 严 重 的危 害 :第 一 ,动 物 菌类 取代 抗 生 素逐 渐 成 为 禽 畜养 殖 的主 流 。丁
体 内产 生 耐 药 性 细 菌 ,抑 制 细胞 免疫 和 体 液 免 酸 梭菌及 其代 谢 产 物 能够 提 高 饲 料 利用 率 和 改
疫 .严重 损 害 动 物机 体 免疫 细 胞 功 能 ,降低 动 物 善 畜禽 生 产 性 能 ,增 强 畜 禽免 疫 力 和抗 病 力 ,在
关键 词 :丁酸梭 菌 ;生产性 能 ;无抗
Progress in the Application of Clostridium Butyricum in Poultry
Huan Xiurong Liu Xiaohui Xie Qingzhu
Abstract:W ith the improvem ent of people S awareness of environmental protection and con— CeITIS for food safety and the demand of forage authorities to no antibiotic addition to feed, the substitution of antibiotics for humans and animals that are not harmful to residual probiotics has gradually become the mainstream of livestock breeding.Clostridium butyricum and its metabolites can improve the feed utilization and improve the production performance of livestock anti pouhry, enhance the immunity and disease resistance of livestock and poultry,and have broad market pros— pects in the current widespread promotion of no—antibiotic breeding environment.

丁酸梭菌生理功能及应用研究进展_张晓阳

丁酸梭菌生理功能及应用研究进展_张晓阳

丁酸梭菌生理功能及应用研究进展张晓阳,卢忆,马艳莉,李里特(中国农业大学食品科学与营养工程学院,北京100083)摘要:丁酸梭菌是一种益生菌,具有维持肠道微生态平衡、提高免疫力、抗癌、产生营养物质等功能。

丁酸梭菌开发利用前景广阔,目前已应用于食品、医药、农牧、化工等诸多领域。

但是国内对丁酸梭菌的研究及开发利用滞后,目前仍处于起步阶段,相比其它益生菌重视度不足。

本文介绍了丁酸梭菌的形态特征和生化特征,综述了其生物学功能及在食品、医药、工业、动物等领域的应用,指出了研究和应用中存在的问题,旨在为丁酸梭菌的进一步开发利用提供参考。

关键词:丁酸梭菌;形态特征;生化特征;功能;应用丁酸梭菌(Clostridium butyricum)又名酪酸菌、宫入菌,存在于土壤、树叶、人和动物肠道中。

干酪和自然发酵的酸奶中也存在丁酸梭菌,我国学者在酒曲[1]和窖泥[2]中也分离鉴定得到了丁酸梭菌。

研究发现丁酸梭菌有着整肠、抗癌、提高免疫力等作用[3]。

在日本,丁酸梭菌最初被应用于临床医学,目前已被制成微生态制剂广泛应用于食品保健[4]、动物饲料[5]等领域。

与其它益生菌相比,丁酸梭菌微生态制剂的发展处于起步阶段。

近年来,我国加快了对丁酸梭菌开发利用的步伐,但是对丁酸梭菌的研究和开发利用仍存在局限性,在食品领域的应用更是较少。

本文从形态与生理特征、生物学功能、应用现状、存在的问题、发展前景等方面对丁酸梭菌进行了综述,为丁酸梭菌的研究与应用提供思路。

基金项目:国家级大学生创新训练计划“发酵豆制品中丁酸菌的分离、鉴定及其特性研究”(项目编号:201210019090)。

作者简介:张晓阳(1989—),女,河北石家庄人,本科,研究方向:食品科学与工程。

通讯作者:李里特(1948—),男,陕西西安人,教授,博士生导师,从事食品科学研究。

Study on the Quality Index of Fermented Corn NoodlesWANG Xiao-hui1,LI Ling-yi1,Satoru Nirasawa2,EIZO Tatsumi2,CUI Li-xun3,CHENG Yong-qiang1(1Beijing Key Laboratory of Functional Food from Plant Resources/College of Food Science&Nutritional Engineering,China Agricultural University,Beijing100083,China;2Japan International Research Center for Agricultural Sciences,Tsukuba305-8686,Japan;3Biological Pharmaceatical Department,Heilongjiang Vocational College of Biology Science and Technology,Harbin150025,China)Abstract:Fast and accurate evaluation method is essential to the improvement of the quality of noodles.Different evaluation methods including sensory assessment,instrumental test and cooking quality test were used to assess the quality of fermented corn noodles.The rela-tionships between these parameters were studied,and results showed that both the instrument test and cooking quality test were correlated with sensory assessment significantly.Hardness and chewiness could be good indicators of fermented corn noodles,and cooking quality test could be used as an adjunct method.Keywords:fermented corn noodles;quality;evaluation index;sensory evaluation;instrumental test(责任编辑刘宏)32中国食物与营养第18卷1丁酸梭菌的特征丁酸梭菌为直或微弯的杆菌,单个或对生,短链,后期产生孢子,孢子卵圆、偏心次端生,使得菌体膨大呈现梭形[6]。

