丁酸梭菌的特性，丁酸梭菌的作用与丁酸梭菌的应用
丁酸梭菌,又名酪酸菌,它是梭状芽孢菌属中的一个种,是1993年由日本千叶医科大学宫入近治博士首先发现并报告的,因此又叫宫入菌。1935年,Kingimiyairi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。
1.丁酸梭菌的一般特性
(1)丁酸梭菌为典型的严格厌氧菌，最适生长温度为25—37℃,最适pH值为4.0—9.8。在液体培养基中培养,培养初期试管上部呈轻微浑浊,产大量的气体,后期沉淀较多。平板划线培养(37℃)24h,可见直径1.2—3mm大小的菌落,正面圆形,边缘整齐,侧面低凸,表面湿润光滑,乳黄色,不透明,略有酸臭味
(2)丁酸梭菌不水解蛋白质
丁酸梭菌不水解酪蛋白和明胶,但能使牛奶变酸、凝固、产气。不分解蛋白质,不产生氨、硫化氢等物质;能利用蔗搪、葡萄糖、果糖、麦芽糖、甘露糖、棉籽糖、乳糖、低聚半乳糖、木糖、木聚糖、核糖、阿拉伯糖、甘油、淀粉、纤维素;不能利用卫毛醇、山梨醇;发酵产物主要有丁酸、乙酸、丁醇、乙醇、甲酸、H2、CO2、丙二醇等
(3)丁酸梭菌稳定抗性较好
丁酸梭菌属于芽孢菌,能产生内生芽孢,所以生存能力较强,能耐热、耐酸、耐胆汁、耐抗生素。在人体内不受胃酸、胆汁酸等影响,因此在体内外都能长期生存不失活。丁酸梭菌对青霉素、氨苄西林、链霉素等抗生素有一定的抗性,因此它可和抗生素合用,提高疗效,被广泛用于医药、功能性保健食品和动物饲料的添加剂中。
2.丁酸梭菌的作用
(1)维持肠道菌群平衡
肠道菌群失衡会导致许多消化道疾病的发生。丁酸梭菌作为一种有益菌,对人体和动物没有毒害,可以抑制葡萄球菌、念珠菌、克雷伯菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌和伤寒沙菌以及腐败菌的生长,从而减少了胺类、吲哚类和硫化氢等有害物质的产生。同时丁酸梭菌又可以促进肠道有益菌的繁殖。王松丽等通过CBS混合培养基,在37℃条件下,对丁酸梭菌与鼠李糖乳杆菌进行了混合培养,结果显示两者在混合培养体系中表现岀良好的互惠共生关系,混合培养生物量较纯培养生物量分别增加80%和51.7%;朱晓慧、唐宝英等硏究了丁酸梭菌对双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和粪链球菌的増殖用和共生关系,表明三种菌在共培养条件下,活菌数分别增长了约24%、43%和7%。张学平、陆间等研究得出丁酸梭菌与婴儿型双歧杆菌混合培养后对几株肠道致病菌有更强的抑制作用。
(2)增强免疫功能,预防肿瘤发生
有实验证明口服丁酸梭菌能增加人和动物体内血清中免疫球蛋白的含量。丁酸梭菌的细胞壁成分和它产生的胞外多糖、半乳糖、葡萄糖能抑制肿瘤细胞的生长。用加热灭活丁酸梭菌制成的疫苗有激活细胞和巨噬细胞的作用。有人用小鼠肝癌H22株建立移植肝癌小鼠模型,用一株丁酸梭菌做抑瘤试验,得出这株丁酸梭菌对小鼠移植肝癌的抑制作用是强的,且与环磷酞胺联合治疗时抑癌作用更强,有望成为临床上的抗肿瘤药。
(3)产生益生产物
在肠道内丁酸梭菌能产生B族维生素和维生素K等物质,从而能够促进人体健康。对维生素K缺乏具有高度敏感性的家禽进行实验,证明丁酸梭菌能在肠道内产生动物体必需的维生素K。丁酸梭菌在肠道内还能产生淀粉酶、蛋白酶、糖普酶、纤维素酶等。特别是,日本学者发现肠道中丁酸拜仁梭菌组中的菌产生内切和外切果胶的裂解酶和果胶甲基化酶,能把肠道内的果胶降解为中间产物,最终分解为挥发性短链脂肪酸—乙酸和少量丁酸及甲酸。这些酶系显然有重要的生理功能。我们知道人和动物每天要摄入体内大量的纤维和果胶物质,由于这些酶系的作用,其中间产物可被双歧杆菌等乳酸菌利用,从而促进了这些菌的生长繁殖,其最终产物又可被机体吸收利用。丁酸梭菌的主要代谢产物为丁酸,而丁酸是肠道上皮组织细胞的再生和修复的主要营养物质。因此,丁酸梭菌对肠道上皮组织的再生和修复有很重要的意义。
