【益生菌】丁酸梭菌及其在养殖业中的应用,哪些商品益生菌产品中添加了丁酸梭菌?

2017-04-19 07:59:16      点击:
导读

近年来,随着我国经济快速发展,人民生活水平得到了很大提高,对肉、蛋、奶等高蛋白优质食品需求量大幅度增加,从而大大促进了生猪、家禽和牛羊养殖的数量提高。然而,由于抗生素在动物治疗疾病和生产过程中被大量误用和滥用,造成肉、蛋产品中抗生素残留,危害了食品安全,严重影响人们的身体健康,也影响着我国畜禽产品在国际市场的竞争力。

通过在动物饲料中添加各种微生态制剂,能提高畜禽的免疫力、抗病力;也能提高动物的各项生产性能。这样既能大大提高经济效益,同时也能降低抗生素和化学药物滥用造成的各种不利影响,带来很好的生态效应。因此近些年,微生态制剂在畜禽养殖中应用不断扩大。目前在养殖业中广泛应用的微生态主要有乳酸菌类和芽孢菌类,但是这两大类各有其优缺点:乳酸菌能在肠道厌氧环境生长,产生乳酸和细菌素,抑制有害菌,促进肠道微生态平衡,但是乳酸菌在常温下保存也容易死亡,更加不能在饲料热造粒过程中添加,使用上有很大的局限性;芽孢杆菌耐热和耐胆盐、胃酸,但不能产乳酸,在肠道厌氧环境不能生长,不能直接作用于肠道微生态系统,使用效果也有局限性。而丁酸梭菌作为一种厌氧芽孢杆菌,具有耐热和耐胆盐、胃酸的抗逆性,又能在肠道厌氧环境生长,可产丁酸、乳酸,可抑制肠道有害菌,促进双歧杆菌和乳酸菌等肠道有益菌的生长,调节肠道微生态平衡;丁酸梭菌的主要代谢产物是丁酸,是肠道上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质,对于预防和治疗肠炎、促进二次消化有着独特的作用。由此可见,

丁酸梭菌既具有优良的生产性能,又具有耐热、贮藏的特性,正在成为目前饲用益生菌产品中的一个很有潜力的品种,有着良好的应用前景。

从上世纪40年代开始,丁酸梭菌在日本开始作为调理人体胃肠功能的整肠药使用。由于丁酸梭菌具有的多种优良特性,近年来,我国很多科研院所和企业对它进行了研究开发,在更多领域应用。浙江惠嘉生物科技有限公司生产的丁酸梭菌制剂2009年获得了农业部签发的饲料添加剂新产品证书。这也更加推动了丁酸梭菌作为饲料添加剂在我国的研究和应用。

1丁酸梭菌概述

1.1 丁酸梭菌的发现和分类

丁酸梭菌又称酪酸菌、丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium butyricum),是1933年由日本千叶医科大学宫人近治博士首先发现并报告的,因此又名宫人菌。本菌存在于土壤、动物和人体的肠道中,细菌学分类归属于梭菌属,为革兰氏阳性厌氧杆菌。

1.2 丁酸梭菌外形和生理特征

丁酸梭菌是一种专性厌氧、革兰氏阳性产芽孢的杆菌,其直径为(0.5~1.7)×(2.4~7.6)/μm,两端钝圆,中间部分轻度膨胀,细菌呈直杆状或稍有弯曲,具有周身鞭毛,能运动。孢子卵圆,偏心或次端生。革兰氏染色初培养的菌为阳性,菌稍长可变为阴性。在琼脂平板上形成白色或奶油色的不规则圆形菌落,稍突,直径为1~3mm。不水解明胶,不消化血清蛋白,能够发酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物产酸,一个显著的特征是产生淀粉酶,水解淀粉但不水解纤维素。丁酸梭菌发酵淀粉和糖类的最终代谢产物为丁酸、醋酸和乳酸,还发现有少量的丙酸、甲酸。丁酸能促进肠道上皮组织细胞的发育,丁酸梭菌产生的有机酸能抑制肠道有害菌。研究表明,丁酸梭菌还能促进肠道双歧杆菌和乳杆菌的生长。

丁酸梭菌除具有促进肠道微生态平衡的保健功效外,由于能生成芽孢,还具有耐酸、耐热、耐盐、易保存的特点。研究发现,丁酸梭菌芽孢有很强的抗逆性。据报道,丁酸梭菌能抵抗饲料制粒过程中的高温、高热,并能在胃酸及胆汁中存活,pH值为1.0~5.0时仍能存活;pH值为4.0~9.8能适合其生长。试验证明,丁酸梭菌制剂经80℃、30分钟和90℃、10分钟热处理后98%存活;90℃加热20分钟后95%存活;100℃加热5分钟后80%存活 。

2丁酸梭菌发酵和芽孢形成的研究

丁酸梭菌发酵主要是为了获得尽可能多的抗逆性高的芽孢,因此发酵工艺不存在复杂的代谢调控和次级代谢,发酵周期短。目前,发酵研究的重点主要集中在如何用低廉易得的培养基获得高密度菌体和如何提高芽孢形成率。

孔青等利用丁酸梭菌产淀粉酶的特点,选择可溶淀粉作为培养基碳源,通过一系列优化,最后确定丁酸梭菌培养的最佳淀粉培养基为:可溶性淀粉3.0% 、硫酸铵1.12%、酵母浸膏3.0% 、NaHCO3 0.1% 、MnSO4·H2O 0.02% 、MgSO4 ·7HO 0.02% 、无水氯化钙0.002% 、初始pH值为7.26。在此培养基中,丁酸梭菌菌体浓度可达2.55×108/mL 。