丁酸梭菌在畜禽生产中的应用研究进展

丁酸梭菌在畜禽生产中的应用研究进展

动物营养学报2018,30(7):2467⁃2472ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2018.07.005丁酸梭菌在畜禽生产中的应用研究进展赵敏孟1㊀单昊书2㊀沈永华3㊀张㊀程3㊀刘㊀龙1㊀龚道清1∗(1.扬州大学动物科学与技术学院,扬州225009;2.镇江市动物疫病预防控制中心,镇江212009;3.东台市畜牧兽医站,东台224200)摘㊀要:丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)具有调节肠道微生态平衡㊁产生消化酶和维生素等营养物质㊁提高动物免疫力㊁抗细胞凋亡㊁抗肿瘤等多种生理功能㊂此外,丁酸梭菌属于厌氧芽孢杆菌,对饲料加工过程中的高温㊁高压以及动物胃肠道环境有较好的耐受性㊂因此,丁酸梭菌是一种适合在畜禽生产中添加的益生菌㊂本文总结了丁酸梭菌的生物学特性㊁生理功能和对畜禽生产的影响及其作用机理,为丁酸梭菌的进一步研究和开发应用提供参考㊂关键词:丁酸梭菌;益生菌;生理功能;畜禽生产中图分类号:S828㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2018)07⁃2467⁃06收稿日期:2018-01-11基金项目:江苏省苏北科技专项(BN2016086);江苏省农业三新工程项目(SXGC[2017]154);扬州市科技计划项目(YZ2016055);镇江市1+1+N农业推广项目作者简介:赵敏孟(1988 ),男,山东泰安人,博士,从事动物营养生理调控的研究㊂E⁃mail:zhaominmeng123@163.com∗通信作者:龚道清,教授,博士生导师,E⁃mail:yzgong@163.com㊀㊀丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)广泛分布于动物和人的肠道中,具有促进生长㊁提高免疫力,调节肠道微生态平衡等功能[1-2],并且丁酸梭菌对外界环境有较强的抵抗力,因此,丁酸梭菌是一种具有较高开发价值的微生态制剂㊂早在2003年欧盟就批准丁酸梭菌可以作为肉鸡和断奶仔猪的饲料添加剂,我国也于2013年将其纳入‘中国饲料添加剂品种目录(2013)“的‘附录二“中㊂近年来,国内外学者针对丁酸梭菌的生理功能及其在畜禽生产中的应用开展了诸多研究,本文从其生物学特性㊁生理功能和对畜禽生产的影响及其作用机理方面做一综述,以期为丁酸梭菌的进一步开发和研究应用提供参考㊂1㊀丁酸梭菌的生物学特性及生理功能1.1㊀丁酸梭菌的生物学特性㊀㊀丁酸梭菌在生物分类学上属于硬壁菌门(Fir⁃micutes),梭菌纲(Clostridia),梭菌目(Clost⁃ridales),梭菌科(Clostridiaceae),梭菌属(Clostridi⁃um),菌体可以产生芽孢,有鞭毛,可以运动,属于专性厌氧芽孢杆菌㊂同其他芽孢杆菌一样,丁酸梭菌可以以孢子的形式存在,对外界环境的抵抗力较强㊂研究发现丁酸梭菌对饲料加工过程中的高温㊁高压环境有较好的耐受性[3]㊂此外,丁酸梭菌对胃肠道环境具有良好的耐受性,对人工胃液㊁肠液和胆盐有一定的耐受能力[4]㊂这些特性使得丁酸梭菌成为一种适合在畜禽饲粮中添加且能被动物有效利用的㊁抗逆性强的益生菌㊂1.2㊀丁酸梭菌的生理功能㊀㊀丁酸梭菌及其代谢产物具有诸多的生理功能,对维持机体健康,促进动物生长发育有积极的意义㊂畜禽的肠道在发育过程中会形成微生态平衡,但当微生态平衡被破坏时,动物容易发生疾病,影响动物健康,降低生长性能㊂首先,丁酸梭菌可以促进有益菌的生长,抑制有害菌如大肠杆菌㊁沙门氏菌等的生长,保护肠道的微生态平衡[5]㊂其次,丁酸梭菌的主要代谢产物之一是丁酸,而丁酸是肠道上皮细胞的主要供能物质,可通过供给能量促进上皮细胞的增殖,因此丁酸梭菌对肠道上皮组织的再生和修复有很重要的意义㊂㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报30卷再次,丁酸梭菌在动物消化道内可产生多种消化酶,包括纤维素酶㊁脂肪酶和淀粉酶等,有利于提高畜禽对饲料的利用率,消除部分抗营养因子的影响[6]㊂丁酸梭菌能合成多种B族维生素,这对改善畜禽的生长性能㊁维持动物健康有重要的意义[7]㊂此外,还有研究发现,丁酸梭菌在提高免疫力㊁抗细胞凋亡㊁抗肿瘤方面也有一定的作用[8]㊂丁酸梭菌本身的生理功能和作用机制以及与其他益生菌的协同功能有待于进一步的研究,这可为丁酸梭菌产品的开发应用提供相应的理论依据㊂2㊀丁酸梭菌对畜禽生产的影响及其作用机理2.1㊀提高生长性能㊀㊀丁酸梭菌可产生多种消化酶㊁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[6-7]㊂在肉鸡上的研究发现,添加包含丁酸梭菌的制剂可改善肉鸡的生长性能,提高1 42日龄的平均日增重(ADG)和平均日采食量(ADFI)[9-10]㊂Liao等[11]报道,添加不同剂量的丁酸梭菌可显著提高肉鸡1 21日龄的ADG,当添加剂量为5ˑ108CFU/kg时还可以显著提高肉鸡22 42日龄的ADG㊂这也提示,丁酸梭菌的作用在动物生长前期较为明显,在动物生长后期可能需要适当提高添加剂量才能达到较好的作用效果㊂研究发现,在樱桃谷肉鸭饲粮中添加丁酸梭菌可显著提高1 21日龄的ADG,对22 42日龄的ADG有提高的趋势[12]㊂在仔猪上的研究也发现,饲粮中添加丁酸梭菌显著提高了断奶仔猪的ADFI㊁ADG,改善了断奶仔猪的饲料转化效率,促进了断奶仔猪的生长[13-14]㊂这些研究表明,添加丁酸梭菌对改善肉鸡㊁肉鸭和仔猪的生长性能有一定的作用,但作用效果有所不同㊂其作用机理可能是丁酸梭菌通过调节肠道微生态平衡㊁促进肠道发育㊁提高饲料利用率等多种途径提高畜禽的生长性能㊂然而,也有一些报道显示添加丁酸梭菌对动物的生长性能没有产生显著影响[6,15]㊂可见,丁酸梭菌对生长性能的影响与动物种类㊁饲养阶段㊁菌种及发酵水平以及添加剂量的不同有很大的关系㊂针对不同的畜禽种类及不同的生长阶段需要开发不同的丁酸梭菌菌株制剂并确定合适的添加剂量是极为必要的㊂此外,在现代集约化畜牧生产中,随着抗生素的逐步限制使用,多种添加剂的复合使用方可应对复杂的养殖环境及病原微生物的危害㊂因此,探讨丁酸梭菌和一些其他添加剂的配合使用对动物生长性能的影响也是值得关注的㊂2.2㊀调节肠道微生态平衡㊀㊀体外试验研究发现,丁酸梭菌对一些致病菌如大肠杆菌㊁产气夹膜梭菌㊁金黄色葡萄球菌和沙门氏菌均有明显的抑制作用,对一些益生菌如双歧杆菌和乳酸杆菌有一定的促生长作用[16-17]㊂在肉鸡上的试验发现,饲粮中添加丁酸梭菌可抑制盲肠中大肠杆菌㊁沙门氏菌的生长,促进双歧杆菌和乳酸菌的生长[5,18]㊂在仔猪上的研究也发现,饲粮中添加丁酸梭菌可改善肠道菌群结构,降低肠道pH,提高乳酸杆菌的数量,同时降低大肠杆菌的数量,有效缓解断奶应激带给仔猪的伤害[14,19]㊂可见,体外试验和体内试验均证实丁酸梭菌可抑制某些病原菌的生长,同时促进有益菌的生长,起到维持肠道微生态平衡的作用㊂关于丁酸梭菌调节肠道菌群的作用机理有多种解释,可能是由于丁酸梭菌的主要代谢产物为丁酸㊁乙酸等短链脂肪酸,可以通过降低肠道pH从而抑制有害菌的生长,同时大量的短链脂肪酸可以促进有益菌的生长[20]㊂丁酸梭菌能够产生淀粉酶,水解饲粮中的碳水化合物形成低聚糖,而乳酸菌和双歧杆菌等益生菌易于利用这些低聚糖㊂王腾浩等[21]经过培养筛选得到的丁酸梭菌菌株ZJU⁃F1可分泌抑菌蛋白,并初步判定其为细菌素㊂细菌素是由细菌产生的有杀菌或抑菌作用的物质,这可能也是丁酸梭菌能够抑制致病菌生长的原因之一㊂此外,丁酸梭菌的抑菌机理可能还与其能够占据肠道上皮细胞黏附位点,抑制过路致病菌的定植有关[22]㊂2.3㊀促进肠道发育,提高肠道屏障功能㊀㊀肠道是消化和吸收营养物质的重要场所,而肠道的绒毛高度㊁隐窝深度及绒毛高度与隐窝深度的比值是衡量肠道消化吸收功能的重要指标㊂研究发现,添加丁酸梭菌显著提高了蛋用仔公鸡十二指肠㊁空肠和回肠的绒毛高度以及绒毛高度与隐窝深度的比值,改善了肠道形态[23]㊂研究发现,饲粮添加丁酸梭菌可显著提高仔猪断奶后小肠绒毛高度,显著降低隐窝深度[24]㊂可见,丁酸梭菌可促进肠道发育,有利于改善肠道的消化吸收功能㊂其作用机理可能是由于丁酸梭菌的主要代谢产物是丁酸,而丁酸是肠道上皮细胞的主要营86427期赵敏孟等:丁酸梭菌在畜禽生产中的应用研究进展养物质,对肠道上皮组织的再生和修复有重要作用㊂肠道除了具有消化和吸收功能之外,还是一种先天性屏障,在维持畜禽的健康方面发挥着关键的作用㊂有研究发现,饲粮中添加5ˑ105CFU/kg的丁酸梭菌显著提高了断奶仔猪空肠和回肠中紧密连接蛋白封闭蛋白1(claudin⁃1)和紧密连接蛋白2(ZO⁃2)的mRNA表达水平[14]㊂肠上皮细胞间的紧密连接对调节肠道屏障的通透性以及维持上皮结构的完整性有重要意义,而紧密连接蛋白表达加速可以加快肠道屏障功能的成熟㊂Yang等[18]研究也发现,丁酸梭菌可以通过细胞紧密接触抑制病原微生物毒性蛋白的表达,从而减少有害菌的定植㊂可见,丁酸梭菌在提高肠道屏障功能方面有一定的作用效果,作用机理一方面是可以促进肠道黏膜的发育,提高肠道的机械屏障,另一方面是可以调节肠道菌群平衡,有益于改善肠道的微生物屏障㊂2.4㊀调高免疫力,减少机体炎症发生㊀㊀丁酸梭菌在激活免疫系统和调节机体免疫功能方面发挥着调控作用,包括多种不同的作用机理㊂研究发现,在樱桃谷肉鸭饲粮中添加5ˑ108CFU/kg的丁酸梭菌可显著提高胸腺指数和脾脏指数,促进免疫器官发育;同时,还可显著提高42日龄时肉鸭血清补体3(C3)㊁补体4(C4)的含量[11]㊂饲粮中添加500mg/kg的丁酸梭菌显著提高了断奶仔猪血清C3的含量[24]㊂C3是血清中含量最高的补体成分,在补体经典激活途径和旁路激活途径中均发挥重要作用;C4是一种多功能β1-球蛋白,在补体活化和中和病毒等方面发挥作用[25]㊂可见,丁酸梭菌可以促进免疫器官发育,激活机体补体系统,提高免疫力,这对于促进动物健康是有积极意义的㊂还有研究发现,饲粮中添加丁酸梭菌能显著提高肉鸡[10,18]和肉鸭[12]血清中重要的免疫球蛋白如免疫球蛋白A(IgA)㊁免疫球蛋白G(IgG)和免疫球蛋白M(IgM)的含量,而免疫球蛋白具有抗菌和抗病毒等功能,这也是丁酸梭菌提高免疫力的一种作用机制㊂此外,细胞试验发现,丁酸梭菌可促进抗炎性细胞因子白细胞介素-10(IL⁃10)的表达,同时抑制促炎性细胞因子白细胞介素-4(IL⁃4)的表达[26]㊂而动物试验也发现,丁酸梭菌可提高血清中IL⁃10的含量,显著降低血清中促炎性细胞因子白细胞介素-1β(IL⁃1β)的含量[14,27],或者通过调节核转录因子-κB(nuclearfactor⁃kappaB,NF⁃κB)调节炎症反应[27]㊂这表明,丁酸梭菌可以通过调节细胞免疫改变动物血清中细胞因子的含量,增强机体的免疫功能,减少畜禽炎症的发生㊂王柳懿等[28]研究发现,在仔猪饲粮中添加丁酸梭菌提高了回肠Toll样受体2㊁4以及接头蛋白髓样分化因子88(MyD88)的mRNA表达水平,该通路的激活可诱导IL⁃10的分泌㊂这也提示,丁酸梭菌可通过抑制肠道炎症的发生提高免疫力㊂总之,丁酸梭菌提高畜禽免疫力与促进免疫器官发育㊁激活补体系统㊁调节免疫球蛋白㊁血清细胞因子含量和抑制肠道炎症的发生等有关㊂2.5㊀调节脂肪代谢,改善肉品质㊀㊀丁酸梭菌在调节动物的脂肪代谢,提高肉品质方面也有一定的作用㊂研究发现,饲粮中添加1ˑ109CFU/kg的丁酸梭菌可通过影响肉鸡的脂肪合成酶活性和脂质合成相关基因表达提高肉鸡胸肌和腿肌的肌内脂肪含量[29]㊂血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)是一种与脂肪代谢和肥胖相关的蛋白,可以通过抑制脂蛋白脂肪酶的活性㊁促进脂解和脂肪酸的氧化分解减少脂肪沉积[30]㊂有研究认为丁酸梭菌可以通过提高Cacao⁃2细胞中ANGPTL4基因表达和蛋白分泌以及降低HepG2细胞中脂肪合成相关基因表达来降低脂肪生成,丁酸梭菌降低脂肪合成的有效成分是其自身的细胞壁成分和主要代谢产物丁酸[31]㊂Shang等[32]研究发现,在高脂膳食饲粮中添加丁酸梭菌,经12周试验后,丁酸梭菌组小鼠体重比高脂膳食组降低了17%,同时丁酸梭菌组小鼠肝脏中的脂肪含量降低且对胰岛素显示出更高的敏感性,这表明丁酸梭菌对高脂膳食诱导的肥胖和脂肪肝有一定的缓解作用,且丁酸梭菌对不同器官的脂肪沉积有不同的影响㊂在集约化畜牧生产中,由于饲粮营养水平提高㊁采食量大㊁活动少和环境应激等因素,动物脂肪肝发病率明显增加,导致生产性能降低,严重影响经济效益,给畜牧业生产带来了极大的经济损失[33]㊂丁酸梭菌作为脂肪代谢调节剂可能在畜禽脂肪肝疾病的治疗中有一定的研究价值㊂家禽肌肉中的脂肪及其脂肪酸组成与肉的嫩度㊁剪切力㊁pH㊁系水力和风味等肉品质指标有很强的相关性,提高肌内脂肪含量可改善肌肉风味,提高嫩度[34]㊂研究发现,饲粮中添加1ˑ109CFU/kg的丁酸梭菌显著提高了42日龄肉鸡9642㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报30卷腿肌肌内脂肪含量,但对21日龄肉鸡腿肌肌内脂肪含量无显著影响[29]㊂Liao等[35]研究发现,饲粮中添加丁酸梭菌显著提高了42日龄肉鸡胸肌多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量以及PUFA与饱和脂肪酸(SFA)的比率,PUFA可形成鸡肉的特征性风味物质,对改善肌肉品质有一定的作用㊂还有研究表明,肉鸡饲粮中添加丁酸梭菌可显著降低肌肉的剪切力[36]㊂可见,丁酸梭菌对畜禽肉品质的改善有一定的作用效果,可能主要与其影响肌内脂肪沉积和PUFA的含量有关,具体的作用机制还需要进一步的研究㊂2.6㊀提高抗氧化能力㊀㊀近些年来,越来越多的研究发现丁酸梭菌等益生菌具有抗氧化的功能㊂丁酸梭菌可以产生总超氧化物歧化酶(T⁃SOD)和还原型辅酶Ⅰ/还原型辅酶Ⅱ(NADH/NADPH)过氧化物酶,清除体内的活性氧,提高抗氧化能力[37]㊂研究发现,饲粮中添加丁酸梭菌可显著提高42日龄肉鸡血清谷胱甘肽过氧化物酶(GSH⁃Px)和T⁃SOD活性[10]㊂此外,在饲粮中添加丁酸梭菌显著提高了21和42日龄肉鸡肝脏以及十二指肠㊁空肠和回肠黏膜的抗氧化能力[35]㊂廖秀冬[38]研究发现,饲粮中添加丁酸梭菌可以缓解皮质酮诱导的氧化应激导致的肉鸡肝脏谷胱甘肽转移酶(GST)活性和谷胱甘肽(GSH)含量的降低,同时显著降低了肝脏丙二醛(MDA)含量㊂这些研究结果表明丁酸梭菌可提高动物的抗氧化能力,其作用机理可能归因于其能产生一些消化酶类㊁丁酸和氢气(H2),从而影响抗氧化酶的活性,降低活性氧的含量[37,39],还可能与丁酸梭菌能够抑制病原微生物的生长,从而降低炎症的发生和伴随发生的氧化应激有关[40-41]㊂3㊀小㊀结㊀㊀综上所述,丁酸梭菌具有诸多生理功能,在提高畜禽生长性能㊁提高动物健康水平㊁增强疾病抵抗能力和改善畜产品品质等方面都有一定的作用效果,还可较好地耐受饲料加工中的高温㊁高压及动物胃肠道环境㊂因此,作为一种益生菌制剂,丁酸梭菌在畜禽生产中有良好的应用前景㊂但丁酸梭菌的作用机理复杂,目前尚不完全明确,探索其更多的生理功能及其作用机理仍是未来的研究重点㊂如丁酸梭菌在非酒精性脂肪肝病引起的肝损伤中的保护作用提示,丁酸梭菌在一些动物疾病的治疗方面可能发挥一定的作用,值得研究和关注㊂此外,目前有关丁酸梭菌的报道主要集中在肉鸡㊁肉鸭和断奶仔猪等动物上,探索其在其他畜禽如蛋鸡㊁鹅上的应用也是可行的研究方向㊂参考文献:[1]㊀OELSCHLAEGERTA.Mechanismsofprobioticac⁃tions 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umbutyricumbelongstoanaerobicbacillusandcantoleratethehightemperatureandhighpres⁃sureinfeedprocessing,aswellasthegastrointestinalenvironment.Therefore,theClostridiumbutyricumcanbeusedasanidealprobioticfeedadditive.Thispapersummarizesthebiologicalcharacteristics,physiologicalfunctions,theeffectsandmechanismofClostridiumbutyricumonlivestockandpoultryproduction.ThesewillprovidereferencesforfurtherresearchandexploitationofClostridiumbutyricum.[ChineseJournalofAnimalNutrition,2018,30(7):2467⁃2472]Keywords:Clostridiumbutyricum;probiotic;physiologicalfunction;livestockandpoultryproduction2742。

