丁酸梭菌是什么？ 丁酸梭菌特征 用途 生理功能 培养工艺
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丁酸梭菌

丁酸梭菌是什么？ 丁酸梭菌特征 用途 生理功能 培养工艺
丁酸梭菌,,结构式
丁酸梭菌
  • CAS号:
  • 英文名:Clostridium butyricum
  • 中文名:丁酸梭菌
  • CBNumber:CB83007121
  • 分子式:
  • 分子量:0
  • MOL File:Mol file

丁酸梭菌性质、用途与生产工艺

  • 丁酸梭菌是什么？ 丁酸梭菌，又名宫入菌、酪酸梭菌，丁酸梭状芽孢杆菌，属于芽孢杆菌科，梭菌属，革兰氏阳性，有芽孢，孢子卵圆，偏心或次端生，可抵抗不良环境，改善肠道环境，促进人或动物健康生长。
    丁酸梭菌是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,因此又名宫入菌。该菌存在于土壤、动物和人体的肠道中。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。
    丁酸梭菌是一种可产丁酸、乳酸和乙酸的厌氧的革兰氏阳性芽孢杆菌。丁酸梭菌以其独特的优良特性，在抗生素替代品中发挥着重要作用。
    丁酸梭菌
    根据权威机构（国家饲料和饲料添加剂产品备案系统）数据统计，截止2020年2月1日在农业农村部备案的拥有丁酸梭菌生产许可资质的企业，拥有丁酸梭菌单一型饲料添加剂生产资质的企业52家，混合型饲料添加剂生产资质的企业257家。丁酸梭菌作为一种常见的微生物饲料添加剂，还没有相应的产品标准。近年来，丁酸梭菌产量逐渐增加，建立丁酸梭菌的检测方法及产品标准对于生产和管理具有非常重要的现实意义。
    《饲料添加剂 丁酸梭菌》（T/CSWSL 006-2019）适用于以丁酸梭菌为菌种，经发酵、精制等工艺加工制成的固态和液态饲料添加剂产品。本标准明确规定了饲料添加剂丁酸梭菌的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、标签、包装、运输、贮存及保质期，其中技术要求包括饲料添加剂丁酸梭菌的菌体形态、菌落形态、感官指标、理化指标以及卫生指标。（ChemicalBook 瑶瑶）
  • 丁酸梭菌特征 丁酸杆菌属于芽孢杆菌科梭菌属，革兰染色为阳性，为严格厌氧菌，(0．6～1．2 ) Izm x (3．0～7．0 )ILm，两端钝圆。中间部分轻度膨胀，呈直杆状或稍有弯曲，单个或成对。周身鞭毛，能运动。
    丁酸梭菌常被发现于健康动物粪便、土壤、自然酸奶和干酪中。菌体一般单个或成对存在，体呈稍弯曲或直杆状，宽 0.6~1.2 μm，长 3.0~7.0 μm，两段钝圆；芽孢呈椭圆形或圆形，孢子呈次端生或偏心，无孢附属丝和外壁，细胞壁含D、L-二氨基庚二酸和葡萄糖，周身鞭毛，可运动，偶见丝状菌体。菌落表面形态直径 1~3 mm，呈稍不规则的圆形，菌落成奶油色或白色。丁酸梭菌能够促进多种碳水化合物发酵生成乙酸、丁酸、淀粉酶、丁醇、维生素和脂肪酶等，并产生大量氢气，菌株广泛用于产氢能源领域。最适生长繁殖温度为25~37 ℃，可合成自身生长所需的维生素和氨基酸。
  • 用途 丁酸梭菌作为活菌型饲用添加剂克服其同类产品包括乳 酸杆菌和酵母菌等对制粒高温的耐受性低、对贮存条件要求严格和胃酸通过率低的缺陷，具有促进动物生长、提高畜禽饲料转化率、 防治消化道疾病、 降低幼畜禽病死率和提高机体免疫力等作用。
  • 生理功能 1 营养作用
