丁酸梭菌创制技术及在动物养殖中的应用

吴丽媛，张守明

（安阳市畜产品质量安全监测检验中心，河南 安阳 455000）

丁酸梭菌是一种革兰氏阳性厌氧梭状内生芽孢杆菌，一般存在于土壤、健康动物粪便中，因能够产生以丁酸为主要成分的有机酸而命名为丁酸梭菌。最早在1880年由Prazmowski 从猪的肠道中分离出来，1996年，我国筛选出第一株用于治疗大肠杆菌、沙门氏菌等引起的肠炎、腹泻的CGMCC313-1 菌株。丁酸梭菌制剂随后在动物养殖生产中开始迅速开发研究、推广应用。

1 丁酸梭菌的创制技术工艺

丁酸梭菌制剂的制备方法较多，有不少优化生产工艺，比如在菌种制备、接种量、发酵培养基和添加物等环节以及创制环境温度、发酵罐转速和压力等要求上有所差别，但是，丁酸梭菌及其菌制剂的生产工艺大体包括菌种的活化及种子液的制备、液体发酵、发酵液干燥。

1.1 菌种的活化

首先制作活化液。取GAM 培养基50.0g，加热溶解1000mL 蒸馏水中，120℃高压灭菌10min，冷却至室温，再加入脱纤维兔血60mL，氯化血红素1.5g，卡那霉素80mg，万古霉素1mg，新霉素80mg，混匀，得到活化液。其次，在厌氧条件下，培养菌种。从保存有丁酸梭菌菌种的保存培养皿上挑取丁酸梭菌菌株至活化液中，37℃下培养24～36h。

1.2 一级种子培养液

将纯种活化制备好的丁酸梭菌活化液厌氧环境下接种到发酵罐内的发酵培养基中，一般接种量为2%～7%，在发酵温度37℃和罐压为0.1～0.5Mpa 下进行一级种子液的培养。这期间发酵罐平均转速为500r/min，速度过高，不利于种子液的生成培养。值得注意的是培养全程要通入氮气，对环境酸度也有严格要求，一般控制培养环境pH 值为4.0～5.0，发酵培养时间不超过10h，作为一级种子培养液。上述发酵培养基组成：牛肉粉膏0.3%、胰蛋白胨1%、酵母粉0.5%、氯化钠0.2%、葡萄糖2%、乙酸钠0.2%、硫酸镁0.02%、L- 半胱氨酸盐酸盐0.02%、硫酸锰0.01%、磷酸氢二钾0.2%、碳酸钙0.5%、水余量。

1.3 二级种子培养

整个过程与一级培养液的要求和生产工艺相似。将制备好的二级培养种子液接种到发酵罐的发酵培养基中，接种量为1%～5%，在温度为30～37℃、罐压为0.05～0.10Mpa 下进行二级种子液培养，发酵罐转速为100～200r/min，培养全程通入氮气，并控制培养环境pH 值为5.0～6.0，发酵培养8～10h，发酵结束后，收集二级发酵种子液。

1.4 发酵培养

将收集到的二级发酵种子液立即接种至发酵罐中，使得丁酸梭菌快速适应，进行发酵培养，发酵温度30～37℃，接种量为3%～5%，罐压为0.05～0.10Mpa，培养全程通入氮气，发酵罐转速为100～200r/min，并控制培养环境pH 值为5.0～6.0，发酵培养24～36h，发酵结束后，收集罐内发酵液。

1.5 发酵干燥

在干燥制粉环节向发酵液中添加玉米淀粉流化剂（添加量为35g/L）并充分搅拌均匀，经喷雾干燥后制成丁酸梭菌活菌制剂成品。

2 丁酸梭菌在动物养殖中的应用

2.1 促进动物生长，调节肠道菌群微生态平衡

动物肠道屏障的主要功能是维持上皮细胞的完整性和防止微生物入侵。丁酸梭菌在肠道内产生乙酸、丁酸等有机酸，分泌抗菌肽丁酸菌素、淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶等多种生物酶，这些都是益生物，维持肠道健康，调节菌群微生态平衡，有利于抑制有害菌群的增殖，促进有益菌的繁殖，其中有机酸构成肠壁上皮细胞的能量物质，丁酸对于肠道黏膜损伤的修复再生有很大促进作用，分泌的酶水解纤维素、淀粉等碳灰化合物产生葡萄糖等低聚糖，降解抗营养因子，益于肠道吸收和生产发育，提高动物生长性能。YangCM 等对日粮添加丁酸梭菌饲喂肉鸡试验表明，可以显著提高肉仔鸡整个生长期的平均日增重和终末体重。孙华等研究了日粮添加丁酸梭菌对25kg左右的大约克育肥猪前期生长性能的影响，结果表明，添加2.0×108CFU/kg 丁酸梭菌对其生长性能具有改善作用，可使生长猪平均日增重（ADG）提高7.5%、料肉比（FCR）降低2.2%。

2.2 调节机体免疫反应，增强机体免疫力

动物机体健康状况与细胞因子、各类免疫球蛋白密切相关。丁酸梭菌能够提高血清免疫球蛋白和细胞因子含量，促进免疫器官发育，激活补体系统，增强机体免疫能力，发挥抗菌和抗病毒的功能。此外，其抗炎作用表现为激活肠道上皮细胞的Toll 样受体2（TLR-2），调节NF-kB 信号途径分泌IL-6、TNF-α 等细胞因子，从而抑制炎症反应。刘亭婷等在仔鸡日粮中添加丁酸梭菌，发现丁酸梭菌组鸡的脾脏指数、血清中IgG 和C3 的含量均高于对照组，胸腺和法氏囊指数有上升趋势。王腾浩的研究也表明，饲粮中添加丁酸梭菌具有提高断奶仔猪血清IgG、IgM 和C4 含量的趋势，可显著提高血清IgA 和C3 含量。