丁酸梭菌作为饲料添加剂在动物养殖与疾病防控中的应用进展

丁酸梭菌作为饲料添加剂在动物养殖与疾病防控中的应用进展

DOI :10.15906/11-2975/s.20201504基金项目:国家自然科学基金面上项目(31872466);福建省科技厅引导性项目(2019N0005);福建农林大学科技创新专项基金项目(KF2015017、CXZX2017235、CXZX2017487)*通讯作者[摘要]近年来,在探索抗生素养殖替代品的研究中,益生菌在动物生态养殖方面的开发研究受到人们的关注。

在猪、鸡等重要经济动物的养殖临床试验中,饲料中添加丁酸梭菌能够起到调控动物肠道菌群、抗氧化、提高免疫力、促进动物个体增重等作用,并且该菌能够与乳酸杆菌、枯草芽孢杆菌等其他益生菌发挥较好的协同促进作用。

本文就丁酸梭菌作为饲料生态添加剂在目前动物养殖领域的应用做一综述,借鉴枯草芽孢杆菌等益生菌的开发经验,展望其研发趋势与市场开发前景,为该类益生菌未来的开发应用提供理论参考。

[关键词]丁酸梭菌;益生菌;抗氧化;畜牧兽医[中图分类号]S816.7[文献标识码]A[文章编号]1004-3314(2020)15-0012-06丁酸梭菌作为饲料添加剂在动物养殖与疾病防控中的应用进展黄潇航1,2,张龙1,3,胡奇林3,黄志坚1,2,殷光文1,2*,江和基1,2*(1.福建农林大学动物科学学院,福建福州350002;2.福建省动物药物工程实验室,福建福州350002;3.福建省农业科学院畜牧兽医研究所,福建福州350013)丁酸梭菌,俗称为丁酸菌、酪酸梭菌。

其在医学应用上,对由于抗生素滥用等致病因素引起的肠炎具有较好的治疗效果,此外对过敏性支气管炎炎症、糖尿病等临床疾病也具有一定疗效。

丁酸梭菌作为动物肠道内分布普遍的一种重要菌类,多能在动物粪便中通过细菌分离得到,在动物饲料营养添加的试验性研究中,该菌也是动物肠道生态菌群结构健康与否的重要指示细菌之一。

本文就该菌的抗氧化、肠道菌群调节、促生产、抗菌消炎等功能及其在畜牧兽医领域的生产应用进行综述。

丁酸梭菌的功效及研究进展

丁酸梭菌的功效及研究进展

丁酸梭菌的功效及研究进展丁酸梭菌的功效及研究进展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。

丁酸梭菌的生物学功能研究

丁酸梭菌的生物学功能研究

丁酸梭菌的工艺、研发、生产设备等已经日益完善,丁酸梭菌在动物肠道内的作用也逐渐被人熟知;作为丁酸梭菌厂家,金百合生物窦子今天来和大家探讨探讨丁酸梭菌在生物学功能的研究;高深文,慎入!1、神经调节功能及临床应用1.1 梭菌神经毒素梭菌神经毒素是一类剧毒蛋白,包括破伤风神经毒素(TeNT)和肉毒神经毒素(BoNT),分子量150Ku,以一条多肽链形式才有毒性。

迄今,BoNT已发现七种血清型,分别为A至G,近来发现Cb的某些菌株产生BoNT/E和BoNT/F 毒素。

所有这些毒素的基因均已克隆并测序,并认识到梭菌神经毒素具有金属酶活性,对其分子作用机制的研究已有重大突破。

细菌培养物或食物中的BoNT常与同等大小的非毒性蛋白(NTNH)形成复合物,即前体毒素M型。

BTNH和BoNT进行保护,使其耐受消化道中强酸和蛋白酶作用。

已有证明,前体毒素越大,其口服毒力越强。

丁酸梭菌神经毒素蛋白(Bu-BoNT/E)在血清学上与肉毒梭菌神经毒素E型(Bo-BoNT/E)的分子拓扑相识,氨基酸序列97%相同,只是酪氨酸残基数目有差异,但是在生理功能上二者具有相抗性。

