■張 盛 彭苑婷 王一冰 蔣守群

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動(dòng)物科學(xué)研究所畜禽育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華南動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廣東省動(dòng)物育種與營(yíng)養(yǎng)公共實(shí)驗(yàn)室 廣東省畜禽育種與營(yíng)養(yǎng)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510640）

我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展迅猛，隨之而來(lái)的是抗生素濫用引發(fā)的耐藥性和藥物殘留等問(wèn)題，人們對(duì)于益生菌的功能開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用愈加重視。丁酸梭菌參與機(jī)體腸道菌群平衡調(diào)節(jié)、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能，且其分泌多種酶類和維生素，能有效促進(jìn)機(jī)體對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因此在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用受到人們的廣泛關(guān)注。本文闡述丁酸梭菌的主要生物學(xué)作用及其在肉雞生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 丁酸梭菌的來(lái)源及特性

丁酸梭菌，又名丁酸菌、酪酸菌、宮入菌，由日本千葉醫(yī)科大學(xué)宮入近治博士1933 年首次發(fā)現(xiàn)并報(bào)道。1935 年丁酸梭菌被俄羅斯微生物研究所Kingimiyairi 博士從人的糞便和泥土中分離，1992 年我國(guó)黑龍江省科學(xué)院微生物研究所引進(jìn)丁酸梭菌，自此丁酸梭菌在中國(guó)定植，并對(duì)中國(guó)微生物有益菌的研究起到重要作用。

丁酸梭菌在分類學(xué)上屬于芽孢桿菌菌屬，是一種高度厭氧的革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌，可從土壤、健康動(dòng)物和人類糞便中分離得到[1]，其分布廣泛,具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，在溫度25～37 ℃，pH值4.0～9.8的條件下均表現(xiàn)出生命活性，且不受動(dòng)物消化系統(tǒng)內(nèi)消化酶、胃酸、膽汁酸等影響，因而耐熱、耐酸、耐膽汁，對(duì)外界環(huán)境具有一定的抵抗力[2]。丁酸梭菌能夠發(fā)酵葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖等碳水化合物產(chǎn)酸，并且能夠產(chǎn)生淀粉酶，其最終代謝產(chǎn)物為丁酸、醋酸和乳酸，以及少量的丙酸和甲酸[3]。

2 丁酸梭菌的生物學(xué)作用

2.1 維持腸道健康

正常情況下，腸道中具有很多有益微生物，而丁酸梭菌能在腸道內(nèi)定植并成為優(yōu)勢(shì)菌種。其具備獨(dú)特的代謝方式，發(fā)酵糖類產(chǎn)生丁酸等短鏈脂肪酸，不僅能降低腸道pH 值[4]，減少腸毒素的產(chǎn)生，而且可在產(chǎn)生部位直接被吸收，同時(shí)刺激腸道蠕動(dòng)，從而維護(hù)腸道微生態(tài)平衡。Zhang 等[5]發(fā)現(xiàn)在日糧中添加丁酸梭菌增加了盲腸的相對(duì)長(zhǎng)度，顯著降低肉雞盲腸內(nèi)容物pH 值，抑制了病原菌的生長(zhǎng)。劉婷婷等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞腸道內(nèi)菌群未完全定型前，外籍的丁酸梭菌在盲腸內(nèi)形成優(yōu)勢(shì)，降低腸道內(nèi)pH值，降低大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等有害菌數(shù)量，并促進(jìn)了乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌的生長(zhǎng)。賈麗楠等[6]發(fā)現(xiàn)丁酸梭菌上清液可有效抑制大腸埃希氏菌、銅綠假單胞桿菌、金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的生長(zhǎng)，其中主要作用的物質(zhì)為有機(jī)酸、蛋白或多肽類物質(zhì)。

