技术分享丨丁酸梭菌作用机理及临床应用

JBHBIO

在动物养殖领域，动物的健康与生长性能紧密相连，而肠道健康则是其中的关键因素。丁酸梭菌，作为一种备受关注的益生菌，在调节动物肠道功能、促进生长等方面发挥着重要作用。今天，我们将深入探讨丁酸梭菌的特征、作用机理及其在生产中的临床应用，揭示它如何为动物健康和养殖效益提供有力支持。

一、丁酸梭菌的基本特征
1、形态特点
丁酸梭菌它能形成芽孢，芽孢位置偏心或次端生，菌体呈单个或成对、短链状，偶见丝状，颜色为灰白色，菌落呈煎蛋样。
2、生长特点
此菌严格厌氧，有氧环境下不生长，正常生长于结肠盲肠部位。其适应的 pH 值范围为 4 - 9.8，能发酵多种糖类产酸，水解淀粉和糖类的最终代谢产物包括丁酸、乙酸、乳酸、少量丙酸和甲酸等。
3、稳定性和抗逆性
丁酸梭菌具有出色的稳定性和抗逆性。在体内能耐受胃液、胆汁酸和消化液，室温下储存性与稳定性良好，孢子状态下还能耐受饲料加工时的机械摩擦和挤压，且对多数抗生素具有耐药性，仅对少数在结肠发挥作用的抗生素敏感。

二、丁酸梭菌的作用机理
1、调节肠道菌群结构
丁酸梭菌通过营养竞争和产生抗菌物质，抑制大肠杆菌、沙门菌、志贺菌、痢疾杆菌和阴沟杆菌等有害菌，减少细菌内毒素产生。同时，其降解产物或代谢产物能促进双歧杆菌、乳酸菌和粪肠球菌等肠道益生菌的生长。
2、增强肠道屏障功能
在空肠和回肠部位，丁酸梭菌可上调 NOD 样受体蛋白、封闭蛋 1（claudin - 1）、紧密连接蛋白 2（ZO - 2）的 mRNA 表达水平，增强肠道物理屏障。其代谢产物丁酸还能营养肠道杯状细胞，促使产生大量粘蛋白，提升化学屏障功能。
3、增强免疫功能
肠道菌群失调时，有益菌减少、致病菌增加、肠腔内丁酸量下降等会引发一系列问题。丁酸梭菌可通过多种途径增强免疫功能，如调节肠道菌群平衡，改善肠道环境，进而影响免疫细胞活性，促进免疫球蛋白的分泌，增强机体免疫力。
4、合成代谢酶和营养物质
丁酸梭菌能分泌多种酶，分解碳水化合物形成寡糖，利于益生菌生长；产生短链脂肪酸营养肠道上皮细胞；降解蛋白质形成氨基酸；合成 B 族维生素和维生素 K，并促进维生素 E 吸收。
5、降解胆汁酸，转化有害代谢产物
它可以分解、转化和利用胺类、吲哚类、硫化氢等有害物质，减少癌症发生率，改善粪便臭味；减少蛋白质向氨和胺转化，提高蛋白质利用率；抑制微生物脲酶活性，减少氨排放；降解胆汁酸，改善脂类物质消化吸收，促进胆汁酸再循环。
6、抗炎症和抗氧化功能
丁酸梭菌代谢产物丁酸、乙酸和丙酸被吸收后，可降低肠道 pH 值，抑制肠道细胞 NF - κB 转移因子活性，减少炎症细胞因子 IL - 8、IL - 6 和 TNF - α 分泌，促进抗炎因子 IL - 10 分泌。同时，降低氧化还原电势，消除氧化自由基，具有抗氧化功能，可减少肠道细胞衰老和凋亡。

三、丁酸梭菌在生产中的临床应用
1、在肉鸡养殖中的应用
丁酸梭菌可促进肉鸡生长，提高饲料转化率；增强免疫力和抗应激能力，降低死淘率；抑制产气荚膜梭菌生长，减少坏死性肠炎等炎症性肠病发生，全程替代抗生素；改善鸡舍环境，减少有害气体和呼吸道病；提升肉品质和风味，助力优质鸡肉品牌创建。
2、在蛋鸡养殖中的应用
有助于提高产蛋率、蛋重、蛋黄重、蛋清浓度和蛋壳厚度；减少腹泻和过料，提高饲料转化效率，替代抗生素；优化肠道菌群结构，使粪便成型，减少恶臭；促进肠道、肝脏和肾脏健康，延长产蛋高峰；改善蛋的风味，有利于品牌蛋建设。
3、在仔猪养殖中的应用
改善肠道菌群平衡，预防腹泻等消化道疾病，抑制有害菌生长，提高抗病力；促进生长，提升饲料转化率；增强免疫力和抗应激能力，显著降低仔猪腹泻和死亡率。
4、在母猪养殖中的应用
促进母猪产后发情，提高产仔率，改善便秘情况；在肠道内产生 B 族维生素、维生素 K、淀粉酶等，对母猪起到保健作用，间接保障仔猪健康。

四、丁酸梭菌的优势与市场前景
丁酸梭菌在动物肠道内具有诸多优势，如促进有益菌群增殖、产生有益代谢产物、稳定性好、对抗生素耐受性强等。与丁酸钠、三丁酸甘油脂、植物精油、消化酶、氨基酸小肽等类似产品相比，丁酸梭菌在调节肠道功能、促进动物健康生长方面具有独特的综合优势。随着养殖行业对绿色、高效养殖理念的不断追求，丁酸梭菌在动物养殖领域的应用前景十分广阔，有望为养殖产业的可持续发展提供有力支持。

