徐亞飛

（江西九信藥業(yè)有限公司，江西 上饒 333100）

丁酸梭菌（Clostridium butyricum），又稱酪酸菌，是一種革蘭陽性菌，能夠形成內(nèi)生芽孢、嚴格厭氧、可產(chǎn)生丁酸等短鏈脂肪酸（SCFA）的益生菌[1]。由日本千葉醫(yī)科大學宮入近治博士在1933 年首先發(fā)現(xiàn)并報告。此菌常存在于土壤、酸奶、動物和人體的腸道等厭氧環(huán)境中。丁酸梭菌具有調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、促進腸道上皮組織的再生和修復的作用，并具有耐高溫和耐低pH 值的特性[2-3]。目前，丁酸梭菌制劑已被用于人類和畜禽腸道疾病的預防與治療[4-7]。近幾年，丁酸梭菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究與應用逐漸展開，功能與效果得到了廣泛驗證，已成為水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中不可或缺的益生菌之一，在預防水產(chǎn)動物腸道疾病、提高養(yǎng)殖效益等方面，發(fā)揮了越來越重要的作用?，F(xiàn)簡述丁酸梭菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究與應用現(xiàn)狀，指出存在的問題，并提出建議。

1 丁酸梭菌的主要生物學功能

1.1 維持消化道微生態(tài)平衡

丁酸梭菌可促進消化道內(nèi)有益菌的增殖，并抑制病原菌或腐敗菌的異常增殖，維持消化道微生態(tài)平衡，調(diào)理腸道菌群，減少腸道毒素的積累。陳秋紅等[8]研究表明，丁酸梭菌CB-7 對腸道致病菌大腸桿菌、志賀氏菌和沙門氏菌，具有較強的抑制作用，同時可顯著促進腸道有益菌嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌的增殖；宋增福等[9]研究表明，丁酸梭菌可有效抑制魚類腸道病原菌遲緩愛德華氏菌、鰻弧菌和嗜水氣單胞菌的生長，其抑菌效果要明顯優(yōu)于硫酸鏈霉素；宋增福等[10]研究表明，丁酸梭菌可黏附到鯽的腸道上皮細胞，有效抑制致病性鰻弧菌對腸道上皮細胞的黏附，且對鯽腸道上皮細胞沒有損傷。

1.2 改善腸道上皮組織的健康狀況

丁酸梭菌在腸道內(nèi)可代謝產(chǎn)生丁酸。丁酸是腸道上皮組織細胞再生和修復的主要能量來源，具有修復腸道黏膜并降低腸黏膜通透性的功能[11]。Ling等[12]研究表明，丁酸梭菌對抗生素導致的腸道黏膜損傷、絨毛破壞及上皮細胞腫脹脫落具有明顯的修復效果。凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）飼喂含有丁酸梭菌的飼料后，其腸道上皮細胞層的厚度顯著增加，上皮細胞之間的連接更加緊密，微絨毛整齊排列，沒有觀察到壞死或損傷的腸道細胞[13]。

1.3 提高機體免疫力

丁酸梭菌可提高水產(chǎn)動物的機體免疫力和抗病力。將丁酸梭菌添加到美國紅魚（Sciaenops ocellatus）的飼料中，可以提高美國紅魚血清和體表黏液中溶菌酶的活性，同時增強酸性磷酸酶（ACP）和酚氧化酶（PO）的活性，增加血漿中的免疫球蛋白M（IgM）濃度和血清中補體C3 的水平，還可顯著提高吞噬細胞呼吸暴發(fā)活性，提高美國紅魚的免疫力[14]。Sakai等[15]研究表明，飼喂丁酸梭菌后，虹鱒（Oncorhynchus mykiss）吞噬細胞的吞噬作用顯著增強，白細胞超氧陰離子量顯著增加，對弧菌病的抵抗力顯著增強，表明丁酸梭菌可通過活化白細胞來增強虹鱒的免疫力。