1.2 神经毒素对神经功能的调节BoNT作用与突破前神经末端,通过阻塞或干扰神经细胞外钙池的内流,从而抑制神经末端对乙酰胆碱囊泡的释放,产生局部化学性的去神经支配。

肌肉注射BoNT,这种麻痹作用可持续2--6月。

此外,这种去神经支配作用也发生在腺泡细胞上,但可能不是BoNT直接中毒,关于其机理仍有争议。

有证据显示,BoNT的去胆碱效应并不是100%,很可能存在不受神经毒素影响的非胆碱神经传导起着作用,如血管活性肽(VIP)。

BoNT早就用胆碱运动神经的去神经支配,经验证,注射或口服BoNT可以治疗痉挛性声障碍,脸痉挛、焦柄张力障碍和其它疾病。

直到近来,临床上才用七种BoNT(A-G)治疗植物性神经功能失调导致的疾患,如鼻溢、耳炎、引起唾液分泌过多的血管损伤、肌肉萎缩性侧索硬化、剧烈肌衰竭、泌汗过多、延髓瘫痪、迷走功能失调、哮喘或慢性阻塞性肺病、胃酸过多、痉挛性肠炎等。

丁酸梭菌的研发及其在水产养殖中的应用?

丁酸梭菌的研发及其在水产养殖中的应用?

丁酸梭菌的研发及其在水产养殖中的应用我国是世界上水产养殖大国,自1989年以来已连续28年水产品总产量位居世界首位,而且呈现持续健康发展态势。

2017年全国水产品总产量6 445.33万吨,其中养殖产量4 905.99万吨,占总产量的76.12%,捕捞产量1 539.34 万吨,占总产量的23.88%(2018年中国渔业统计年鉴)。

在食品安全和环保压力不断加大的新时代,转变水产养殖生产方式,推进水产养殖绿色生产是当下水产业持续发展的基本要求。

采用绿色生产技术,营造良好的水产养殖环境,增强水产动物的自身免疫力,科学规范使用抗生素,规避抗生素使用隐患,防止耐药菌产生,以保障水产品安全和水产养殖环境不被抗生素污染。

我国极为重视抗生素的科学使用问题,水产养殖端限抗减抗也已经提到议事日程,乱用抗生素,不仅仅是违规的问题,严重的涉及到刑法的制裁。

为了加强兽用抗菌药物管理,遏制动物源细菌耐药,保障养殖业生产安全、食品安全、公共卫生安全和生态安全,促进养殖业绿色发展,维护人民群众身体健康,促进经济生态社会持续健康发展,2017年06月23日农业部印发的《全国遏制动物源细菌耐药行动计划(2017-2020年)》和2018年4月20日农业农村部办公厅发布了《关于开展兽用抗菌药使用减量化行动试点工作的通知》,通知指出,推进兽用抗生素药物减量化使用,实施“退出行动”,推动促生长抗菌药物逐步退出以及将大刀阔斧地淘汰100多种高风险的兽药产品。

基于食品安全、环保压力,我国实施的限抗减抗行动和水产养殖绿色生产发展方式转变,抗生素替代产品开发与应用迎来了春天,益生菌类、酸化剂、酶制剂类、缓释中链脂肪酸类和中草药及其提取物等抗生素绿色替代产品的开发前景广阔,其中益生菌类产品因绿色环保、无毒副作用、无残留、作用范围广、不产生耐药性等优点逐渐成为最具潜力的抗生素替代品(王亚敏和王印庚,2008;陈树河等,2016;钱怡等,2018;Das et al., 2017;Dawood et al., 2018;Hoseinifar et al., 2018;Sayes et al.,2018)。

丁酸梭菌的生物学功能及其在养猪生产中的研究与应用进展

丁酸梭菌的生物学功能及其在养猪生产中的研究与应用进展

养猪SWINE PRODUCTION2020第1期丁酸梭菌的生物学功能及其在养猪生产中的研究与应用进展祖立闯1,李娇1,李峰2,沈志强1,2(1.山东绿都生物科技有限公司,山东滨州256600;2.山东省滨州畜牧兽医研究院,山东滨州256600)中图分类号:S816.7文献标志码:A文章编号:1002-1957(2020)01-0017-04摘要丁酸梭菌是一种以丁酸、乳酸和乙酸为主要代谢产物的专性厌氧革兰氏阳性芽孢杆菌,具有耐高温、耐酸和耐多种抗生素等生物学特性,优点为安全、无残留、绿色环保、稳定性好等,且有改善动物肠道环境,提高营养物质消化吸收利用率,提高动物机体免疫力和抗病力,抗氧化等多种生物学功能,是一种具有广泛开发潜力和开发前景的新型绿色饲料添加剂。

文章就丁酸梭菌的形态特征与生物学特性、生物学功能及其在养猪生产中的研究与应用现状进行综述,为丁酸梭菌更好地推广应用于养猪生产提供参考。

关键词丁酸梭菌;形态特征;生物学特性;生物学功能;养猪生产过去抗生素的应用对养猪产业的规模化、集约化快速发展发挥了巨大的促进作用,但抗生素过度滥用导致的猪群内源性感染和二重感染、耐药性菌株产生、动物机体免疫力下降等诸多安全性问题日益突出,“无抗养殖”、“绿色饲料”已成为养猪产业健康发展的必然趋势。

丁酸梭菌是一种以丁酸、乳酸和乙酸为主要代谢产物的专性厌氧革兰氏阳性芽孢杆菌,广泛分布于动物和人的肠道中,最早于1933年由日本的千叶医科大学宫入近治博士首先发现并进行研究,是一种具有调节肠道微生态平衡、促进生长发育、提高免疫力、抗氧化等多种生物学功能的微生态制剂,具有较高的开发应用价值[1-4]。

早在2003年欧盟就批准丁酸梭菌可以作为肉鸡和断奶仔猪的饲料添加剂,我国对丁酸梭菌的研究与开发才刚刚起步,但发展较快,于2013年将其纳入《中国饲料添加剂品种目录(2013)》的《附录二》中。

当前,将丁酸梭菌作为新型饲料添加剂在养殖生产中推广应用对于减少我国当前饲料中抗生素大量滥用、减少药物残留、降低动物细菌的耐药性和保障动物健康方面有着重要的意义。

丁酸梭菌在养猪业中应用的研究进展

丁酸梭菌在养猪业中应用的研究进展

2020年第4期(总第273期) 文献综述79丁酸梭菌在养猪业中应用的研究进展刘虎传 杨培培 王莎莎 刘开东 戴正浩(山东省青岛市畜牧兽医研究所 266100)中图分类号:S852.61+6 文献标识码:A 文章编号:1007-1733(2020)04-0079-02丁酸梭菌又名酪酸梭菌、丁酸梭状芽孢杆菌,是芽孢杆菌科、梭菌属的一种产丁酸的革兰氏阳性菌厌氧细菌。

具有芽孢结构,能够耐受饲料加工过程中的高温、高压环境,对人工胃液、肠液和胆盐也有较强耐受性。

丁酸梭菌是人和动物肠道中的正常菌群,能产生短链脂肪酸、氨基酸、酶等多种益生物质,具有促生长和增强机体免疫力等功能,其主要代谢产物丁酸还可作为肠道上皮组织细胞再生和修复的营养物质[1]。

作为一种益生素的活菌制剂,能够改善畜禽消化道菌群平衡,提高机体的抗病毒、新陈代谢、养分消化吸收的能力,预防消化道疾病,具有调节消化道菌群和促进畜禽生长的双重作用。

本文主要将今年来丁酸梭菌对猪生长性能、肠道屏障功能、免疫功能及抗氧化功能进行综述,以期对广大养猪从业者提供参考。

1 丁酸梭菌对猪生长性能的影响丁酸梭菌作为饲料添加剂能够增强消化吸收能力,提高生长性能及饲料转化率。

郑有秀等[1]研究发现,饲粮添加250和1000mg/kg 丁酸梭菌的断奶仔猪ADFI 显著低于对照组(P<0.05),腹泻率较对照组分别显著降低了40.99%和44.32%(P< 0.05)。

王腾浩[2]研究发现,添加丁酸梭菌能显著提高断奶仔猪平均日增重、显著降低料重比和腹泻率,能较好的替代抗生素。

耿正颖等[3]研究发现,断奶仔猪日粮中添加不同浓度的丁酸梭菌对平均日增重、平均日采食量和耗料增重比均无显著影响,但不同添加剂量丁酸梭菌处理组的腹泻率随添加剂量的上升呈线性显著增加,各处理之间断奶仔猪粪便评分差异显著。

孙华等[4]研究发现,添加丁酸梭菌组仔猪平均日增重均高于对照组,料重比均低于无饲料源抗生素组。

饲用微生态制剂丁酸梭菌的研究与应用进展_易中华

饲用微生态制剂丁酸梭菌的研究与应用进展_易中华

饲用微生态制剂丁酸梭菌的研究与应用进展易中华江西农业大学动物科技学院收稿日期:2011 - 06 - 21丁酸梭菌又名酪酸菌,在自然界中主要存在于奶酪、天然酸奶、人与动物粪便及土壤中。

