2020年后我国明令禁止在饲料中添加促生长类的药物类饲料添加剂[1]。因此,绿色、无污染的微生态制剂成为研究热点[2]。丁酸梭菌属于厌氧型芽孢杆菌,具有安全、无污染、无残留、抗逆性强等优点,对高温、高压以及胆盐具有较好的耐受性[3]。丁酸梭菌的代谢产物消化酶、短链脂肪酸、氨基酸等可保护肠道微生态稳定,提高饲料利用率。丁酸梭菌通过代谢产生大量丁酸保护肠道健康[4],促进机体对肠道上皮细胞的修复与再生[5]。本文总结了丁酸梭菌的生物学特性及其对畜禽肠道健康调控作用,旨在阐明丁酸梭菌与宿主的互作机制,促进丁酸梭菌的深入研究与应用。1丁酸梭菌简介丁酸梭菌又名宫入菌、酪酸菌,一般为圆柱状、宽0.6~1.2 μm、长3.0~7.0 μm。菌落颜色一般是乳白色或白色、表面形态直径1~3 mm、呈略微不规则的圆形[6]。36 ℃时最适合丁酸梭菌生长。丁酸梭菌在pH值1.0时仍能够生存,pH值7.2时最适合丁酸梭菌生长[7]。2丁酸梭菌的生物学特性2.1营养功能丁酸梭菌通过发酵葡萄糖生成多种氨基酸、消化酶及维生素等。经丁酸梭菌代谢产生的乙酸、丁酸等能够被机体肠上皮细胞直接吸收[8]。2.2调节肠道微生态丁酸梭菌可在回肠上皮细胞定植,增加肠道内丁酸、异丁酸、乙酸、丙酸、戊酸、异戊酸、己酸等短链脂肪酸的浓度及乳酸杆菌等有益菌浓度,减少肠道内的有害菌数量。丁酸梭菌代谢生成的多种营养物质可以加快畜禽肠道内益生菌的增殖[9]。胡兵[10]研究表明,丁酸梭菌能够优化日本鳗鲡肠道环境,明显提高肠道中黏膜褶皱的杯状细胞数量、肌层厚度,提高了鳗鲡对营养物质利用率,与吴杨等[11]和朱建国[12]研究结论一致。刘韶娜等[13]研究发现,丁酸梭菌显著促进了仔猪肠道中乳酸杆菌与双歧杆菌的增殖,抑制大肠杆菌增殖。Araki等[14]研究表明,丁酸梭菌具有很强的黏附力,可以很快在肠道内定植并发挥作用。2.3增强机体免疫力李映荷[15]研究表明,丁酸可维护肠道屏障功能,促进紧密连接蛋白ZO-1与密封蛋白(occludin)发挥作用。丁酸梭菌可明显促进断奶仔猪肠道对营养物质的利用率,提高肠上皮紧密连接(TJ)蛋白的功能。Ariyoshi等[16]指出,丁酸梭菌CBM588可促进肠道中的乳酸杆菌、乳球菌和双歧杆菌增殖,改善由抗生素引起的炎症。3丁酸梭菌在家禽生产中的研究进展3.1丁酸梭菌在肉鸡生产中的应用丁酸梭菌可代谢产生蛋白酶及脂肪酶,能够提高畜禽对营养物质的利用率,提高机体免疫力[17]。日粮中补充适量的丁酸梭菌对肉鸡的肠道健康及生长性能具有明显的提升作用[18-19]。何菊等[20]与卓卫杰[21]研究表明,在肉鸡日粮中补充适量的丁酸梭菌能够抑制肠道中有害菌的生长。Zeng等[22]研究表明,丁酸梭菌复合型益生菌显著提高了肉鸡回肠绒毛高度与隐窝深度的比值,增强了血清免疫应答,提高了盲肠短链脂肪酸(SCFA)含量。徐晨希[23]研究表明,在日粮中补充丁酸梭菌可以明显促进肉鸡盲肠中有益菌增殖,抑制有害菌的生长,减少十二指肠绒毛高度/隐窝深度与空肠相对重。Svejstil等[24]研究发现,丁酸梭菌CBM588可提高肉鸡的生长性能;提高盲肠中丁酸的含量,降低肉鸡大肠杆菌数量。3.2丁酸梭菌在蛋鸡生产中的应用王成森[25]研究发现,在海兰褐蛋鸡日粮中补充适量的丁酸梭菌可促进盲肠食糜中乳酸菌的生长,抑制大肠杆菌的增殖。