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

验[11]，对丁酸菌活菌制剂—泰平片对肠道菌群的影响进行了研究，结果表明：受试对象肠道内的双歧杆菌的数量增加，差异有极显著性（P≤0.01），乳杆菌的数量增加，差异有显著性（P≤0.05）。说明丁酸菌活菌制剂—泰平片具有一定的增殖肠道内有益菌和抑制有害菌繁殖的作用。

4.1.2 丁酸菌制剂的临床应用

丁酸菌活菌制剂经日本及国内的大量的研究证明，主要在大肠和盲肠的周边增生，目前广泛应用于消化、儿科、外科、肿瘤、妇产科等种种原因引起的肠道菌群失调，急慢性腹泻，肠易激综合症，抗生素相关性肠炎，便秘或腹泻便秘交替症等疾病的治疗[12，13，14]。丁酸菌制剂在临床上不仅对各种原因（肠道感染、肿瘤化疗、外科手术等）引起的肠道菌群紊乱、急慢性腹泻、肠易激综合征、非溃疡性消化不良等疾病有良好的疗效，尤其对用抗生素所致的伪膜性肠炎有独特的疗效[15]。杨蕊敏等[16]应用米雅BM治疗28例慢性腹泻患者，包括慢性结肠炎、溃疡性结肠炎、过敏性结肠炎等。结果显示：服药后粪便中稀、糊、水、脓、血的改变天数为：第2天5%，第4天60.8%，第6天89.3%，第8天96.5%。另2例严重性腹泻服药2天后粪便黏液减少，第5天水样腹泻停止，腹痛腹胀症状未能立即缓解。所有患者未发现任何不良反映。总有效率为93.4%。

4.1.3 保健食品

我国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。山东省卫生防疫部门对丁酸菌进行毒性试验[ 5 ]，证明该品属于无毒物质，并经过中医药研究所药理室的药效学（功能）研究实验表明：丁酸菌对小鼠肠道功能具有双向调节作用；对小鼠腹泻具有显著的抑制作用（P<0.05）；对便秘型小鼠具有润燥滑肠作用（P<0.05 ）。这均是该制剂对小鼠肠道菌群失调调整作用的结果。因此，它是优良的整肠剂，可作为保健食品来进一步开发。

4.2动物用丁酸菌制剂

丁酸菌制剂在人类医学临床上已广泛应用，但将其作为兽药制品用来治疗畜禽肠道菌群紊乱及消化性疾病在国内还是空白，其研究开发在畜牧业方面具有广泛前景。

丁酸菌制剂作为饲料添加剂可在动物肠道内拮抗动物病原菌，维持和调解微生态平衡，增强动物的免疫机能，并产生淀粉酶、维生素，促进动物对饲料的消化吸收和营养作用，因而它可代替抗生素广泛用于鸡、猪、牛等动物。目前国外已经报道的作用有：促进动物的生长、预防和治疗痢疾和腹泻、预防和治疗肝病、预防和治疗肝内胆管结石病、提高新生动物的存活率。另外丁酸菌对乳猪的拉稀有特别的疗效，作为饲料添加剂最大的优点是：其一由于丁酸菌有芽孢，在加工中可以耐受恶劣的条件，不会影响其生物活性，贮存时间的长短基本不影响其总菌数；其二是丁酸菌制剂对多种抗生素药物不敏感，可与多种抗生素药物合用。

丁酸菌制剂作为饲料添加剂将大大降低抗生素的用量，解决抗生素解决不了的问题，提高生产效率，向绿色农业前进。

5 结束语

随着经济技术的不断发展和生活水平的不断提高，人们已经越来越认识到“绿色”的基本含义。但是由于经济利益的驱动，抗生素的使用已经开始泛滥，特别是在饲料中大量使用，首先使病原菌突变为耐药菌株，同时还可导致动物体内正常菌群失调，以至抑制机体免疫反应的形成，严重的导致二重感染，甚至可引起死亡；其次，抗生素在畜禽体内及其肉、蛋、奶等食品中的残留，经加热处理并不能完全使其灭活，人类长期食用这类食品可能导致慢性中毒。另外，由于现代医疗技术、农药、化肥、激素、同位素和其它化工制品，以及物理因素常会直接或间接对体内的微生态平衡产生不利影响，引起多种多样的疾病。微生态学是近年来迅猛发展的一门生命科学，随着这一学科的逐步建立和不断发展，各种微生态制剂应用而

生，并引起高度重视，丁酸菌制剂由于具有其独特的生物学特性，如果作为药品、保健食品、饲料添加剂和微生物肥料有着广泛的前景，可以使我们的饲料产品朝着绿色方向发展，对整个畜牧业和饲料工业有着深远的意义。

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