丁酸梭菌作为微生态制剂的研究是由日本千叶医科大学宫入近治博士(1933)首先发现并报告的,又叫宫入菌。

丁酸梭菌具有耐热、耐酸及耐受多种抗生素等特点,是一种较理想的具有广泛开发前景的微生态制剂(黄俊等,2004)。

在畜禽饲料中添加饲用丁酸梭菌制剂,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。

文章对丁酸梭菌的生物学特性与生物学功效、丁酸梭菌制剂的培养与发酵生产工艺、饲用丁酸梭菌制剂的实际应用效果、存在问题及发展前景等几方面的研究概况进行综述。

1 丁酸梭菌的生物学特性1.1 分类及形态学特性丁酸梭菌是一种厌氧的革兰阳性芽孢杆菌,呈直杆状或稍有弯曲,单个或成对,短链,偶见有丝状菌体,菌体灰白色,呈煎蛋样,中间隆起。

细菌直径为(0.6~1.2)×(3~7) μm,两端钝圆,中间部分轻度膨胀,周身鞭毛,具有运动性。

孢子卵圆,偏心或次端生。

革兰染色初培养的菌为阳性,后期培养可变为革兰阴性。

1.2 培养和生化特性丁酸梭菌在液体培养基中培养,培养初期试管上部呈轻微浑浊,产生大量的气体,后期沉淀较多。

平板划线培养31 ℃,24 h,可见直径 1.2~3 mm 菌落,正面圆形,边缘整齐,侧面低凸,表面湿润光滑,乳黄色,不透明,略有酸臭味。

最适生长温度25~37 ℃,最适pH 4~9.8。

丁酸梭菌细胞壁含DL-二氨基庚二酸,葡萄糖是唯一的细胞壁糖。

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1~3 mm。

丁酸梭菌不水解明胶,不消化血清蛋白,能够发酵葡萄糖、蔗糖、果糖和乳糖等糖类产酸,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、乙酸和乳酸,还发现有少量的丙酸和甲酸,硝酸盐还原试验均为阴性。

2024年丁酸梭菌市场发展现状

2024年丁酸梭菌市场发展现状

丁酸梭菌市场发展现状引言丁酸梭菌是一种重要的细菌菌种,具有广泛的应用领域和市场潜力。

本文将对丁酸梭菌市场发展现状进行分析和评估,以期为相关行业和企业提供参考和指导。

丁酸梭菌简介丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种革兰氏阳性厌氧芽孢杆菌,具有较高的代谢活性和产气能力。