1.4 促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收

飼喂丁酸梭菌，可增加水產(chǎn)動物腸絨毛和腸道上皮細胞微絨毛的高度，使腸道吸收表面積增加，促進腸道對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收[16]；丁酸梭菌可產(chǎn)生纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶和糖苷酶等多種促進機體消化的酶類[17]，同時可代謝產(chǎn)生多種維生素，直接為機體提供營養(yǎng)物質(zhì)。因此，丁酸梭菌可促進機體對營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收，促進其生長。Nakajima 等[18]研究表明，丁酸梭菌能夠在動物腸道中產(chǎn)生裂解酶和果膠甲基化酶，這2 種酶可以內(nèi)切和外切果膠，最終將果膠降解為揮發(fā)性脂肪酸（甲酸、乙酸和丁酸），從而增加機體對脂肪酸的吸收利用。Howie等[19]研究發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌能夠合成煙酸、泛酸、葉酸、維生素B1、核黃素和吡哆醇等多種維生素，這些維生素，是動物機體營養(yǎng)物質(zhì)代謝和生理功能調(diào)節(jié)過程中不可缺少的一類物質(zhì)，具有重要的營養(yǎng)作用。

2 丁酸梭菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的研究與應用

2.1 在蝦類養(yǎng)殖中

在蝦類飼料中添加丁酸梭菌，可改善蝦腸道健康狀況，增強蝦消化道的消化能力，提高機體的免疫力和抗應激能力，促進蝦類生長。Duan 等[13]在凡納濱對蝦的配合飼料中添加丁酸梭菌，結果表明，丁酸梭菌可增加凡納濱對蝦腸道短鏈脂肪酸含量和蝦體粗蛋白含量，調(diào)節(jié)腸道消化能力，并增強氨脅迫條件下的腸道免疫機能，促進凡納濱對蝦生長；劉夢等[20]研究表明，丁酸梭菌可提高凡納濱對蝦血清非特異性免疫水平并促進其生長；袁海林等[21]研究表明，飼料中添加丁酸梭菌制劑，可通過抑制腸道內(nèi)潛在病原菌豐度，提高腸道短鏈脂肪酸的含量，改善營養(yǎng)物質(zhì)的利用，從而提高凡納濱對蝦的生長性能。楊鏗等[22]研究表明，飼喂丁酸梭菌，可顯著提升凡納濱對蝦生長性能，增加腸道上皮細胞高度，改善腸道菌群結構，促進腸道有益菌生長，抑制有害菌的繁殖。李維康等[23]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加丁酸梭菌，可顯著提高凡納濱對蝦抗氧化能力、腸道消化能力和非特異性免疫力。丁酸梭菌可調(diào)節(jié)日本囊對蝦（Marsupenaeus japonicus）腸道消化和代謝能力，增加腸道上皮細胞層的厚度和腸道SCFA 含量，促進日本囊對蝦生長，降低飼料系數(shù)，增加蝦體粗蛋白含量，并增強其在高溫應激條件下的腸道抗氧化能力[24-25]。丁酸梭菌可增加斑節(jié)對蝦（Penaeus monodon）腸道消化酶活性，促進其生長，并增強在亞硝酸鹽脅迫下斑節(jié)對蝦的抗氧化能力和存活率[26]。Sumon 等[27]研究表明，飼喂含有丁酸梭菌飼料的羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii），其胃腸道中蛋白酶和淀粉酶含量提升，機體免疫力加強，同時養(yǎng)殖過程中常見致病菌哈維氏弧菌的生長受到抑制。吳偉等[28]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加丁酸梭菌，可顯著提高日本沼蝦（Macrobrachium nipponense）在亞硝酸鹽脅迫下的生長率，以及肌肉組織中超氧化物歧化酶（SOD）和過氧化氫酶（CAT）的活性，表明丁酸梭菌不僅可以促進日本沼蝦的生長，而且還能增加日本沼蝦對亞硝酸鹽污染脅迫的耐受和抵抗能力。范晨薇[29]研究表明，飼喂丁酸梭菌可促進克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）腸道絨毛發(fā)育，提高腸道有益菌豐度，降低有害菌豐度，提高腸道消化吸收能力，并增強其抗氧化和免疫功能。