腸道屏障作為防御外部致病原的第一道防線對(duì)于機(jī)體健康具有重要作用[7]。丁酸梭菌產(chǎn)生高水平的丁酸鹽，可作為腸道上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源，并且能夠促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖分化，修復(fù)破損的腸黏膜，緩解細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物等外源物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)引起的炎癥反應(yīng)，在維持腸道內(nèi)微生態(tài)平衡中發(fā)揮著重要的作用[8]。腸道上皮細(xì)胞間緊密連接蛋白形成了腸道各種細(xì)胞的緊密結(jié)合，完整的腸道機(jī)械屏障可有效防止病原菌以及過(guò)敏原入侵機(jī)體[9-10]。研究表明丁酸梭菌對(duì)于腸道緊密連接蛋白的表達(dá)有明顯的上調(diào)作用，使腸道的緊密性更加完整。例如，丁酸梭菌能上調(diào)產(chǎn)腸毒素大腸桿菌K88（ETECK88）感染豬的腸緊密連接蛋白ZO-1、Claudin-3和Occludin的表達(dá)，緩解腸道炎癥，維持腸道健康[11]。此外，丁酸梭菌能降低腸通透性，并增強(qiáng)結(jié)腸防御屏障的各種成分，如促進(jìn)上皮細(xì)胞遷移，誘導(dǎo)黏液素和抗菌肽的表達(dá)[12]。丁酸梭菌細(xì)胞壁上的酸性多糖磷壁酸在丁酸梭菌對(duì)腸道細(xì)胞的黏附中發(fā)揮重要作用，是丁酸梭菌重要的黏附因子[13]。

2.2 促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收

丁酸梭菌作為腸道益生菌的之一，能合成B族維生素、維生素K、氨基酸和丁酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[14]，分泌淀粉酶和蛋白酶，同時(shí)能降低飼料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子[15]，在一定程度上促進(jìn)腸道對(duì)食物的消化和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。張娟等[16]的試驗(yàn)表明，日糧中添加丁酸梭菌顯著增加了羅斯308肉雞腸道的絨毛高度、降低了其隱窩深度，提高了機(jī)體的消化吸收能力。張彩云等[17]報(bào)道，3‰和5‰的酪酸芽孢桿菌有利于促進(jìn)斷奶仔豬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是蛋白質(zhì)的代謝，提高仔豬平均日增重，改善飼料轉(zhuǎn)化效率并增強(qiáng)抗病力。

2.3 增強(qiáng)動(dòng)物免疫功能

丁酸梭菌的代謝產(chǎn)物可刺激腸道黏膜的免疫活性，具有激活巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的作用，還能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生分泌型免疫球蛋白A（SIgA）、免疫球蛋白M（IgM），并對(duì)血液中白血球細(xì)胞和參與免疫調(diào)節(jié)的細(xì)胞因子產(chǎn)生一定影響，提高機(jī)體免疫功能。周琳等[18]試驗(yàn)表明，大腸桿菌攻毒前在日糧中添加丁酸梭菌有利于刺激肉雞腸道黏膜免疫系統(tǒng)分泌高水平的細(xì)胞因子，攻毒處理后有助于維持肉雞腸道黏膜SIgA、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-4（IL-4）保持較高水平。Gao 等[19]體外試驗(yàn)研究表明，丁酸梭菌能調(diào)節(jié)IL-8、IL-6和TNF-α的適量分泌，以抵抗病原菌的感染，提高機(jī)體的免疫力。腸道發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí)，血清中IL-8和TNF-α含量會(huì)隨之上升，王柳懿等[20]研究丁酸梭菌對(duì)仔豬回腸免疫信號(hào)通路相關(guān)蛋白和血清細(xì)胞因子的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加5×1011CFU/kg丁酸梭菌能夠提高血清中細(xì)胞因子TNFα和IL-8基因的表達(dá)，激活機(jī)體的免疫反應(yīng)。張彩云等[17]發(fā)現(xiàn)斷奶仔豬日糧中添加5‰丁酸梭菌其血清IgG水平、C3水平顯著高于抗生素對(duì)照組。對(duì)糖尿病小鼠飼喂丁酸梭菌可改變腸道、胰腺淋巴結(jié)和胰腺中較少的促炎性免疫環(huán)境，可減輕胰腺炎，延緩糖尿病的發(fā)作，改善能量代謝功能障礙[21]。楊靜[13]研究發(fā)現(xiàn)，丁酸梭菌磷壁酸可以通過(guò)抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）的表達(dá)減少炎癥因子TNF-α的分泌，在一定程度上預(yù)防腸炎的發(fā)生，并且丁酸梭菌及其磷壁酸可刺激Hsp70表達(dá)，起到了調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的作用。

