丁酸梭菌的功效及研究进展

丁酸菌（Clostridium butyricum）即丁酸梭状芽孢杆菌，又名酪酸菌。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的。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、生物学功能等方面的研究概况进行综述。

1 丁酸菌的形态特征和生化特性

1.1 形态特征

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。

1.2 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值为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24小时（31℃），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。

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克分子含量27～28 %。

1.3 抵抗力

丁酸菌是一种专性厌氧芽孢杆菌，微生态制剂中活菌以芽孢形式存在，与其它非芽孢类益生菌相比，具有很高的抵抗力，具体表现在以下几个方面：

(1)耐热性：在加热至10min（90℃），5min（100℃）不会失活。

(2)抗酸性：丁酸菌在胃液(pH为1-2)中生存，不被胃液、胆汁酸、消化液等杀灭；在pH为1.0-5.0时仍能存活，pH为4.0-9.8适合其发育生长，在pH=3.0的培养条件下存活率达90％以上，说明丁酸菌具有抗酸性，能顺利通过胃部到达肠道有效部位发挥作用。

(3)耐干燥：丁酸菌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。

2 丁酸梭菌的生物学功能及应用

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。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。

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。目前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-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。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。

目前研究的微生物添加剂最多的是乳酸菌、双歧杆菌、芽孢杆菌、酵母菌等，关于丁酸菌作为饲料添加剂对动物生产性能及免疫功能影响的国内报道较少。实践证明丁酸菌微生态制剂具有显著的促生长作用，提高饲料资源利用水平，显著增强动物机体抵抗疾病的能力，进一步的研究将促进整个畜牧业向绿色无污染方向发展，而且丁酸梭菌营养要求简单，其发酵工艺和发酵设备也相对简单。总之，它的产品成本低廉，在市场上比较有竞争力。