    丁酸梭菌可产生良好的动物所需的营养素来源或具有辅助消化作用的丁酸、消化酶、氨基酸、B族维生素等营养物质。丁酸梭菌产生辅助动物消化饲料日粮的胞外酶主要有蛋白酶和淀粉酶等，并分泌大量的胞内酶。同时，丁酸梭菌和拜仁梭菌混合可产生果胶裂解酶和果胶甲酯酶，在肠道产生的果胶最终分解为SCFA。丁酸梭菌代谢中产生的 VB1、VB2、泛酸和烟酸等，为动物代谢和生长发育提供必需的营养物质，像维生素K和B族维生素不但可以提供营养，还可促进维生素E的吸收。研究表明，丁酸梭菌在37 ℃厌氧条件下培养24 h 后，上清液中叶酸浓度可以达到 8.0 mmol ·L-1，维生素B12含量为93 pg · mL-1和维生素B2含量可达111.0 ng · mL-1。
    2 维持肠道菌群平衡
    作为调整肠道功能的代表性菌之一的丁酸梭菌，具有促进有益菌定植和繁殖及抑制有害菌生长的特点。丁酸梭菌产生的脂肪酸（乙酸、丁酸）有降低肠道内pH，抑制有害菌附着与繁殖的功能。
    有研究将丁酸梭菌分别按不同比例体外混合培养于有益菌双歧杆菌、乳酸杆菌和有害菌鸡白痢沙门氏菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌中，结果表明，丁酸梭菌可增强双歧杆菌和乳酸杆菌的繁殖，并一定程度抑制鸡白痢沙门氏菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌。
    同时，张达荣等采用丁酸梭菌制剂服用于有腹泻、便秘症状的患者，结果表明，丁酸梭菌可促进乳酸菌、双歧杆菌等有益菌的增殖，并抑制肠道内病原菌和腐败菌。
    丁酸梭菌调节动物肠道微生态环境的可能机制总结为4点。丁酸梭菌在动物肠道内有竞争营养物质的作用，一定程度抑制有害菌的生长繁殖，并占据肠上皮细胞黏附位点，进而抑制致病微生物黏附生长；丁酸梭菌可分泌分解多聚糖的多糖分解酶，促使肠道有益菌的发酵底物增多，进而促进机体生长、繁殖；短链脂肪酸（SCFA）的大量产生，可促进肠道黏膜修复、肠道pH降低及抑制有害菌生长，并分泌细菌素可以抑制致病菌蛋白质和核酸的合成、降低 ATP 浓度，促使细胞内 K+外流，进而抑制有害菌定植生长；丁酸梭菌可促使细胞壁上的脂磷壁酸可抑制大肠杆菌在肠上皮细胞的黏附作用。
    3 促进生长
    丁酸梭菌生长过程中能分泌蛋白酶、果胶酶、 淀粉酶、纤维素酶和糖苷酶等多种酶类。
    研究表明，高产淀粉酶的丁酸梭菌菌株可以在鸡表面粘液中分离得到。分离纯化定植在动物肠道内的丁酸梭菌可产生果胶甲酯酶和魔芋葡甘露聚糖降解酶。而产维生素酶的丁酸梭菌菌株可在土壤腐木和动物粪便的混合物中筛选分离出来。丁酸梭菌产生酶类有助机体对碳水化合物等营养物质的消化吸收，进而促进机体生长。丁酸梭菌饲喂1日龄罗斯肉鸡42 d，发现丁酸梭菌比抗生素更能明显提高肉鸡重量。此外，丁酸梭菌代谢产物丁酸等能修复肠道及促进肠道上皮细胞再生，其合成的各种维生素能维持人体健康。
    4 免疫功能及抗氧化性
    丁酸梭菌可激活机体免疫系统，促使机体免疫力增强，进而维持动物健康。丁酸梭菌的抗炎作用主要是通过激活动物肠道上皮细胞的TLR-2，从而调节 NF-κB 信号途径分泌促炎因子（TNF-α、IL-6），进而降低机体致病菌的感染。丁酸梭菌喂给肉鸡后，肉鸡血清总蛋白和免疫球蛋白IgM含量都显著提升。同时，丁酸梭菌饲喂仔公鸡，可使仔公鸡的免疫球蛋白含量、IgG蛋白含量、间胸腺指、脾脏指数和血清补体3含量均有一定程度的增加。此外，无菌小鼠口服丁酸梭菌后发现，肠道内 IgA 蛋白含量升高，但丁酸梭菌灭活后饲喂小鼠，肠道内IgA蛋白含量没有增加，进一步试验表明丁酸梭菌可以使小鼠体内多细胞黏膜免疫系统激活。
    研究表明，丁酸梭菌灭活后，可激活小鼠巨噬细胞和自然杀伤细胞的细胞毒性，且通过诱导产生高滴度的 IFN-γ，进而提高小鼠机体免疫功能。同时发现，丁酸梭菌可促进无菌小鼠的肠道免疫和增强抗霍乱毒素的活性。丁酸梭菌可介导体液免疫途径，促使鲇鱼血清和皮肤的溶解酶活性和免疫球蛋白水平增强及血清酚氧化酶和酸性磷酸酶活性。此外，双粪肠球菌可与丁酸梭菌联合使用，增加腹泻儿童的血清抑炎因子 IL-10 含量，降低促炎因子TNF-α水平。