2.4 提高動(dòng)物機(jī)體抗氧化能力

動(dòng)物機(jī)體抗氧化能力的提高表明其細(xì)胞氧化應(yīng)激水平升高，細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)性能加強(qiáng)，可有效防止細(xì)胞衰老，促進(jìn)動(dòng)物健康良好生長(zhǎng)。廖秀冬[22]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加丁酸梭菌能顯著提高21日齡AA肉雞十二指腸黏膜的谷胱甘肽巰基轉(zhuǎn)移酶（GST）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）活力，降低血清中丙二醛（MDA）含量，且血清中MDA 含量與飼喂丁酸梭菌的劑量呈負(fù)相關(guān)，高劑量組肉雞回腸黏膜超氧化物歧化酶（SOD）活力顯著高于其他組。賈聰慧等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中添加3×108CFU/kg丁酸梭菌顯著提高42日齡羅斯308肉雞血清GSH-Px和T-SOD活性，總抗氧化能力（T-AOC）與對(duì)照組相比有升高趨勢(shì)。日糧中添加500 mg/kg丁酸梭菌可顯著提高斷奶仔豬血清抗氧化物質(zhì)含量，其T-AOC 顯著高于對(duì)照組[24]，Wang 等[25]研究表明，丁酸梭菌除了可顯著降低小鼠胃黏膜損傷面積以及改善胃黏膜病理情況外，還一定程度上降低MDA水平。以上提示日糧中添加丁酸梭菌能夠提高機(jī)體抗氧化能力。目前關(guān)于丁酸梭菌抗氧化作用的機(jī)理還不清楚，可能是通過(guò)丁酸梭菌代謝產(chǎn)生丁酸鹽和氫氣等方式增強(qiáng)抗氧化酶活性，以及選擇性地清除羥基自由基[26]，其代謝產(chǎn)物通過(guò)調(diào)控不同的氧化還原系統(tǒng)，發(fā)揮調(diào)節(jié)機(jī)體氧化應(yīng)激水平的作用[27]。

3 丁酸梭菌在肉雞生產(chǎn)上的應(yīng)用

3.1 提高肉雞生長(zhǎng)性能

大量研究表明丁酸梭菌可提高肉雞生長(zhǎng)性能。張娟等[16]研究發(fā)現(xiàn)，3×108CFU/kg 丁酸梭菌組羅斯308 肉雞21 日齡和42 日齡的體重分別比對(duì)照組提高了3.76%和5.38%，l～21 日齡和1～42 日齡的平均日增重分別比對(duì)照組高出4.01%和5.49%。Takahashi 等[28]研究發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組（基礎(chǔ)日糧）相比，日糧中添加丁酸梭菌MIYAIRI（CBM588）的肉雞體增重顯著增加并且表現(xiàn)出顯著更好的飼料效率。在溫氏1 日齡新興黃雞的飲水中添加0.6%丁酸梭菌試驗(yàn)雞日增重比對(duì)照組提高了2.39 g，增幅為4.61%；試驗(yàn)組料重比比對(duì)照組降低了0.20，降幅為9.26%；試驗(yàn)組平均耗料量比對(duì)照組減少了0.44 kg/只，減少了5.83%，且試驗(yàn)組比對(duì)照組提前一天出欄[29]。在1日齡健康羅斯308肉雞基礎(chǔ)日糧上添加2×109CFU/kg 丁酸梭菌B1（CGMCC4845），極顯著提高了1～42 d 肉雞的平均日采食量和日增重[30]。肖克權(quán)等[31]報(bào)道日糧中添加丁酸梭菌可提高麻羽肉雞生長(zhǎng)速度和飼料利用率，同時(shí)還能降低肉雞的死淘率。