陈秋红等(2009)通过单因子试验及正交试验对酪酸菌CB-7发酵培养基和培养条件进行研究。结果表明,最优化培养基组成为:玉米淀粉1.0% 、牛肉蛋白胨1.0% 、酵母膏0.5% 、乙酸钠0.3% 、NaC10.5%、CaCO3 0.3%、MgSO4·7H2O 0.05%。确定最佳培养条件为初始pH7.0,培养温度37%,接种量7.5%,培养36h,菌体浓度可达8.5×108个/mL,芽孢率可达95.3% 。

3丁酸梭菌的作用机理

3.1 调节动物肠道微生态平衡

首先丁酸梭菌是严格厌氧菌,能够在肠道的厌氧环境生长良好;对酸和胆汁有高耐性。能够产生丁酸、乳酸、乙酸等有机酸,能降低肠道pH值,抑制有害菌,并能够促进双歧杆菌和乳杆菌等益生菌的生长繁殖,从而促进肠道微生态平衡。丁酸梭菌对大肠杆菌、痢疾杆菌等常见肠道病原菌有一定抑制作用。张雪平等把丁酸梭菌LCL166与大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌体外共同培养24h后,发现致病菌数量被降低1~2个数量级 。

3.2 促进动物的消化吸收

首先丁酸梭菌在肠道内繁殖会分泌淀粉酶和蛋白酶、糖苷酶、纤维素酶等多种酶类,帮助对营养物质的消化和吸收;二是通过丁酸梭菌在动物消化道内生长、繁殖,能产生如B族维生素、维生素K等多种营养物质,能增加小肠蠕动的速度,改善肠道消化功能,促进对饲料中各种营养成分的消化与吸收。

3.3 提高免疫力和抗病力

口服丁酸梭菌能增加动物体内血清中免疫球蛋白A(IgA)和免疫球蛋白M(IgM)的含量,刺激小肠黏膜免疫活性,使IgA增多,抑制微生物在呼吸道上皮附着,减缓病毒繁殖,防止病原体入侵机体,提高动物的免疫力和抗病力。Mu-rayama等用丁酸梭菌饲喂无菌鼠,发现其可以刺激小肠黏膜活性,使IgA增多 。

3.4 促进肠道上皮组织细胞的生长

丁酸梭菌的主要代谢产物是丁酸和乙酸,而丁酸是肠道上皮组织细胞再生和修复的主要能源物质,因此丁酸梭菌对修复动物肠道黏膜也有一定的作用。

4丁酸梭菌在畜禽养殖业中的应用效果

丁酸梭菌能产生丁酸、乙酸和乳酸,能抑制肠道有害菌,也能够促进双歧杆菌和乳杆菌等益生菌的生长繁殖,从而促进微生态平衡;丁酸梭菌能分泌多种酶类,促进饲料的消化吸收;丁酸梭菌还能提高动物的免疫力。在畜禽养殖业中应用后,取得了明显的效果;能降低动物死亡率,提高抗病力;提高动物生长速度和增重率;提高饲料转化率,提高经济效益。

杜云平在肉鸡日粮中添加丁酸梭菌,试验组日增重比对照组提高了2.3g/(只·天),增幅为4.61%,但未达到显著水平,试验组料重比较对照组降低了9.26% ,并且试验组比对照组提前一天出栏。试验表明,肉鸡日粮中添加丁酸梭菌有提高日增重、提高饲料利用率的作用。试验中也发现丁酸梭菌能较好的防治小鸡肠炎。李恕等将丁酸梭菌制剂用于水产类,结果鱼及特种水产日增重率提高大约30% ~40% ,杂食性鱼类可提高22%以上。王润之等在日粮中添加0.2%酪酸菌,可显著提高种鸭产蛋率和受精率 。

5发展方向和前景与市场上成熟产品

丁酸梭菌既具有类似乳酸菌调节肠道微生态的作用,又和芽孢杆菌一样具有很强的抗逆性,具有耐热、耐胆盐、耐酸、耐贮存的特点,在动物养殖业中有着广阔的应用前景。

目前丁酸梭菌在养殖业中应用还不多,主要是由于与芽孢杆菌相比,丁酸梭菌单位发酵液芽孢数的得率还较低,这也导致丁酸梭菌产品的成本较高,影响了它的实际应用;另外,丁酸梭菌针对不同养殖阶段的不同动物,应用效果不尽相同,需要进行大量的养殖试验,获得丁酸梭菌针对不同动物适合的使用剂量和方法;丁酸梭菌和乳酸菌、双歧杆菌、芽孢杆菌配合使用能够取得更好的效果,这也需要通过养殖试验来摸索和确定菌种组合的比例和用量。

 

因此,首先我们需要努力提高丁酸梭菌的发酵水平,降低产品成本;还需要筛选更多更好的菌种应用于养殖业中;另外还需要研究丁酸梭菌与其它菌种配合使用的作用效果,通过养殖试验获得更好的应用效果。通过各方面的共同努力,相信丁酸梭菌在畜禽养殖业中能发挥更大的作用,取得更好的经济效益和生态效应。

目前,一广西助农畜牧科技有限公司销售的益生菌产品为例,这些产品中都添加了非常多数量的丁酸梭菌,分别是:

  1.  

    “加强型活力99生酵剂”:加强型活力99生酵剂——国内销售量更大、更好用的专业益生菌发酵剂。

  2.  

“加强型粗饲料降解剂:”加强型粗饲料降解剂——将所有粗饲料快速转化为优质饲料。

3.“养猪专用复合益生菌”:养猪专用复合益生菌——规模养猪低成本生态健康养殖更好更专业复合益生微生物制剂产品

4:“养鸡专用复合益生菌”:养鸡专用复合益生菌——鸡场生态健康养殖专业益生微生物制剂产品。

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