其主要特点包括快速繁殖、耐受性强、适应性广泛等,在医药、食品工业和农业等领域有着重要的应用价值。

市场规模及发展趋势1. 医药领域丁酸梭菌在医药领域应用广泛,主要用于预防和治疗肠道相关疾病,如肠胃功能紊乱、炎症性肠病等。

随着人们对健康意识的提高和消费能力的增强,医药市场对丁酸梭菌的需求逐年增长。

未来,随着科技的进步和研发的不断深入,丁酸梭菌在医药领域的应用前景将更加广阔。

2. 食品工业丁酸梭菌也被广泛应用于食品工业中的发酵和防腐等工艺中。

其代谢产物如丁酸、乳酸等不仅能够保护食品,延长保质期,还能增加食品的口感和风味。

目前,丁酸梭菌在食品工业中的市场规模尚有待扩大,但随着人们对食品安全和健康需求的增长,其在食品工业中的应用前景仍然是巨大的。

3. 农业领域丁酸梭菌在农业领域主要用于土壤改良、植物保护和生物肥料等方面。

其能够促进作物的生长发育,提高产量和品质,并且对土壤环境友好。

当前,丁酸梭菌在农业领域的市场规模较小,但随着农业产业的发展和可持续农业的推进,丁酸梭菌在农业领域的应用前景值得期待。

市场竞争状况目前,丁酸梭菌市场存在一定的竞争压力,主要体现在以下几个方面:1.企业竞争:目前在丁酸梭菌领域拥有专利技术和成熟产品的企业较多,市场竞争较为激烈。

企业需要不断提升自身的研发能力和产品质量,以保持竞争优势。

2.产品同质化:丁酸梭菌产品同质化现象较为严重,市场上同类型产品的质量和性能差异不大。

企业需要通过不断创新和技术升级,提供独特的产品和服务,以区别于竞争对手。

3.监管政策:丁酸梭菌作为一种生物制品,受到监管政策的影响较大。

丁酸梭菌的生物学功能及其研究进展

丁酸梭菌的生物学功能及其研究进展

丁酸梭菌的生物学功能及其研究进展张吉鹍㊀孙国平(湖北博大生物股份有限公司ꎬ湖北黄石㊀435000)基金项目:黄石市重大技术研发项目(编号:2017A013)ꎻ中央农业技术项目推广应用项目资助作者简介:张吉鹍(1964-)ꎬ男ꎬ江西武宁人ꎬ博士ꎬ研究员ꎬ主要从事动物营养繁殖研究ꎬE-mail:346884018@qq.com㊀㊀摘㊀要:本文简单介绍了丁酸梭菌的生物学功能㊁抑菌作用及其作用机制ꎮ关键词:丁酸梭菌素ꎻ抑菌ꎻ丁酸1㊀丁酸梭菌的生物学功能1.1㊀调节肠道菌群平衡ꎬ促进肠道有益菌的增殖ꎬ抑制有害菌的生长动物肠道菌群失衡会引发各种肠道疾病ꎬ丁酸梭菌作为一种厌氧的内生芽孢杆菌ꎬ比需氧菌更能够适应宿主肠道内环境ꎬ从而能更加有效地促进宿主肠道内包括嗜酸乳杆菌㊁拟杆菌㊁双歧杆菌㊁粪杆菌㊁粪链球菌以及乳酸菌等在内的益生菌的增殖[1-4]ꎬ并能有效地抑制宿主肠道内包括葡萄球菌㊁伤寒沙门氏菌㊁腐败菌㊁痢疾杆菌㊁大肠杆菌㊁绿脓杆菌㊁弯曲杆菌㊁产气荚膜梭菌㊁霍乱弧菌㊁念珠菌以及克雷伯菌的生长ꎬ同时还能够减少吲哚类㊁硫化氢以及胺类等有害物质的产生[5-6]ꎮ在宿主肠道内起着整肠㊁治疗肠道炎症㊁调节菌群平衡㊁促进动物生长的多重作用[7-8]ꎮ曹广添等[9]将丁酸梭菌分别与大肠杆菌㊁沙门氏菌㊁产气荚膜梭菌㊁乳酸杆菌㊁双歧杆菌按不同的比例混合后进行培养ꎬ并与各菌种单独培养进行比较ꎮ发现ꎬ经36~48h培养后ꎬ联合培养组大肠杆菌㊁沙门氏菌㊁产气荚膜梭菌菌数均显著低于单独培养组(P<0.05)ꎻ当菌数比例为(1~100):1至100:1时ꎬ丁酸梭菌对沙门氏菌均有较强的抑菌作用ꎻ当丁酸梭菌与其它菌的比例为100:1时ꎬ丁酸梭菌对大肠杆菌和产气荚膜梭菌的抑制作用最强ꎻ当丁酸梭菌与其它菌的比例为10:1时ꎬ丁酸梭菌对乳酸杆菌和双歧杆菌的增殖效果最好ꎮ联合培养8h后ꎬ菌数比例为10:1时ꎬ丁酸梭菌对双歧杆菌的增殖效果最明显ꎮ赵熙等[10]的研究结果不仅验证了丁酸梭菌制剂可以显著地增加肠道内的双歧杆菌㊁乳酸杆菌等益生菌的数量ꎬ而且还能有效地调控肠道微生物生态环境ꎮ由此可见ꎬ丁酸梭菌一方面通过促进益生菌增值ꎬ另一方面通过抑制致病菌的生长来校正宿主肠道菌群的失衡ꎬ从而改善肠道微生态环境ꎬ降低腹泻率ꎬ减少肠应激综合征与胃肠炎等疾病的发生ꎮ正常健康动物粪便所含的菌群ꎬ以双歧杆菌等厌氧菌为主ꎮ当动物患病ꎬ导致肠道菌群失调时ꎬ粪便菌群中占比较高的双歧杆菌㊁乳酸菌等益生菌的含量减少ꎬ而占比较少的潜在致病性菌梭菌却显著增加ꎮ当患病动物经服用丁酸梭菌治愈后ꎬ其所排出的粪便中ꎬ所含的菌种(如双歧杆菌㊁乳酸菌㊁无芽孢厌氧菌㊁肠球菌㊁大肠菌等菌类)及其含量与健康动物相似ꎬ主要表现在宿主肠道菌群中占比较高的双歧杆菌㊁乳酸菌等益生菌的比例显著增加ꎬ而潜在致病菌性梭菌的比例显著下降ꎬ临床症状明显改善[11]ꎮ郑有秀等[12]报道ꎬ在(25日龄)断奶仔猪日粮中ꎬ添加250mg kg-1丁酸梭菌ꎬ即可有效抑制断奶仔猪盲肠大肠埃希菌和沙门菌等有害菌的增殖(P<0.05)ꎬ增加乳酸菌与双歧杆菌的数量(P<0.05)ꎬ综合考虑包括仔猪腹泻率在内的仔猪生长性能㊁肠道结构㊁肠道菌群与免疫功能等各项指标的改善ꎬ建议在25~55日龄断奶仔猪日粮中丁酸梭菌的添加水平以250~500mg kg-1为宜[11]ꎬ但要缓解仔猪的氧化应激ꎬ丁酸梭菌的添加水平必须到达500mg kg-1[12]ꎮKuroiwa等[13]发现ꎬ丁酸梭菌能与双歧杆菌㊁乳酸菌和粪杆菌等肠道有益菌共生ꎬ其培养滤液中含有能促进双歧杆菌生长的因子ꎬ能够促进双歧杆菌等有益菌的生长ꎻ当将丁酸梭菌与致病菌混合培养时ꎬ会对弗氏志贺菌㊁霍乱弧菌与嗜水气单胞菌的生长ꎬ产生抑制作用ꎻ当将丁酸梭菌与产胺和氨的腐败梭菌共同培养时ꎬ可抑制产胺和氨腐败梭菌的生长繁殖ꎬ从而减少肠道内有害的胺与氨的产生ꎬ进而减少宿主的中毒或器官的病理性变化ꎮ张达荣等[14]采用丁酸梭菌治疗肠易激综合症动物的菌群失调ꎬ发现经治疗的动物:一方面ꎬ其肠道内菌群与健康动物无显著差异ꎬ其中尤以双歧杆菌与乳酸菌的比例增加明显ꎬ而潜在致病性梭菌的比例则显著下降(P<0.05)ꎻ另一方面ꎬ其粪便菌群中的大肠菌㊁无芽孢厌氧杆菌㊁双歧杆菌㊁乳酸菌和肠球菌等菌的含量均达到健康动物的标准ꎬ其中以双歧杆菌与乳酸菌的比例增加最为明显ꎬ而具有潜在致病性的梭菌的比例则显著下降(P<0.05)ꎬ临床症状相应改善ꎮ1.2㊀增强免疫功能ꎬ预防肿瘤发生丁酸梭菌具有提高机体的免疫力㊁降低饲料中的抗营养因子的作用ꎮ给动物饲喂丁酸梭菌ꎬ动物体内血清中免疫球蛋白IgA和IgM的含量增加ꎮ丁酸梭菌的细胞壁组分及其产生的胞外多糖(半乳糖:葡萄糖=13.5:86.5)具有抑制肿瘤细胞生长的作用ꎮ用热灭活丁酸梭菌制成的疫苗能够激活NK细胞与巨噬细胞ꎮ用ELISA法测定摄食丁酸梭菌死菌体(109CFU g-1)鸡血清中免疫球蛋白IgA的含量ꎬ试验组为6μg mL-1ꎬ要显著高于未摄食菌体的对照组(0.5μg mL-1)(P<0.05)ꎮ给鸡饲喂添加有丁酸梭菌制剂的饲料后ꎬ观察其血清中ND-HI抗体效价的变化ꎮ1周后ꎬ供试鸡的ND-HI滴度迅速上升ꎮ丁酸梭菌还具有抗肿瘤活力ꎮ分别给移植肉瘤180前㊁后小鼠的腹膜注射丁酸梭菌液剂ꎬ发现丁酸梭菌产生的胞外可溶性多聚糖ꎬ能够抑制肉瘤的生长ꎮ用热杀死丁酸梭菌后制成的菌体疫苗ꎬ对BDF鼠的B16-F10黑素瘤具有抗转移作用[15]ꎮ1.3㊀在肠道产生益生产物1.3.1㊀酶丁酸梭菌在动物肠道内既能产生多种帮助动物消化的胞内酶ꎬ又能分泌大量帮助动物消化的胞外酶ꎮ这些酶种中主要的有蛋白酶㊁半纤维素酶㊁纤维素酶㊁淀粉酶㊁脂酶㊁糖苷酶等ꎬ对宿主所采食的营养物质的消化吸收具有重要的促进作用ꎮ例如ꎬα-淀粉酶能够水解α-1ꎬ4糖苷键ꎬ从而可以将多糖水解成D-葡萄糖㊁麦芽糖㊁糊精和寡糖ꎮβ-淀粉酶能够作用于淀粉的非还原性末端ꎬ每次从淀粉大分子上水解下一个麦芽糖分子[16]ꎮ在α-淀粉酶与β-淀粉酶的共同作用下ꎬ把宿主肠道中的多聚糖转化为低聚糖ꎬ为肠道益生菌的生长提供必需的营养物质ꎬ从而促进其增殖ꎮ特别是日本学者Nakajima[17-18]发现的丁酸-拜仁梭菌组菌产生的裂解酶与果胶甲基化酶ꎬ用于内切和外切果胶ꎬ将肠道中的果胶酶解为可被双歧杆菌等益生菌利用㊁并促进其增殖的中间产物 寡聚半乳糖㊁4ꎬ5-不饱和半乳糖醛酸ꎬ最终酶解为可被机体吸收利用的主要由乙酸和少量丁酸与甲酸组成的挥发性短链脂肪酸(SCFA)ꎮ这样动物每天摄入体内的大量纤维和果胶物质ꎬ由于有这些酶系的作用ꎬ均能被机体很好地吸收利用ꎮ姜芳芳等[19-21]采用Folin酚法测定酶活ꎬ就丁酸梭菌C.L24的产蛋白酶条件进行了优化ꎬ确定了其培养液的最佳碳源是可溶性淀粉ꎬ最佳氮源为酵母膏ꎬ最佳培养液起始pH为7ꎬ最佳培养温度37ħꎬ最佳接种量为2%ꎬ最佳培养时间为48hꎮ在此条件下ꎬ菌株C.L24产蛋白酶的活力最高可达68.46U mL-1ꎬ比其初始酶活49.54U mL-1提高了38.2%ꎮ1.3.2㊀维生素丁酸梭菌在肠道内能够合成维生素B1(又名硫胺素㊁抗神经炎素)㊁维生素B2(核黄素)㊁维生素B3(又名烟酸㊁维生素PP)㊁维生素B5(又名泛酸㊁遍多酸)㊁维生素B6(吡哆醇)与维生素B9(叶酸)等B族维生素以及维生素K(凝血维生素)等维生素类物质ꎬ同时还能促进维生素E的吸收ꎬ增强动物机体的抗病力ꎬ对机体具有保健作用ꎮ用对维生素K缺乏高度敏感的家禽进行的试验表明ꎬ丁酸梭菌能够在肠道内产生动物必需的维生素K[4-6]ꎮ需要指出的是ꎬ丁酸梭菌较其它菌种能够合成更多的B族维生素ꎬ尤其是合成的烟酸是其它菌种的3~6倍[4]ꎮ这些维生素可提高饲料的利用率与动物生产性能ꎮ1.3.3㊀以丁酸为主的短链脂肪酸丁酸梭菌在肠道内能够产生丁酸等短链脂肪酸[20-21]ꎬ而以丁酸为主ꎮ据报道ꎬ大肠不同部位的肠黏膜细胞均以丁酸作为优先利用的主要能量来源ꎬ其次是谷氨酰胺与葡萄糖[22]ꎮ丁酸等短链脂肪酸不仅可以促进有益菌的生长ꎬ抑制致病菌的增殖ꎬ而且还可以作为肠道绒毛生长的直接能量来源或肠道损伤修复与上皮组织细胞再生的重要营养物质ꎬ促进肠绒毛的发育[23]ꎮ小肠绒毛长度和隐窝深度等是评价小肠消化吸收功能的重要指标ꎮ刘婷婷等[3]发现日粮中添加丁酸梭菌可以提高断奶仔猪十二指肠及回肠的绒毛长度ꎬ降低其隐窝深度ꎬ表明丁酸梭菌能够改变肠道结构ꎬ从而提高肠道的营养吸收效率ꎮ2㊀丁酸梭菌的抑菌作用2.1㊀单个菌种的抑菌作用丁酸梭菌对一些常见有害菌具有抑制作用ꎮ唐宝英等[24]研究证明ꎬ丁酸梭菌在体外对猪大肠杆菌㊁鸡大肠杆菌与鸡白痢沙门菌有较强的颉颃作用ꎮ同时丁酸梭菌还能够抑制霍乱弧菌的生长[25]ꎮAkahashi等[26]将丁酸梭菌Miyairi588与致病性大肠杆菌O157:H7共同培养ꎬ发现丁酸梭菌不仅可以抑制致病性大肠杆菌的生长ꎬ减少类志贺氏毒素(Stx)的产生ꎬ并且可以抑制大肠杆菌对Caco-2细胞的黏附ꎻ在小鼠模型中ꎬ观察到丁酸梭菌可有效降低致病性大肠杆菌所致的病死率ꎬ减少粪便中类志贺氏毒素Stx1和Stx2的含量ꎮ王腾浩等[27]的研究表明:青霉素类㊁头孢类和四环素类抗生素对丁酸梭菌ZJU-F1的抑菌作用较强ꎬ在饲料生产中不宜配伍ꎻ丁酸梭菌ZJU-F1对多肽类㊁氨基糖苷类和喹诺酮类抗生素耐受性较强ꎬ在动物生产中可以配伍ꎮ2.2㊀复合菌种的抑菌作用鼠李糖乳杆菌属于乳杆菌ꎬ不仅具有较强的耐酸与耐胆碱力[28]ꎬ而且还具有抑制有害菌[29]与抗氧化活性的作用ꎬ并且能够调节机体的免疫功能ꎮ目前丁酸梭菌与鼠李糖乳杆菌均被广泛用作饲料添加剂ꎮ张玲等[30]的研究表明ꎬ将丁酸梭菌与来自于肠道中的沙门氏菌㊁金黄色葡萄球菌㊁产气荚膜梭菌与大肠杆菌等4种致病菌混合培养ꎬ可将这些致病菌的菌落数降低3~5个数量级ꎬ表现出明显的抑菌作用ꎬ但当丁酸梭菌与鼠李糖乳杆菌组成复合菌ꎬ再与这4种致病菌混合培养ꎬ这些致病菌的菌落数仅降低3~4个数量级ꎮ表明丁酸梭菌与鼠李糖乳杆菌在抑菌方面ꎬ不存在正的组合效应ꎬ也就是无协同作用ꎮ2.3㊀日粮中预防性地添加丁酸梭菌目前丁酸梭菌在生产上的使用主要是预防性地添加到动物日粮中ꎬ但预防性添加的丁酸梭菌对健康机体在急性应激致损时的应用效果鲜见报道ꎬ预防性添加能否帮助健康宿主缓解急性应激损伤还有待进一步研究ꎮ吴杰等[31]研究了丁酸梭菌对健康大鼠生长性能及脂多糖(Li ̄popolysaccharidesꎬLPS)致急性应激大鼠肠道结构㊁肠道二糖酶活性及肠道炎症的影响ꎮ发现日粮中添加0.05%丁酸梭菌对健康大鼠的生长无负面影响ꎬ给大鼠饲喂预防性剂量的丁酸梭菌可抑制LPS急性应激下LPS对肠道蔗糖酶活性的降低ꎬ缓解LPS对肠道黏膜结构(绒毛高度和隐窝深度)的破坏ꎬ提高宿主肠道免疫功能ꎬ降低肠道炎症ꎮ3㊀丁酸梭菌调节肠道菌群的作用机制丁酸梭菌调节肠道菌群结构ꎬ是多因素综合作用的结果ꎬ其机理较复杂ꎬ其中一个重要的作用机理就是丁酸梭菌所产生的丁酸梭菌素这种蛋白质类抗菌物质ꎬ对梭状芽孢杆菌等致病菌的杀灭作用ꎮ丁酸梭菌素最先由威尔士阿伯里斯特威斯大学学院的Clarke等[32]从丁酸梭菌NCIB7423菌株中分离到ꎬ命名为丁酸梭菌素7423ꎬ而且是在对数期生长的丁酸梭菌NCIB7423分泌的丁酸梭菌素最多ꎮKonisky[33]指出ꎬ丁酸梭菌素是一种疏水的细菌素ꎬ经丁酸梭菌处理的细胞ꎬ其DNA㊁RNA和蛋白质的合成受到抑制ꎬ且其F1F0-ATPase活性也受到抑制ꎬ导致ATP浓度降低ꎬ细胞内的K+外流ꎮ巴斯德梭状芽孢杆菌经过量的丁酸梭菌素处理后ꎬ其细胞膜的通透性改变ꎬ细胞内的代谢产物和一些离子流出胞外ꎮ如用丁酸梭菌素处理已吸收铷离子(86Rb+)的梭状芽孢杆菌ꎬ则86Rb+迅速地从细胞内流出ꎮ在非致死量低浓度丁酸梭菌素作用下ꎬ巴斯德梭状芽孢杆菌的K+外流但不影响膜电势的变化ꎻ在致死或超致死浓度的丁酸梭菌素作用下ꎬ巴斯德梭状芽孢杆菌的膜电势被消除ꎬK+的主动吸收也被破坏[34]ꎮ关于丁酸梭菌素的分子结构㊁作用机制及其抗菌谱等ꎬ目前还了解得不是很清楚ꎮKuroiwa等[35]的研究表明ꎬ丁酸梭菌之所以能够促进肠道有益菌的增长ꎬ是因为:①丁酸梭菌在肠道中产生的淀粉酶ꎬ将淀粉水解成低聚糖ꎬ供乳酸菌与双歧杆菌利用ꎬ从而增加了乳酸菌与双歧杆菌的数量ꎻ②丁酸梭菌不能分解蛋白质ꎬ因此也就不会产生氨㊁硫化氢与吲哚等有害物质ꎬ也就不会引起宿主中毒或器官的病理性变化ꎻ③丁酸梭菌增殖快ꎬ能够产生大量有机酸(丁酸㊁醋酸与乳酸等)ꎬ降低肠道pHꎬ使有害致病菌生长受限ꎮ参考文献[1]赵熙ꎬ冉陆ꎬ杨宝兰ꎬ等.丁酸梭菌活菌制剂对肠道菌群影响的研究[J].中国微生态学杂志ꎬ1999ꎬ(6):14-15ꎬ20.[2]朱晓慧ꎬ唐宝英ꎬ刘佳.酪酸菌对肠道有益菌的增殖作用和共生关系研究[J].中国微生态学杂志ꎬ2004ꎬ16(4):193-194.[3]刘婷婷ꎬ张帅ꎬ邓斐月ꎬ等.谷氨酰胺与丁酸梭菌对断奶仔猪生长性能㊁免疫功能㊁小肠形态和肠道菌群的影响[J].动物营养学报ꎬ2011ꎬ23(6):998-1005. 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《丁酸梭菌鉴定以及与其它益生菌耐酸耐胆汁特性比较研究 》 (2)