3.2 促進(jìn)肉雞腸道健康

雞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要部位在小腸，腸道微生物群的改變或毒物對(duì)腸道黏膜的毒性作用均可能導(dǎo)致腸道內(nèi)短鏈脂肪酸的改變、碳水化合物功能紊亂、膽汁酸代謝紊亂等[32-33]，因此腸道的發(fā)育情況及內(nèi)部的微生態(tài)平衡直接影響到家禽機(jī)體的消化能力。日糧中添加3×108CFU/kg 丁酸梭菌顯著提高了5、14日齡和21 日齡羅斯肉雞十二指腸、空腸和回腸的相對(duì)長(zhǎng)度[16]，腸道長(zhǎng)度增加可以使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更完全被消化吸收利用，進(jìn)一步促進(jìn)動(dòng)物體的生長(zhǎng)繁殖。范磊等[34]研究發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加0.1%丁酸梭菌制劑可以增加艾維茵肉雞小腸黏膜絨毛長(zhǎng)度，減少腸道內(nèi)的有害菌，促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌的增殖和腸道黏膜發(fā)育。Zhao等[35]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1×109CFU/kg丁酸梭菌顯著降低了21 日齡羅斯308 肉雞盲腸擬桿菌門數(shù)量。馬洪慶等[36]報(bào)道，總活菌數(shù)為2×1012CFU/kg的丁酸梭菌、地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌三聯(lián)制劑能通過(guò)丁酸梭菌的大量增殖代謝產(chǎn)生的酶提高飼料初次消化和二次消化，促進(jìn)飼料養(yǎng)分消化，進(jìn)而提高麻羽肉雞雞群生產(chǎn)性能。該研究還發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)組肉雞腸道總需氧和大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌減少，雙歧桿菌和乳酸菌增加，表明丁酸梭菌維持了腸道菌群平衡健康，能有效預(yù)防腸道疾病的發(fā)生，提高肉雞存活率；另外，丁酸梭菌三聯(lián)制劑還能對(duì)雞糞中剩余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，從而減少不良?xì)怏w的產(chǎn)生。Zhang 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加丁酸梭菌可有效的預(yù)防治療大腸桿菌K88 對(duì)Cobb 肉雞腸道引發(fā)的疾病，并減輕因其而導(dǎo)致的生長(zhǎng)抑制。

3.3 提高肉雞免疫力

丁酸梭菌可通過(guò)刺激機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)自身免疫系統(tǒng)的發(fā)育。李可等[38]對(duì)AA肉仔雞的實(shí)驗(yàn)表明，飼糧添加含量大于1×106CFU/g 丁酸梭菌顯著提高了肉仔雞公雞和母雞的脾臟指數(shù)、法氏囊指數(shù)。丁酸梭菌既可直接抑制腸出血性大腸桿菌（EHEC）的活力，又可間接通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡因子的表達(dá)抑制EHEC 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡,從而發(fā)揮對(duì)EHEC 誘導(dǎo)的腸道炎癥的抑制作用[39]。周琳等[18]研究發(fā)現(xiàn)，使用1×108CFU/g 大腸桿菌K88 菌液0.5 ml 對(duì)七日齡肉雞攻毒后，日糧中添加了2×107CFU/g 丁酸梭菌的試驗(yàn)雞血清補(bǔ)體C3、C4、IgA、IgG、IgM 含量均顯著高于抗生素組和空白對(duì)照組；在攻毒后第14 d 時(shí)，丁酸梭菌組血清中溶菌酶含量仍顯著高于空白對(duì)照組。以上結(jié)果表明丁酸梭菌在肉雞感染大腸桿菌病后對(duì)調(diào)節(jié)機(jī)體特異性和非特異性免疫反應(yīng)發(fā)揮重要的作用。賈聰慧等[23]發(fā)現(xiàn)在對(duì)羅斯308 肉雞血清免疫球蛋白IgA、IgM、IgG 的調(diào)節(jié)中，丁酸梭菌尤其對(duì)IgG 的作用效果更為顯著。

