丁酸菌微生态制剂的研究进展

丁酸菌微生态制剂的研究进展

王振华潘康成

(四川农业大学动物科技学院四川雅安625014)

丁酸菌（Clostridium butyricum）即丁酸梭状芽孢杆菌，又名酪酸菌。主要存在于奶酪、天然酸奶、人与动物的肠道与粪便中、某些树叶、土壤等自然环境中，一般在10%—20%健康人群中能分离到[1]。丁酸菌作为微生态制剂研究是1933年由日本千叶医科大学宫入近治首先发现并报告，因此又名宫入菌[2]。丁酸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应用于整肠药物、保健食品、饲料添加剂、微生物肥料等，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进行综述。

1 丁酸菌的生物学特性

1.1 形态学特性

丁酸菌为直或微弯的杆菌，产内生芽孢，孢子圆形或椭圆形，偏心或次端生，无孢子外壁和附属丝，内生孢子使菌体近中部膨大呈梭状，菌体大小(0.6～1.2)×(3.0～7.0)μm，端圆，单个或成对，短链，偶见长丝状菌体，周生鞭毛，革兰氏阳性，后期培养物可变为革兰氏阴性菌[3]。

1.2 培养和生化特性

丁酸菌为典型的严格厌氧菌。最适生长温度25～37℃，最适pH值4.0～9.8。在液体培养基中培养，培养初期试管上部呈轻微浑浊，产大量的气体，后期沉淀较多。平板划线培养31℃24小时，可见直径1.2～3mm大小菌落，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。[3，4]

丁酸菌不水解酪蛋白和明胶，但能使牛奶变酸、凝固、产气。不分解蛋白质，不产生氨、吲哚、硫化氢等物质；能利用蔗糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖、甘露糖、棉籽糖、乳糖、低聚半乳糖、木糖、木聚糖、核糖、阿拉伯糖、甘油、淀粉、纤维素，不能利用卫毛醇、山梨醇；发酵产物主要有丁酸、乙酸、丁醇、乙醇、甲酸、H2、CO2、丙二醇等；DNA的G+C含量27～28克分子%。[3，4，5]

1.3 丁酸菌的抵抗力

丁酸菌是一种专性厌氧芽孢杆菌，其制剂中活菌是以芽孢形式存在的，对各种恶劣环境及加工运输过程中的高温高湿具有很强的抵抗力。在加热至90℃10min，100℃5min不会失活，pH=1.0～5.0时仍能存活[5]。其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。能耐受胃液、胆汁酸、消化液。[6]

1.4 药物敏感特性

经多次抗生素药物敏感实验，初步认为该菌对青霉素、氨苄青霉素、链霉素、庆大霉素、卡那霉素、妥布霉素、氯霉素、丁胺卡那、复方新诺明不敏感，只对新生霉素、先锋霉素V、四环素等少数几种抗生素敏感。

2 丁酸菌的微生态学效应

丁酸菌服食后不受胃液、胆汁酸、消化液的影响，其主要在大肠粘膜表面增殖，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。丁酸菌不分解蛋白质，不产生氨、

吲哚、硫化氢等有害物质[6]。经山东省卫生防疫部门证明丁酸菌对人和动物安全无毒、无副作用。目前已证实，丁酸菌作为微生态制剂具有以下微生态学特性：[7，8] (1) 促进肠道内有益菌群（双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌）的增殖和发育，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、痢疾杆菌、伤寒沙门氏菌等有害和腐败菌的生长繁殖，减少胺类、吲哚类物质的产生。而丁酸菌本身不能分解蛋白质，所以不会产生氨、吲哚、硫化氢等有害物质，故不引起中毒症状和器官的病理变化。(2) 在肠道内产生维生素B族、维生素K、淀粉酶，尤对儿童有良好的保健作用。(3)丁酸菌的主要代谢产物丁酸是肠上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质。(4) 丁酸菌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。(5)丁酸菌是厌氧梭状芽孢杆菌，在人体内不受胃酸、消化酶、胆汁酸等影响，为人体和动物肠道的正常菌群之一，在肠道内阻止有害菌的定植和侵入、纠正肠道内菌群紊乱。

3 丁酸菌微生态制剂生产工艺

3.1 丁酸菌的发酵条件

田刚（2002）进行丁酸菌CM5的培养条件的选择研究，筛选出丁酸菌的最佳培养基，培养基组成：葡萄糖1.0%，胰蛋白胨1.0%，酵母粉0.5%，牛肉浸膏0.3%，硫酸铵0.1%，NaCl0.2%，磷酸氢二钾0.4%，碳酸氢钠0.1%，MnSO4.H2O 0.02%，MgSO4.7H2O 0.05%，CaCO3 0.1%，最佳pH值7.0；最适菌体生长温度为36～38℃，最佳芽孢转化温度36℃，因此确定最佳的发酵温度为36℃；最佳的培养时间32～40小时；最佳接种量为5%[9]。

3.2 丁酸菌微生态制剂生产工艺

丁酸菌微生态制剂生产工艺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1.9×109cfu/mL，生产成本较为低廉，生产工艺基本流程如下：[10]

培养基原料→溶解→灭菌保护剂

↓↓加入

菌种→活化→接种→发酵控制→发酵液→干燥→加填充料→制粒→质检→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[a]。

4 丁酸菌微生态制剂的应用

丁酸菌制剂在国内外的应用已经有七十年的历史，日本是研究丁酸菌制剂历史最长，范围最广的国家，在1944年日本将丁酸菌活菌制剂以整肠剂药品（商品名米雅BM）正式投入临床应用。现有片剂、颗粒剂（并有含维生素B2、B5和泛酸钙专供小儿服用），均为日本米雅利桑株会社制造[5]。另外，日本还开发了丁酸菌液剂、粉末剂、胶囊剂等，并将其作为兽医药制品，用来治疗畜禽肠道菌群紊乱，提高生产力。我国对丁酸菌制剂的研究和开发才刚刚起步，目前仅有一种丁酸菌复配双歧杆菌制成的保健食品“肠康宁”闻世。服用后，在胃肠道内不会失活，临床还可与抗生素合用。与其它非芽孢类活菌制剂相比，丁酸菌制剂的稳定性更可靠，易于研究和开发。

4.1 人用丁酸菌微生态制剂

4.1.1 丁酸菌对肠道菌群的作用

丁酸菌为人和动物肠道内正常菌群中的一种有益菌，其可促进肠道内有益菌（双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌）的增殖和发育，并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、痢疾杆菌、伤寒沙门氏菌等有害和腐败菌的生长繁殖[5]。从而纠正菌群失调，改善肠道内微生态环境，减少肠道疾病的产生。通过动物实验和人体实