《丁酸梭菌鉴定以及与其它益生菌耐酸耐胆汁特性比较研究 》 (2)

调整肠道菌落平衡
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、拟杆菌数量无明显变化。而双歧 杆菌、乳酸杆菌数量增加,差异极显著(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体外能 明显抑制大肠埃希氏菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌的 生长繁殖。
选择益生菌的原则
①人类用的益生菌要来自人体
安 全 性
②分离自健康人的胃肠道 ③无致病性 ④不能产生某些疾病,如心内膜炎或 胃肠道紊乱 ⑤无可传递的抗抗生素基因
选择益生菌的原则
①耐酸和耐胃液 ②耐胆汁
功 能 性
③可黏附在上皮表面并且能在人的胃 肠道存活 ④免疫刺激,并不引起某些炎症 ⑤对病原菌有拮抗作用 ⑥有抗诱变和防癌功能
选择益生菌的原则
①好的感观特性
加 工 性
②抗噬菌体 ③加工过程中存活 ④在产品和储藏过程中稳定
常用益生菌
嗜酸乳杆菌
Lactobacillus acidophilus
德氏乳杆菌
Lactobacillus delbrueckii
常用益生菌
肠球菌
Enterococcus
双歧杆菌
Bifidobacterium
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本研究也显示,此混合益生菌的剂量为 5×105 CFU/kg body weight/day 时,就可以达 到比较好的效果,这比其他研究者( Vanderhoof et al., 1999; Thomas et al., 2001)采用单株 益生菌产生效果的菌数要少得多。