(4)抑菌作用
许多研究都证实了丁酸梭菌对于人和动物的肠道致病菌存在拮抗作用。张树波等研究发现,丁酸梭菌03131对肠出血性大肠杆菌、痢疾志贺菌、霍乱沙菌、霍乱弧菌均有显著的抑制作用,24h混合培养与单独培养相比致病菌菌数减少4个数量级以上;唐宝英等研究发现,丁酸梭菌RH2与猪大肠杆菌C83902、鸡大肠杆菌C83851和鸡白痢沙门氏菌Sg9以菌数比1:1共培养48h时,致病菌菌数与对照组相比减少6个数量级。但丁酸梭菌的具体抑菌机制目前尚存在争议,大多数研究表明丁酸梭菌的发酵液对致病菌具有很好的抑菌效果,从而得出丁酸梭菌的抑菌原因是其发酵代谢产生一系列短链脂肪酸,如酪酸、乙酸和乳酸,这些酸性代谢产物能迅速降低培养液的pH值,不利于致病菌的生长代谢,从而起到抑菌作用。张学平等通过体外抑菌实验证实了丁酸梭菌对大肠埃希菌、伤寒埃希菌、痢疾杆菌都有很好的抑制作用;宋增福等证实丁酸梭菌C2在体外对鱼类肠道致病菌——迟缓爱德华氏菌、鳗弧菌、嗜水气单胞菌都有较强的抑制作用,且抑菌效果明显优于硫酸链霉素。
3.丁酸梭菌的应用
大量实验数据表明,用丁酸梭菌或与双歧杆菌、益生元等合用,能够较好地治疗因菌群失调而引起的急/慢性腹泻、肠易激综合征、抗生素等相关性肠炎、便秘等症状。而且对于肠炎、肝硬化和放疗、化疗造成的免疫功能下降也能起到辅助的治疗作用。不少资料还表明,该菌还能促进维生素E的吸收,降解胆酸和提高抗氧化能力
(1)丁酸梭菌在临床方面的应用
丁酸梭菌对增强人体免疫力、抑制肿瘤细胞生长和抗癌方面有很好的疗效,性状稳定,对人体和动物体无毒害,对外界抵抗力强,能耐酸、耐高温,对多种抗生素耐性也很强,与抗生素同时应用于人体其活性不受影响。自1994年日本将丁酸梭菌制剂正式投入临床应用以来,丁酸梭菌制剂在国内外的临床应用已有几十年的历史。丁酸梭菌活菌制剂经日本及国内的大量研究证明,主要在大肠和盲肠的周边增生,目前广泛应用于消化、儿科、外科、肿瘤、妇产科等种种原因引起的肠道菌群失调、急/慢性腹泻、肠易激综合征、抗生素相关性肠炎、便秘或腹泻便秘交替症等疾病的治疗。丁酸梭菌制剂在临床上不仅对各种原因(肠道感染、肿瘤化疗、外科手术等)引起的肠道菌群紊乱、急/慢性腹泻、肠易激综合症、非溃疡性消化不良等疾病有良好的疗效,尤其对用抗生素所致的伪膜性肠炎有独特的疗效。日本是研究丁酸梭菌制剂历史最长、范围最广的国家,他们除开发用于整肠的药品外,还开发了丁酸梭菌液剂、粉末剂、胶囊剂等保健食品,并将其作为兽医药品用来治疗畜禽肠道菌群紊乱,提高生产力。另外丁酸梭菌制剂还可以当作微生物肥料使用,不仅促进植物生长,又能防治植物病害。国内的科研院所也积极投入到丁酸梭菌的研究当中。浙江大学食品系分离并保存了一株丁酸梭菌,经初步研究,此株丁酸梭菌在体外能抑制金黄色葡萄球菌及代谢产物、鼠伤寒沙门氏菌、埃希氏大肠杆菌和肠棒杆菌等病原菌的生长。我国研究开发的一种丁酸梭菌复配双歧杆菌制成的保健食品——肠康宁,具有极好的整肠作用。
(2)丁酸梭菌在生产实践方面的应用丁酸梭菌能转化甘油生成1,3-丙二醇,为这种重要和具有多种用途的中间化合物的制备和大规模生产展示了美好前景。李凤梅等利用常规诱变的方法得到一株稳定的突变菌株,该突变株1,3-丙二醇产量为20.8g/L。此外,利用丁酸梭菌发酵产氢的研究也日益受到重视,为制备新型能源从而解决能源危机提供了一条良好途径。
河南金百合生物窦子摘自：微生态制剂技术与应用 第五节 其他微生态制剂菌类概述