参考文献：

[ 1 ] 马满鹏, 王炳, 屠焰等. 日粮纤维水平和来源影响犊牛生长和胃肠道发育的研究 [J]. 家畜生态学报, 2019, 40(05): 7-12

[ 2 ] Baldwin RL, McLeod KR, Klotz JL, et al. Rumen Development, Intestinal Growth and Hepatic Metabolism In The Pre- and Postweaning Ruminant [J]. Journal of Dairy Science, 2004, 87: E55-E65

[ 3 ] Niwińska B, Hanczakowska E, Arciszewski MB, et al. Review: Exogenous butyrate: implications for the functional development of ruminal epithelium and calf performance [J]. Animal, 2017, 11(9): 1522-1530

[ 4 ] Malhi M, Gui H, Yao L, et al. Increased papillae growth and enhanced short-chain fatty acid absorption in the rumen of goats are associated with transient increases in cyclin D1 expression after ruminal butyrate infusion [J]. Journal of Dairy Science, 2013, 96(12): 7603-7616

[ 5 ] Sun YY, Li J, Meng QS, et al. Effects of butyric acid supplementation of acidified milk on digestive function and weaning stress of cattle calves [J]. Livestock Science, 2019, 225: 78-84

[ 6 ] Koch C, Gerbert C, Frieten D, et al. Effects of ad libitum milk replacer feeding and butyrate supplementation on the epithelial growth and development of the gastrointestinal tract in Holstein calves [J]. Journal of Dairy Science, 2019, 102(9): 8513-8526

[ 7 ] 李文茜. 丁酸梭菌对犊牛及育成牛生长性能、血液指标和瘤胃发酵的影响 [D]. 2019

[ 8 ] 董莹蕊, 郝小燕, 张暄梓等. 饲粮中添加丁酸梭菌对羔羊消化代谢和血清生化指标的影响 [J]. 动物营养学报, 2024, 36(07): 4499-4507

[ 9 ] 董莹蕊, 张暄梓, 杨代毅等. 丁酸梭菌对羔羊生长性能、屠宰性能及肉品质的影响 [J]. 动物营养学报, 2024, 36(02): 1087-1095

[ 10 ] 卢俊言, 王明亚, 吴春会等. 体外产气法研究丁酸梭菌对瘤胃发酵特性的影响 [J]. 饲料研究, 2024, 47(09): 7-11

[ 11 ] He J, Wu Z, Yu L, et al. Effects of Dietary Supplementation with Clostridium butyricum on Rumen Fermentation, Rumen Microbiota and Feces in Beef Cattle [J]. Kafkas Universitesi Veteriner Fakultesi Dergisi, 2024:

[ 12 ] 胡志超, 周振明, 李民峰等. 丁酸梭菌对肉牛营养物质表观消化率、生长性能、粪便微生物组成和血清生化指标的影响 [J]. 饲料研究, 2022, 45(07): 13-17

[ 13 ] 陈晓雨, 窦露, 华晓青等. 丁酸梭菌对绵羊生长性能、肉品质及骨骼肌发育的影响 [J]. 动物营养学报, 2023, 35(06): 3800-3811

[ 14 ] 侯冉, 郭月英, 张敏等. 丁酸梭菌对小尾寒羊生长性能、肉品质、血清生化指标、肌肉脂肪酸组成及脂肪代谢相关基因表达的影响 [J]. 动物营养学报, 2023, 35(01): 391-402

[ 15 ] 王威皓, 窦露, 康乐天等. 日粮添加丁酸梭菌对小尾寒羊脂肪酸代谢和肉品质的影响 [J]. 食品科学, 2023, 44(19): 1-9

[ 16 ] Zhang C, Yu Q, Wang J, et al. Effects of Dietary Supplementation With Clostridium butyricum on Growth Performance, Apparent Digestibility, Blood Metabolites, Ruminal Fermentation and Bacterial Communities of Fattening Goats [J]. Frontiers in Nutrition, 2022, 9:

[ 17 ] Cai L, Hartanto R, Zhang J, et al. Clostridium butyricum Improves Rumen Fermentation and Growth Performance of Heat-Stressed Goats In Vitro and In Vivo [J]. Animals, 2021, 11(11): 3261

[ 18 ] Li Y, Wang Y, Lv J, et al. Effects of Dietary Supplementation With Clostridium butyricum on the Amelioration of Growth Performance, Rumen Fermentation, and Rumen Microbiota of Holstein Heifers [J]. Frontiers in Nutrition, 2021, 8:

[ 19 ] 王璐菊, 郭全奎, 张瑞年等. 日粮中添加丁酸梭菌对奶牛瘤胃体外发酵及其产奶性能的影响 [J]. 饲料工业, 2023, 44(12): 49-54

[ 20 ] Ohtsuka H, Watanabe C, Kohiruimaki M, et al. Comparison of Two Different Nutritive Conditions against the Changes in Peripheral Blood Mononuclear Cells of Periparturient Dairy Cows [J]. Journal of Veterinary Medical Science, 2006, 68(11): 1161-1166

[ 21 ] Kohiruimaki M, Ohtsuka H, Tanami E, et al. Effects of Active Egg White Product/Clostridium butyricum Miyairi 588 Additive on Peripheral Leukocyte Populations in Periparturient Dairy Cows [J]. Journal of Veterinary Medical Science, 2008, 70(3): 321-323