丁酸梭菌致病研究报告

丁酸梭菌致病研究报告

丁酸梭菌致病研究报告丁酸梭菌是一种革兰氏阳性菌,是肠道菌群中的一员。

它属于厌氧菌,能够产生内毒素,并引起肠道感染。

丁酸梭菌感染是世界范围内最常见的医院获得性感染之一,严重影响患者的生活质量和医疗资源利用。

本篇报告将重点介绍丁酸梭菌的致病机制和防控策略。

丁酸梭菌的致病机制主要是通过产生内毒素A和内毒素B来引起病症。

内毒素A是一种GLy针带。

丁酸梭菌的感染途径主要是通过口腔、皮肤和胃肠道等途径传播。

一旦进入宿主的肠道内,丁酸梭菌迅速繁殖,并释放内毒素感染直囊。

内毒素A和内毒素B能够破坏肠道上皮细胞,引起肠道炎症和组织损伤。

此外,丁酸梭菌的感染还会导致肠道菌群紊乱,进一步削弱宿主的免疫功能。

丁酸梭菌感染的症状主要包括腹泻、腹痛、发热等,严重时还可能导致肠梗阻、全身感染等并发症。

高危人群包括老年人、免疫抑制人群和长期使用抗生素的患者。

为了控制和预防丁酸梭菌感染,需要采取以下的防控策略:1. 丁酸梭菌的传播主要通过密切接触和环境传播。

因此,保持手部卫生是预防丁酸梭菌感染的基本措施之一。

医护人员在接触患者和处理感染物品后要进行充分的手部消毒。

2. 丁酸梭菌感染的患者要进行单间隔离,同时带有手套和防护衣进行护理,以减少感染的传播。

3. 对于高危人群,如老年人、免疫抑制人群和长期使用抗生素的患者,要加强对丁酸梭菌感染的监测和防控。

4. 使用抗生素时要遵循科学的用药原则,避免滥用和不当使用抗生素。

抗生素的合理使用可以减少肠道菌群的紊乱,降低丁酸梭菌感染的风险。

总而言之,丁酸梭菌感染是一种常见的医院获得性感染。

了解其致病机制和防控策略对于减少感染发生和传播具有重要意义。

通过加强手部卫生、患者隔离、监测高危人群和合理使用抗生素等综合措施,可以有效控制和预防丁酸梭菌感染的发生。

丁酸梭菌的培养、鉴定、检测方法研究进展

丁酸梭菌的培养、鉴定、检测方法研究进展

1 丁酸梭菌活菌制剂是禁抗之后重要的肠道保健剂 等)不良条件,是禁抗之后重要的肠道保健剂之一。
对营养物质进行消化、吸收并发挥免疫调节作 用,是动物肠道的重要功能。所以,进行肠道保健、 维持肠道健康,尤其在禁抗之后,就显得非常必要。 目前,市场上有关肠道保健的产品很多,主要以酸化 剂、益生菌、中短链脂肪酸等为主,而中草药及其提 取物、精油、寡糖、纤维、酶制剂、谷氨酰胺等产品 亦发挥着重要作用。就目前的动物生产实践看,所有 这些方案中微生态(益生菌)制剂是重要的替抗方案 之一。所谓微生态制剂(Probioties),又叫益生菌制 剂(Probiotics)、活菌制剂(Bigone)。它是运用微 生态学原理,利用对宿主有益无害的益生菌,经特殊工 艺制成的制剂,对动物具有整肠作用,能够较好地防治 动物便秘、炎症、腹泻,并对动物的生长具有较好的促 进作用。丁酸梭菌制剂既产芽孢又产酸,具有芽孢杆菌 制剂与乳酸菌制剂的优点,作为活菌制剂稳定性较好, 不需包被即能耐受胃酸与胆汁酸以及外界(制粒、贮存
收稿日期 :2019-02-28 基金项目 :黄石市重大技术研发项目(2017A013);中央农业技术项
目推广,博士,研究员,主要从
事动物营养与繁殖研究工作。
2 丁酸梭菌的培养
大规模生产下丁酸梭菌制剂的菌体生物量低,是制 约其在动物生产中推广普及的主要因素。常用的培养丁酸 梭菌的方法有固态培养法、响应面法、混合培养法等。 2.1 固态培养法
响应面法(Response Surface Method),又称 响应曲面法,是通过对响应曲面及等高线的分析寻求最 优工艺参数,采用多元二次回归方程来拟合响应值与因
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2019·6 饲料 FEED & FEEDING 饲养
素之间函数关系的一种优化统计方法,其优点是在实验 条件优化过程中可以连续地对实验因素的各个水平进 行分析,克服了正交实验[3,4]只能对一个个孤立的实验 点进行分析和不能给出直观图形的缺陷,所以被广泛应 用于微生物发酵条件的优化和模型的建立[5,6]。徐莹等[7] 利用响应面法优化丁酸梭菌清液发酵工艺,将丁酸梭菌 的生物量由6.96×107cfu/mL提高到3×108cfu/mL。孔 青等[8]采用中心组合实验(Central Compose Design, CCD)优化丁酸梭菌淀粉培养基,最终将生物量提高 到2.55×108cfu/mL。李雯静等[9]对从健康羊粪便中提 取到的一株具有良好益生特性和抗逆性能的羊源丁酸梭 菌(命名为HDRyYB1菌株)的发酵工艺进行了优化, 其发酵培养基组分(质量体积比)为:面粉3.72%、鱼 粉0.90%、米粉3.96%、酵母粉0.60%、NaCl 0.19%、 MgSO4·7H2O 0.19%、KH2PO4 0.01%、NaHCO3 0.01%、CaCO30.48%;其培养参数为:37℃,初始 pH7.2~7.4,瓶装量100/250,接种量3%。经此优 化后,HDRyYB1菌株发酵完全(18h)的芽孢数可达 1.478×108cfu/mL,是优化前的2.7倍。经李雯静等[9] 优化用于发酵的培养基,具有两个显著特点:一是以米 粉、面粉等淀粉质原料作为碳源,来源广,价格便宜; 二是以鱼粉、酵母粉等有机氮作为氮源,蛋白质、多肽 和游离氨基酸的含量丰富,不仅为丁酸梭菌的快速生长 提供了营养,也为丁酸梭菌后期芽孢的快速产生提供了 营养。试验表明,丁酸梭菌经18h时培养后芽孢完全成 熟,这为进一步用于大规模生产提供了数据支撑。邢宏 观等[10]首先采用单因素试验设计法,即利用PlackettBurman试验设计,筛选出影响丁酸梭菌菌体数的显著 性因素,从而对影响丁酸梭菌生物量发酵液的相关组分 进行初步优化;然后在此基础上,运用最陡爬坡试验找 出中心组合设计的中心点,并确定可降低生产成本的非 显著因素的最低添加量;最后运用响应面分析法进一步 优化丁酸梭菌的发酵配方,从而获得最佳发酵培养基的 组成成分,并确定最佳培养条件。其试验结果表明, 酵母浸粉、FeSO4与K2HPO4是影响菌体数量的3个显著 性因素;最佳培养基组成为:可溶性淀粉2%、酵母浸 粉6%、FeSO4 1.74%、K2HPO4 0.37%、NaCl 0.2%、 MgSO4 0.024%;其菌体数可达1.01×109cfu/mL,较 优化前的2.3×108cfu/mL提高了4.39倍。

丁酸梭菌与动物肠道互作机理的研究进展

丁酸梭菌与动物肠道互作机理的研究进展

DOI :10.15906/11-2975/s.20182107[摘要]丁酸梭菌(Clostridium butyricum )是一种广泛存在于动物肠道中的益生菌,目前常被用作饲料添加剂。

丁酸梭菌具有调节肠道菌群、产生营养物质、提高机体免疫力以及对多种饲用抗生素具有较强的耐受性等多种优良特性,具有良好的应用前景。

近年来,我国加快了对丁酸梭菌的研究利用,但是由于丁酸梭菌难培养以及作用机理比较复杂等原因,使丁酸梭菌的应用仍然存在很大的局限性。

本文主要针对丁酸梭菌的作用机理研究现状进行综述,并且展望了未来的研究方向。

[关键词]丁酸梭菌;益生菌;互作机理;动物肠道[中图分类号]S816.7[文献标识码]A[文章编号]1004-3314(2018)21-0031-05丁酸梭菌与动物肠道互作机理的研究进展王倩1,2,朱琪2,晏凯3,梁东梅1,2,杨卓婧4,乔家运2*(1.天津师范大学生命科学学院,天津300387;2.天津市畜牧兽医研究所,天津300381;3.天津市南开区疾病预防控制中心,天津300000;4.河南省洛阳市动物卫生监督所,河南洛阳471000)基金项目:天津市农业科技成果转化与推广项目“饲料质量安全新技术集成示范与推广”;青年科研人员创新研究与实验项目“基于TLRs/NLRs 信号通路研究丁酸梭菌调控大肠杆菌感染仔猪肠道损伤的分子机制”(2018008)*通讯作者丁酸梭菌,即酪酸梭菌,又称酪酸梭状芽孢杆菌,严格厌氧,是1933年由本千叶医科大学宫入近治博士首先发现并报告的,因此又名宫入菌。

丁酸梭菌为梭状芽孢杆菌,菌体呈直杆状或稍有弯曲,内生芽孢,两端呈钝圆,周生有鞭毛,具运动性,革兰氏染色为阳性(易中华,2012;李雄彪等,2006)。

该菌是人和动物肠道中共存的微生物,对于维持肠道的正常活动具有十分重要的生理意义(谢树贵等,2007)。

从20世纪40年代开始,日本等国将其作为整肠剂用于调理人体胃肠功能(杜云平等,2009)。

丁酸梭菌在家禽生产中的应用研究进展

丁酸梭菌在家禽生产中的应用研究进展

丁酸梭菌在家禽生产中的应用研究进展
林思雨;魏建宏;马洪福;潘洪彬;黄英
【期刊名称】《饲料研究》
【年(卷),期】2024(47)8
【摘要】丁酸梭菌(Clostridium butyricum)是一种可产丁酸和乳酸的专性厌氧型革兰氏阳性芽孢杆菌。

丁酸梭菌作为一种益生菌,普遍存在于人和动物肠道内,具有安全、耐高温、耐胃酸、耐胆盐等特性。

日粮中添加适量的丁酸梭菌具有提高动物生长性能、增强动物机体免疫能力和抗氧化功能、改善畜禽产品品质、调节肠道微生态平衡以及促进肠道健康等功能。

与抗生素相比,丁酸梭菌可有效减少药物残留,具有绿色环保、无耐药性的优点,是理想的饲用抗生素替代品。

文章主要对丁酸梭菌的特性、生物学功能及其作用机理进行综述,总结其在家禽生产中的应用研究进展,以期为丁酸梭菌在家禽饲料中的合理应用提供参考。

【总页数】5页(P156-160)
【作者】林思雨;魏建宏;马洪福;潘洪彬;黄英
【作者单位】云南农业大学动物科学技术学院云南省动物营养与饲料重点实验室;易门县畜牧水产站
【正文语种】中文
【中图分类】S816.7
【相关文献】
1.丁酸梭菌在畜禽生产中的应用研究进展
2.丁酸梭菌在家禽生产上的应用研究进展
3.丁酸梭菌的特性及其在仔猪生产中应用的研究进展
4.丁酸梭菌在家禽生产中应用的研究进展
5.丁酸梭菌的生物学功能及其在家禽生产中应用的研究进展
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丁酸梭菌清液发酵工艺的研究

丁酸梭菌清液发酵工艺的研究

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签名日期:土1年6月 7日
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华中农业大学2009届硕士学位论文
丁酸梭菌清液发酵工艺的研究
1前言
1.1研究背景
自1929年弗莱明发现青霉素并随着用于临床以来,已经开发利用了百余种抗生
素,他们在感染性疾病的治疗上发挥了巨大的作屠,有效地保障了人类的生命和健
牛肉浸膏。在此基础上,利用Plackett.Burman设计对影响生物量的因素进行评价,
筛选出具有显著效应的葡萄糖、胰蛋白胨和酵母浸粉等三个重要因素。用最陡爬坡 路径逼近最大生物量区域后,利用响应面中心组合设计对显著因素进行优化,结果 表明葡萄糖、胰蛋白胨和酵母浸粉最佳浓度分别为3.4%(w/v),4.O%(w/v),3.8% (w/v)。优化后培养基组分为:葡萄糖3.4%(w/v),胰蛋白胨4%(w/v),酵母浸粉3.8%
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丁酸梭菌的功效及研究进展
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,俄罗斯微生物研究所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,1992年黑龙江省科学院微生物研究所在俄罗斯微生物研究所引进丁酸梭菌,并在中国定植,为中国微生物有益菌起到重大贡献。

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Y AC-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。

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