【益生菌】丁酸梭菌及其在養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用，哪些商品益生菌產(chǎn)品中添加了丁酸梭菌？
近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平得到了很大提高，對(duì)肉、蛋、奶等高蛋白優(yōu)質(zhì)食品需求量大幅度增加，從而大大促進(jìn)了生豬、家禽和牛羊養(yǎng)殖的數(shù)量提高。然而，由于抗生素在動(dòng)物治療疾病和生產(chǎn)過程中被大量誤用和濫用，造成肉、蛋產(chǎn)品中抗生素殘留，危害了食品安全，嚴(yán)重影響人們的身體健康，也影響著我國(guó)畜禽產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
通過在動(dòng)物飼料中添加各種微生態(tài)制劑，能提高畜禽的免疫力、抗病力；也能提高動(dòng)物的各項(xiàng)生產(chǎn)性能。這樣既能大大提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能降低抗生素和化學(xué)藥物濫用造成的各種不利影響，帶來很好的生態(tài)效應(yīng)。因此近些年，微生態(tài)制劑在畜禽養(yǎng)殖中應(yīng)用不斷擴(kuò)大。目前在養(yǎng)殖業(yè)中廣泛應(yīng)用的微生態(tài)主要有乳酸菌類和芽孢菌類，但是這兩大類各有其優(yōu)缺點(diǎn)：乳酸菌能在腸道厭氧環(huán)境生長(zhǎng)，產(chǎn)生乳酸和細(xì)菌素，抑制有害菌，促進(jìn)腸道微生態(tài)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(chǎn)乳酸，在腸道厭氧環(huán)境不能生長(zhǎng)，不能直接作用于腸道微生態(tài)系統(tǒng)，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(huán)境生長(zhǎng)，可產(chǎn)丁酸、乳酸，可抑制腸道有害菌，促進(jìn)雙歧桿菌和乳酸菌等腸道有益菌的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡；丁酸梭菌的主要代謝產(chǎn)物是丁酸，是腸道上皮組織細(xì)胞再生和修復(fù)的主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)于預(yù)防和治療腸炎、促進(jìn)二次消化有著獨(dú)特的作用。由此可見，
丁酸梭菌既具有優(yōu)良的生產(chǎn)性能，又具有耐熱、貯藏的特性，正在成為目前飼用益生菌產(chǎn)品中的一個(gè)很有潛力的品種，有著良好的應(yīng)用前景。
從上世紀(jì)40年代開始，丁酸梭菌在日本開始作為調(diào)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(yōu)良特性，近年來，我國(guó)很多科研院所和企業(yè)對(duì)它進(jìn)行了研究開發(fā)，在更多領(lǐng)域應(yīng)用。浙江惠嘉生物科技有限公司生產(chǎn)的丁酸梭菌制劑2009年獲得了農(nóng)業(yè)部簽發(fā)的飼料添加劑新產(chǎn)品證書。這也更加推動(dòng)了丁酸梭菌作為飼料添加劑在我國(guó)的研究和應(yīng)用。
1丁酸梭菌概述
1.1 丁酸梭菌的發(fā)現(xiàn)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(yī)科大學(xué)宮人近治博士首先發(fā)現(xiàn)并報(bào)告的，因此又名宮人菌。本菌存在于土壤、動(dòng)物和人體的腸道中，細(xì)菌學(xué)分類歸屬于梭菌屬，為革蘭氏陽(yáng)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(yáng)性產(chǎn)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(xì)菌呈直桿狀或稍有彎曲，具有周身鞭毛，能運(yùn)動(dòng)。孢子卵圓，偏心或次端生。革蘭氏染色初培養(yǎng)的菌為陽(yáng)性，菌稍長(zhǎng)可變?yōu)殛幮浴Ｔ诃傊桨迳闲纬砂咨蚰逃蜕牟灰?guī)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(fā)酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物產(chǎn)酸，一個(gè)顯著的特征是產(chǎn)生淀粉酶，水解淀粉但不水解纖維素。丁酸梭菌發(fā)酵淀粉和糖類的最終代謝產(chǎn)物為丁酸、醋酸和乳酸，還發(fā)現(xiàn)有少量的丙酸、甲酸。丁酸能促進(jìn)腸道上皮組織細(xì)胞的發(fā)育，丁酸梭菌產(chǎn)生的有機(jī)酸能抑制腸道有害菌。研究表明，丁酸梭菌還能促進(jìn)腸道雙歧桿菌和乳桿菌的生長(zhǎng)。
丁酸梭菌除具有促進(jìn)腸道微生態(tài)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(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌芽孢有很強(qiáng)的抗逆性。據(jù)報(bào)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(shí)仍能存活；pH值為4.0～9.8能適合其生長(zhǎng)。試驗(yàn)證明，丁酸梭菌制劑經(jīng)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(fā)酵和芽孢形成的研究
丁酸梭菌發(fā)酵主要是為了獲得盡可能多的抗逆性高的芽孢，因此發(fā)酵工藝不存在復(fù)雜的代謝調(diào)控和次級(jí)代謝，發(fā)酵周期短。目前，發(fā)酵研究的重點(diǎn)主要集中在如何用低廉易得的培養(yǎng)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(chǎn)淀粉酶的特點(diǎn)，選擇可溶淀粉作為培養(yǎng)基碳源，通過一系列優(yōu)化，最后確定丁酸梭菌培養(yǎng)的最佳淀粉培養(yǎng)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(yǎng)基中，丁酸梭菌菌體濃度可達(dá)2.55×108／mL 。