2.2 在魚類養(yǎng)殖中

丁酸梭菌可調(diào)節(jié)魚類腸道微生態(tài)平衡，抑制致病菌的生長，促進其腸道發(fā)育，改善腸道功能，提高魚體免疫力，減少腸道疾病的發(fā)生。飼喂含丁酸梭菌C2 菌株的飼料，可促進（Miichthy miiuy）后腸雙歧桿菌數(shù)量的增長，抑制大腸桿菌的生長；鞏固假單胞菌優(yōu)勢菌群的地位，降低不動桿菌屬、短桿菌屬和腸產(chǎn)氣桿菌屬細菌的比例[30]。顯然，飼喂丁酸梭菌可抑制腸道致病菌生長，從而預防腸道疾病。在的另一項研究中，飼喂丁酸梭菌后，的血清酚氧化酶（PO）活力和酸性磷酸酶（ACP）活力顯著提高，血清與體表黏液中的溶菌酶活性、IgM 含量均顯著增高，魚體生長速度加快，故丁酸梭菌可提高的體液免疫應答水平，并改善其生長性能[31]。黃靈[32]在珍珠龍膽石斑魚（Epinephelus fuscoguttatus♀×Epinephelus lanceolatus♂）幼魚基礎飼料中添加丁酸梭菌，結果表明，可提高珍珠龍膽石斑魚的生長性能和非特異性免疫能力，并降低哈維氏弧菌攻毒后珍珠龍膽石斑魚的累積死亡率。何瑞鵬等[33]研究表明，飼料中添加丁酸梭菌或其發(fā)酵液（包含丁酸梭菌及其代謝產(chǎn)物），對珍珠龍膽石斑魚生長、消化酶活性和非特異性免疫酶活性均具有促進作用。Gao 等[34]研究表明，飼料中添加丁酸梭菌，可增加銀鯧（Pampus argenteus）腸道蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性，提高血清溶菌酶和SOD 活性及IgM 含量，從而提高銀鯧非特異性免疫功能，促進魚體生長。劉勝高[35]研究表明，飼料中添加丁酸梭菌，可促進翹嘴鲌（Culter alburnus）生長。將丁酸梭菌添加到鯽基礎飼料中，可以促進鯽對蛋白質(zhì)的消化吸收，提高鯽質(zhì)量增加率，降低發(fā)病率并減少鯽糞便中氨氮的含量[36]。丁酸梭菌可促進日本鰻鱺腸道發(fā)育，增加腸道肌層厚度和黏膜褶皺高度及數(shù)量，增加腸道杯狀細胞數(shù)量，顯著改善腸道結構與功能[37]。丁酸梭菌能顯著增加卵形鯧鲹（Trachinotus ovatus）幼魚的腸道菌群多樣性，調(diào)節(jié)腸道優(yōu)勢菌門和菌屬，從而促進其腸道健康[38]。樊英等[39]研究表明，丁酸梭菌可促進虹鱒生長，有效調(diào)控肝功能相關指標，對肝臟起到保護作用，同時，丁酸梭菌可抑制腸道中有害微生物生長，改善腸道菌群結構，維護腸道健康。丁酸梭菌可促進吉富羅非魚（Oreochromis niloticus, GIFT）幼魚生長，改善血清生化指標并增強抗氧化能力[40]。飼料中添加丁酸梭菌，可促進黃顙魚（Pelteobagrus fulvidraco）生長，增強其免疫力和抗氧化能力[41]。李洪琴[42]對羅非魚（Oreochromis niloticus）的研究表明，丁酸梭菌對常見致病菌無乳鏈球菌、遲緩愛德華氏菌、嗜水氣單胞菌具有一定的抑制作用，有較好的“替抗”前景。此外，飼料中添加適量丁酸梭菌，可改善黃顙魚腸道微生物的結構與組成，調(diào)節(jié)腸道免疫相關基因表達，增強體液免疫和腸道免疫功能，提高生長性能和疾病抵抗力。在對觀賞魚七彩神仙魚（Symphysodon haraldi）的研究[43]表明，飼喂適量的丁酸梭菌，可改善魚體腸道組織形態(tài)，增強消化吸收能力和抗氧化能力，提高腸道中短鏈脂肪酸并調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，從而維護腸道健康。