3.4 改善雞肉品質(zhì)

李可等[38]研究發(fā)現(xiàn)，在基礎(chǔ)日糧中添加高于1×106CFU/g 丁酸梭菌顯著降低了AA 肉仔雞胸肌的滴水損失率和蒸煮損失率，同時(shí)顯著提高肉仔雞公雞胸肌pH值，降低肉色指標(biāo)L*、a*和b*值，改善了肉仔雞肌肉品質(zhì)。劉璇等[40]發(fā)現(xiàn)，AA 肉雞日糧中添加丁酸梭菌能降低肌肉中正庚醛、戊烯醇、戊二酮物質(zhì)的含量，增加苯甲醛、甲基噻吩的含量，有效提高肌肉風(fēng)味。Zhao等[35]研究表明，丁酸梭菌本身具有降低脂肪沉積的功能,飼糧中添加1×109CFU/kg 丁酸梭菌B1（CGMCC4845）顯著提高了42 日齡羅斯308 肉雞腿肌肌內(nèi)脂肪含量。丁酸梭菌發(fā)揮作用的有效成分是其細(xì)菌壁成分和其主要的代謝產(chǎn)物丁酸，其機(jī)制可能是1～21日齡階段肉雞腸道菌群尚不完善，此時(shí)添加丁酸梭菌更易于促進(jìn)肉雞健康腸道微生態(tài)環(huán)境的形成，而健康腸道微生態(tài)環(huán)境可以通過(guò)一系列復(fù)雜的信息傳遞過(guò)程最終促進(jìn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收以及骨骼肌的脂肪沉積[41]。

4 丁酸梭菌在肉種雞上的應(yīng)用

現(xiàn)階段對(duì)丁酸梭菌在肉種雞中的研究較少。杜云平等[42]報(bào)道，飲用水中添加9×106CFU/ml 的丁酸梭菌能顯著降低新興黃種雞的平均料蛋比，并且在一定程度上提高產(chǎn)蛋率和受精率，但產(chǎn)蛋率的提升不是很顯著，可能與試驗(yàn)條件、雞體自身免疫、應(yīng)激、氣候、個(gè)體差異等因素的影響有關(guān)。

5 結(jié)論

丁酸梭菌作為機(jī)體腸道的有益菌群之一，具有極強(qiáng)的調(diào)節(jié)腸道健康的功能，在日糧中添加一定量的丁酸梭菌能提高肉雞的整體免疫功能和抗氧化能力，減少疾病發(fā)生，并促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進(jìn)而提高生長(zhǎng)速率、改善肉質(zhì)。因而丁酸梭菌對(duì)肉雞的生產(chǎn)效率和質(zhì)量有重要影響。

我國(guó)對(duì)丁酸梭菌的研究開(kāi)發(fā)已有一段時(shí)間，且發(fā)展較快，已有丁酸梭菌產(chǎn)品出現(xiàn)，但作為肉雞飼料添加劑應(yīng)用的并不多見(jiàn)。在今后的研究中，可根據(jù)不同日齡和品種的雞來(lái)確定不同濃度的丁酸梭菌制劑，丁酸梭菌的作用機(jī)制和其與不同益生菌的配用比研究對(duì)提高畜禽生產(chǎn)的作用也需要深入研究。