陳秋紅等(2009)通過單因子試驗(yàn)及正交試驗(yàn)對(duì)酪酸菌CB-7發(fā)酵培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件進(jìn)行研究。結(jié)果表明，最優(yōu)化培養(yǎng)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(yǎng)條件為初始pH7.0，培養(yǎng)溫度37％，接種量7.5％，培養(yǎng)36h，菌體濃度可達(dá)8.5×108個(gè)/mL，芽孢率可達(dá)95.3％ 。
3丁酸梭菌的作用機(jī)理
3.1 調(diào)節(jié)動(dòng)物腸道微生態(tài)平衡
首先丁酸梭菌是嚴(yán)格厭氧菌，能夠在腸道的厭氧環(huán)境生長(zhǎng)良好；對(duì)酸和膽汁有高耐性。能夠產(chǎn)生丁酸、乳酸、乙酸等有機(jī)酸，能降低腸道pH值，抑制有害菌，并能夠促進(jìn)雙歧桿菌和乳桿菌等益生菌的生長(zhǎng)繁殖，從而促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡。丁酸梭菌對(duì)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(yǎng)24h后，發(fā)現(xiàn)致病菌數(shù)量被降低1～2個(gè)數(shù)量級(jí) 。
3.2 促進(jìn)動(dòng)物的消化吸收
首先丁酸梭菌在腸道內(nèi)繁殖會(huì)分泌淀粉酶和蛋白酶、糖苷酶、纖維素酶等多種酶類，幫助對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收；二是通過丁酸梭菌在動(dòng)物消化道內(nèi)生長(zhǎng)、繁殖，能產(chǎn)生如B族維生素、維生素K等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能增加小腸蠕動(dòng)的速度，改善腸道消化功能，促進(jìn)對(duì)飼料中各種營(yíng)養(yǎng)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(dòng)物體內(nèi)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(jī)體，提高動(dòng)物的免疫力和抗病力。Mu-rayama等用丁酸梭菌飼喂無菌鼠，發(fā)現(xiàn)其可以刺激小腸黏膜活性，使IgA增多 。
3.4 促進(jìn)腸道上皮組織細(xì)胞的生長(zhǎng)
丁酸梭菌的主要代謝產(chǎn)物是丁酸和乙酸，而丁酸是腸道上皮組織細(xì)胞再生和修復(fù)的主要能源物質(zhì)，因此丁酸梭菌對(duì)修復(fù)動(dòng)物腸道黏膜也有一定的作用。
4丁酸梭菌在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用效果
丁酸梭菌能產(chǎn)生丁酸、乙酸和乳酸，能抑制腸道有害菌，也能夠促進(jìn)雙歧桿菌和乳桿菌等益生菌的生長(zhǎng)繁殖，從而促進(jìn)微生態(tài)平衡；丁酸梭菌能分泌多種酶類，促進(jìn)飼料的消化吸收；丁酸梭菌還能提高動(dòng)物的免疫力。在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用后，取得了明顯的效果；能降低動(dòng)物死亡率，提高抗病力；提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度和增重率；提高飼料轉(zhuǎn)化率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
杜云平在肉雞日糧中添加丁酸梭菌，試驗(yàn)組日增重比對(duì)照組提高了2.3g／(只·天)，增幅為4.61％，但未達(dá)到顯著水平，試驗(yàn)組料重比較對(duì)照組降低了9.26％ ，并且試驗(yàn)組比對(duì)照組提前一天出欄。試驗(yàn)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(yàn)中也發(fā)現(xiàn)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(chǎn)類，結(jié)果魚及特種水產(chǎn)日增重率提高大約30％ ～40％ ，雜食性魚類可提高22％以上。王潤(rùn)之等在日糧中添加0.2％酪酸菌，可顯著提高種鴨產(chǎn)蛋率和受精率 。
5發(fā)展方向和前景與市場(chǎng)上成熟產(chǎn)品
丁酸梭菌既具有類似乳酸菌調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的作用，又和芽孢桿菌一樣具有很強(qiáng)的抗逆性，具有耐熱、耐膽鹽、耐酸、耐貯存的特點(diǎn)，在動(dòng)物養(yǎng)殖業(yè)中有著廣闊的應(yīng)用前景。
目前丁酸梭菌在養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用還不多，主要是由于與芽孢桿菌相比，丁酸梭菌單位發(fā)酵液芽孢數(shù)的得率還較低，這也導(dǎo)致丁酸梭菌產(chǎn)品的成本較高，影響了它的實(shí)際應(yīng)用；另外，丁酸梭菌針對(duì)不同養(yǎng)殖階段的不同動(dòng)物，應(yīng)用效果不盡相同，需要進(jìn)行大量的養(yǎng)殖試驗(yàn)，獲得丁酸梭菌針對(duì)不同動(dòng)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(yǎng)殖試驗(yàn)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(fā)酵水平，降低產(chǎn)品成本；還需要篩選更多更好的菌種應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)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(yǎng)殖試驗(yàn)獲得更好的應(yīng)用效果。通過各方面的共同努力，相信丁酸梭菌在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中能發(fā)揮更大的作用，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效應(yīng)。
目前，一廣西助農(nóng)畜牧科技有限公司銷售的益生菌產(chǎn)品為例，這些產(chǎn)品中都添加了非常多數(shù)量的丁酸梭菌，分別是（點(diǎn)擊即可打開鏈接）：
2.99多功能飼料發(fā)酵劑——高濃度乳酸菌為主的固態(tài)飼料發(fā)酵劑，更輕易成功、效果更好的生物飼料發(fā)酵劑，簡(jiǎn)單好用的中草藥發(fā)酵劑
4.鴨鵝養(yǎng)殖專用復(fù)合益生菌——生態(tài)健康養(yǎng)殖鴨鵝專業(yè)益生微生物制劑產(chǎn)品