  • 培养工艺 1 固体发酵培养
    固体发酵与液体发酵相比较而言，具有产品分离难、生长难控制、方法不成熟等缺点。但固体发酵投资少、设备与操作简单及其发酵来源广泛（农副产品、淀粉质原料、食品工业下脚料等）和发酵产品益于长时间贮藏运输。研究表明，以豆粕为培养基质，接种14%，30℃发酵72 h 后，菌体浓度可达 1.08×108 cfu·mL-1。此外，麦麸：豆粕=1：1优化组合，CaCl2为0.2%，接种72%，37℃发酵72 h，菌体浓度可达2.2×108 cfu·mL-1。
    2 液体深层发酵
    目前经常采用的丁酸梭菌发酵方法是液体深层发酵法，此法便于控制氧气含量，因为丁酸梭菌属于厌氧菌。优化培养基的成分多采用响应面法或正交试验。
    研究表明，为使菌体浓度达到 8×108 cfu·mL-1，可采用正交实验法优化丁酸梭菌发酵培养基组分（大豆粉20 g·L-1，葡萄糖8.0 g·L-1，啤酒酵母提取物5.0 g·L-1）。同样采用正交实验优化丁酸梭菌最佳培养基组成，使菌体浓度达到4.1×108cfu·mL-（1 葡萄糖8.0 g·L-1，胰蛋白胨10 g·L-1，酵母膏4.0 g·L-1），芽孢转化率达到95%（上述基础上添加MnSO4· H2O 0.2 g· L-1、K2HPO4 5 g·L-1、CaCO3 1g· L-1、MgSO4· 7H2O 0.2 g· L-1）。为使菌体浓度高达10×108 cfu·mL-1，利用响应面法优化丁酸梭菌培养基（果胶 5 g·L- 1、葡萄糖20 g· L- 1、大豆提取物39.8 g·L-1、酪蛋白2.0 g·L-1、玉米粉3.7 g·L-1，NaHCO3 1.24 g·L- 1、（NH4）2SO4 1.0 g· L- 1、MgSO4 ·7H2O 0.2 g · L-1、MnSO4 · H2O 0.2 g · L-1、CaCL2 0.02g · L-1。菌体浓度为3×108 cfu · mL-1时，采用清液发酵策略，丁酸梭菌优化后的最佳培养基组分（牛肉浸膏15 g·L-1、胰蛋白胨40 g·L-1、葡萄糖34 g· L-1、可溶性淀粉1.0 g·L- 1、乙酸钠3.0 g·L- 1、NaCl 5.0 g ·L-1、初始pH=7.0、酵母浸粉38g·L-1、（NH）4 2SO4 1.0g·L-1、半胱氨酸0.5 g·L-1、K2HPO4 2.0 g·L-1。为得到10×108cfu · mL- 1芽孢数，通过响应法和PB实验设计法优化丁酸梭菌发酵培养基（酵母粉6.0 g·L-1、面粉37.2 g·L-1、米粉39.6 g·L-1、鱼粉9.0 g· L-1Mg⁃SO4  7H2O 19 g  L-1、NaCl 1.9 g·L-1、CaCO3 4.8 g·L-1、NaHCO3 0.1 g· L-1、KH2PO4 0.1 g· L-1）。
丁酸梭菌上下游产品信息
上游原料
下游产品
丁酸梭菌生产厂家
  • 公司名称：上海兴鲁化工科技有限公司
  • 联系电话：02120970332; +8613524231522
  • 电子邮件：sales@zhuoerchem.com
  • 国家：中国
  • 产品数：2904
  • 优势度：58
  • 公司名称：湖北恒化科技有限公司
  • 联系电话： 18064208139
  • 电子邮件：2912268575@qq.com
  • 国家：中国
  • 产品数：1344
  • 优势度：58
  • 公司名称：厦门环华有限公司
  • 联系电话：0592-5800732; +8613806035118
  • 电子邮件：xie@china-sinoway.com
  • 国家：中国
  • 产品数：988
  • 优势度：58
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