张金金等[26]研究表明,日粮中添加丁酸梭菌可明显提高产蛋后期海兰褐蛋鸡十二指肠、回肠的肠壁厚度和回肠的绒隐比以及空肠、回肠的绒毛高度。温琼毅等[27]研究发现,利用吉林黄鸡粪菌移植(FMT)联合丁酸梭菌,提高了海兰褐蛋雏鸡肠道有益菌的丰度,抑制有害菌增殖,改善肠道菌群环境。在饲料中补充丁酸梭菌能够促进乳酸菌在蛋鸡盲肠中生长,抑制大肠杆菌增殖,提高蛋鸡的生产性能[28]。3.3丁酸梭菌在其他家禽生产中的应用温家姝[29]指出,丁酸梭菌可明显改善乳鸽机体及肠道生长发育,提高乳鸽肠道有益菌及其代谢物的含量,保证肠道健康。在种鸽日粮中补充适量的丁酸梭菌及乳酸菌可增强消化酶活性,维持肠道内环境稳态,增强免疫力,促进机体生长发育[30-31]。李修宇等[32]研究表明,在日粮中添加丁酸梭菌能够明显改善黎村黄鸡饲料转化率,优化肠道结构,促进黎村黄鸡肠道健康。4丁酸梭菌在家畜生产中的研究进展4.1丁酸梭菌在仔猪生产中的应用丁酸梭菌在保护仔猪肠道健康,增强机体免疫功能,提高生长性能等方面均具有较好的效果。王康莉[33]研究发现,丁酸梭菌可提高仔猪的肠道健康,降低腹泻率,与Sato等[34]研究结果一致。杨晓伟[35]在仔猪日粮中补充高剂量丁酸梭菌,促进了仔猪肠道中乳酸杆菌和双歧杆菌的生长,抑制了大肠杆菌生长。Han等[36]指出,丁酸梭菌可以促进仔猪生长发育,提高仔猪的免疫功能。Liang等[37]研究指出,日粮中添加丁酸梭菌可以明显调节断奶仔猪肠道菌群和代谢产物的分布,改善仔猪肠道健康。Li等[38]指出,丁酸梭菌对肠道健康有益。Guo等[39]研究指出,丁酸梭菌可以缓解由抗生素引起的腹泻。丁酸梭菌可以通过调节机体肠道菌群结构增强由抗生素扰乱的肠道屏障功能[40]。Chen等[41]研究发现,在仔猪基础日粮中补充丁酸梭菌可明显提高其空肠、十二指肠、回肠的绒毛高度,降低腹泻率。由此可见,在仔猪日粮中补充适量丁酸梭菌能够保持肠道菌群稳定,提高仔猪免疫功能,维持畜体健康。4.2丁酸梭菌在犊牛生产中的应用犊牛腹泻会影响犊牛生长性能及生命健康[42]。Qadis等[43]研究发现,丁酸梭菌、乳酸菌、肠球菌组成的复合型益生菌能够维持犊牛瘤胃内pH值稳定。有研究表明,在基础日粮中补充丁酸梭菌可以缓解犊牛的断奶应激,减少腹泻率,增强畜体免疫力,提高犊牛生长性能[44]。在犊牛断奶前的日粮中补充适量丁酸梭菌能够加强肠道健康,减少腹泻[45]。4.3丁酸梭菌在奶牛生产中的应用乳房炎会导致奶牛牛奶品质降低,产奶量减少,影响经济效益[46]。丁酸梭菌可以维持肠道微生物稳定,抑制金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等有害菌的增殖[47],作用机制可能是丁酸梭菌产生的酶将多糖类物质转化为低聚糖,被有益菌利用,促进有益菌生长[48]。淀粉是反刍动物主要的能量来源,淀粉经过瘤胃发酵后,代谢产生大量的挥发性脂肪酸(VFA)提供畜体能量[49]。在日粮中加入丁酸梭菌能够提高丁酸梭菌在瘤胃内的存活率,提高淀粉在瘤胃和小肠内的消化率[50]。5结论丁酸梭菌在改善畜禽机体健康,提高畜禽生产效率,维持畜禽肠道微生物平衡,提高畜禽免疫力等方面起到非常重要的作用。目前,丁酸梭菌在畜禽体内的具体作用机制及其在牛、羊等反刍动物中的应用研究未得到详细阐述,可作为今后的研究重点。
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