PDF《丁酸梭菌》

丁酸梭菌 在水产动物中的研究应用 朱振祥 2019.

1.6

01 丁酸梭菌的形态与培养

02 丁酸梭菌的生理功能

03 丁酸梭菌在生产中的应用

04 丁酸梭菌在水产动物中的应用 目录CONTENTS 丁酸梭菌的形态与培养01 丁酸梭菌的形态与培养 1933年日本千叶医科大学宫人近治博士发现丁酸梭菌,又被称为宫人菌、酪酸 菌、丁酸梭状芽孢杆菌和酪酸梭菌,是梭菌属、芽孢杆菌科严格厌氧的革兰氏阳 性厌氧细菌,可产生丁酸(熊祖名,2011),并在培养过滤物中含有少量脂肪酸. 菌体呈直杆状或稍有弯曲,单个或成对,灰白色,细菌 直径为(0.5-1.7)*(2.4-7.6)μm,两端钝圆,周身鞭 毛,具运动性;

芽孢偏心或次端生(内生),呈圆形或椭 圆形,无孢外壁和附属丝.在琼脂平板上形成白色或奶油 色的不规则圆形菌落,稍突,表面湿润光滑,不透明,略 有酸臭味(李雄彪等,2006;

易中华等,2012). 酸梭菌培养工艺可分为固体发酵与液体深层发酵. 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,魏伟群等(魏,2011)以豆粕为培养基质,接种14%,30℃发酵 72h后,菌体浓度可达1.08*108 cfu/mL.此外,谢全喜(谢,2013)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. 丁酸梭菌的形态与培养 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. 戚薇等(戚,2010)采用单因素和正交试验优化得到最佳培养基组成为 胰蛋白胨10g/L,葡萄糖8g/L,酵母膏4g/L,37℃培养24 h,活菌数可达 4.1*108 cfu/mL,活菌数芽孢转化率可达95%. 最经济的工业发酵培养基(Wang HK el ,2011)被确定为每升培养液中含 有8g葡萄糖、20g豆粕(中性蛋白酶水解3h)和5g啤酒酵母粉,最适培养条件 下培养48h,丁酸梭菌活菌数可达 8*108 cfu/mL,使成本降低了90%. 丁酸梭菌的形态与培养 Hakalehto 等(Hakalehto E,2012)发现 CO2是梭状芽孢杆菌生长的一个必要 的信号,在丁酸梭菌的纯培养过程中, 外部环境中没有 CO2将导致其生长 的大量延迟或难以启动;

丁酸梭菌与短乳杆菌存在着共生关系,短乳杆菌产 生的 CO2能够更好地启动丁酸梭菌的生长. 丁酸梭菌的形态与培养 丁酸梭菌的生理功能02 丁酸梭菌的生理功能 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. 益生作用 丁酸梭菌代谢中产生的VB、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,维生素B12含量为 93Pg/mL(Araki Y, 2002). 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SCFAs (Akajima N, 1999).其中最主 要的时丁酸,而丁酸是结肠上皮细 胞的能量代谢和正常生长主要的营 养物质 (Pryde SE ,2002) 丁酸梭菌的生理功能 维持肠道菌群平衡 丁酸梭菌的生理功能 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. 研究表明,当丁酸梭菌与艰难梭菌在体外共培养时,艰难梭菌的毒性大幅 度降低甚至消失,主要是因为丁酸梭菌芽孢萌发与扩增的速率是艰难梭菌的 两倍,产生的短链脂肪酸更有效的抑制艰难梭菌芽孢的萌发及其生长(Woo TDH ,2011). 其他研究表明,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(曹广添,2012). 张达荣等(张达荣,1999)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. 丁酸梭菌的生理功能 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-KB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. 免疫功能 张彩云等在断奶仔猪的日粮中添加 1‰的丁酸梭菌,显著提高了仔猪的平 均日增重,添加3‰的丁酸梭菌能显著提高仔猪饲料的转化效率,添加3‰和5‰的丁酸梭菌,其免疫机能、抗病力均明显提高,其中添加5‰丁酸梭菌组 的血清乳酸脱氢酶的活性显著低于抗生素对照组,IgG水平显著高于抗生素对 照组. 丁酸梭菌的生理功能 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(Chen H Y ,1993). 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水平,降低促炎因子TNF-α水平(Chen C C,2010) 丁酸梭菌的生理功能 丁酸梭菌在生产中的应用03 丁酸梭菌可以显著治疗腹泻、炎症、便秘等疾病,且有极强的整肠作用. 研究表明,酪酸梭菌二联活菌散可显著降低婴儿腹泻的发病率.同时,可 有效治愈溃疡性结肠炎. 最先将酪酸菌相关制剂投人商业化临床应用的国家是日本,现已形成多 种产品. 丁酸梭菌的临床应用 在幼龄畜禽的日粮中添加丁酸梭菌可有效提高动物机体免疫功能. 丁酸梭菌动物中的应用 丁酸梭菌动物中的应用 丁酸梭菌在水产动物中的应用04 丁酸梭菌在水产动物中的应用 微生物在水产养殖中占有非常重要的地位.它直接影响水体的生产能力、 物质循环、动物营养、水质、疾病控制和水的排放(Moriarty,1998).现代 微生态学研究表明,水产益生菌具有增进营养、提高消化、增强免疫、改善水 质等作用(Gatesoupe,1999;