2.3 在其他養(yǎng)殖動物中

丁酸梭菌在其他養(yǎng)殖動物中的研究與應用報道較少。麥曉勇等[44]在牛蛙料飼中添加丁酸梭菌，結果表明，丁酸梭菌可促進牛蛙生長并改善腸道結構與功能。投喂丁酸梭菌后，牛蛙腸道壁更厚，腸絨毛數(shù)量更多，腸道有益菌占總菌群的比例更高，肝臟的顏色更加紅潤，表明投喂丁酸梭菌可提高牛蛙的健康度。劉飛等[45]在日本醫(yī)蛭的基礎飼料中添加丁酸梭菌，結果表明，丁酸梭菌可提高日本醫(yī)蛭養(yǎng)殖成活率并增加養(yǎng)殖產(chǎn)量，且丁酸梭菌與糞腸球菌聯(lián)合使用效果優(yōu)于單獨使用丁酸梭菌。

3 丁酸梭菌在水產(chǎn)動物飼料中適宜添加量

飼料中丁酸梭菌的適宜添加量，在不同養(yǎng)殖動物飼養(yǎng)試驗的研究中差異較大，甚至在同一養(yǎng)殖動物的飼養(yǎng)試驗中也存在一定的差異（表1）。

表1 水產(chǎn)養(yǎng)殖動物飼料中丁酸梭菌的適宜添加量

眾多養(yǎng)殖試驗結果表明，丁酸梭菌的飼喂效果與養(yǎng)殖動物種類、養(yǎng)殖動物的生長階段、腸道環(huán)境、養(yǎng)殖水體環(huán)境、丁酸梭菌的拌料方式及投飼率等因素有關。因此，在實際養(yǎng)殖生產(chǎn)中，應根據(jù)養(yǎng)殖動物種類、規(guī)格大小、生長階段以及環(huán)境因素等差異，確定制劑的用量。綜合丁酸梭菌的使用成本、拌料方式、投喂方式、投喂過程中的溶失率等的差異，在實際應用時推薦添加量以106~107cfu/g 為宜，然后根據(jù)實際飼喂效果適量調(diào)整添加量。

4 存在問題

目前，丁酸梭菌已廣泛應用在水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中，是水產(chǎn)養(yǎng)殖的必備菌之一。丁酸梭菌在生產(chǎn)和使用過程中存在的主要問題包括：（1）不同廠家的丁酸梭菌的菌株來源和發(fā)酵水平相差較大，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊；（2）丁酸梭菌的穩(wěn)定性介于乳酸菌和芽孢桿菌之間，如何延長丁酸梭菌在水中的保存時間還有待于進一步研究；（3）對丁酸梭菌在水產(chǎn)動物體內(nèi)代謝過程的研究較少，代謝機制還不夠明確；（4）丁酸梭菌與其他菌株協(xié)同作用還有待進一步研究。

5 建議

（1）選擇具有生物安全性的優(yōu)良菌株，并選擇具有良好發(fā)酵能力的企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，以保證丁酸梭菌的作用效果；

（2）利用微生物基因組學和代謝組學的方法，探究丁酸梭菌在水產(chǎn)動物體內(nèi)的代謝過程，為丁酸梭菌的合理應用提供理論依據(jù)；

（3）針對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物消化道特點，尋找與其具有協(xié)同作用的菌株，研制出水產(chǎn)養(yǎng)殖用復合微生態(tài)制劑；

（4）通過制劑化技術，篩選菌體保護劑并優(yōu)化保存條件，有利于丁酸梭菌被水產(chǎn)動物吸收，從而使丁酸梭菌產(chǎn)品的生產(chǎn)和應用更加科學合理，促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。