丁酸梭菌全名丁酸梭状芽孢杆菌，又名酪酸梭菌、宫入菌丁，是由日本的宫入近治于1933年首先 发 现 并报 告 ， 细 菌 学 分 类 属 于 梭 菌 属 ， 它 是 从健 康人和 动物 肠道 中 分 离 出 的 一种 厌氧 型 革 兰 氏 阳 性 的 芽 孢菌 ， 产 生 丁 酸和 乳 酸 等 短 链脂 肪 酸 。 丁 酸梭 菌 作微 生态 制 剂 ， 较 非 芽孢 益 生 菌 制 剂具 有 耐热 、 耐 酸 和 耐多 种 抗 生 素 等 生 物 学 特性 ，我 国 农业 部 于 ２ ００ ９ 年批 准 丁 酸梭 菌 制 剂 在 畜 牧业 上的 使 用 。 丁 酸梭 菌 作 为 微生 态 制 剂在 动物 养殖 上 的 应 用 ， 具 有 调 控动 物 肠 道 健 康 等 多 种 生 物 学 功 能 ， 促 进肠道 中 正 常 撤生 物 （ 如乳 酸菌 、 双 歧 杆菌 、 肠 球菌 ） 的 生 长 、 调 节 和 维 持 肠 道 菌 群 平 衡 ， 提 高 机体免 疫 功 能 ， 增进 动 物健 康 并促 进其生 长 。 本文 就丁 酸梭菌 的 生物 学功 能与应用 等 进行综述， 以供参考 。
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丁酸梭菌的生物学特性
１ ． １ 形态学特性
丁酸梭菌是一种 直或弯 曲 的革兰 氏阳 性 厌氧 内 生 芽孢杆 菌 ， 后 期培 养物可变为革兰 氏 阴 性杆菌 ， 菌 体灰 白 色 ， 呈煎 蛋样， 中 间 隆起 ， 卵 圆 ， 单个或成对， 短链 ， 偶 见长丝 状菌 体 ， 周 生 鞭毛 ，具有运动性 。 菌体 中 常有 圆 形或 卵 圆 形的 巨 大 芽孢 ， 无孢子外壁和 附 厲丝 ， 形成芽 孢后一端膨大成鼓锤状， 或 中部 膨大 呈梭状或纺锤状。
１ ．２ 生化特性
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 生胺 、氨 、 吲哚 、 硫化氢等物质 。 能分解髙聚糖 （ 如 淀粉、 纤维素 ） 、 寡 聚糖 （ 如低聚半 乳糖、 木聚糖 ）和单葡萄糖 、 果糖 、 甘露糖 、 乳糖 、 木糖、 核糖 、 阿拉伯糖、 麦 芽糖、 甘油 等， 不能利用 卫 毛酵和 山 梨醉 。 发酵产物主要有丁 酸、 乙酸、 甲 酸、 丁 醉 、 乙醇 、 氢气 、 二 氧化碳 、 丙二 醉 。 细菌ＤＮＡ的 Ｇ ＋Ｃ 含量为 ２７－２ ８％。
１ . 3 丁酸梭菌的培养特性
试验表 明 ， 培养基 中胰蛋 白 胨 （ １ ． ０％ ） 、 葡荀糖 （ １ ． ０％ ） 、 酵母裔 （ ０． ５ ％ ） 、 牛 肉浸裔 （ ０ ． ３ ％ ） 、ＮａＣ ｌ （ ０． ２ １ ％ ） 、 （ ＮＨ４ ） ２ Ｓ〇４ （ ０ ． １ ％） 、 Ｋ２ ＨＰ〇４ （ ０ ． ４％ ） 、 ＭｇＳ〇４ ７Ｈ２０ （ ０． ０５ ％ ） 、 ＭｎＳ 〇４Ｈ ２０ （ ０．０２％ ） 、ＮａＨＣＯｓ （ ０． １ ％ ） 、 ＣａＣ０３ （ ０ ． １ ％ ） 时 ， 菌体浓度和芽孢转化率最髙 。丁酸梭菌为 严格的 厌氧菌 ， 对氧 的敏感 ； ＰＨ７． ０ 为最佳培养酸械值， 用 磷酸缓冲液调 节最佳 ；最适宜 的培养温度为 ３ ２℃-４0℃ ， 但在36℃-38℃ 时培 养菌数 较高 ， ３ ６℃时 芽孢转化率最高 ； 培养时 间 ３ ６ｈ 为最佳 ， 培 养时 间过短菌数 尚可但芽孢转化率及成熟率低 ， 时间 过长芽孢转化率 和成熟率并无明 显提高 ， 反而 出 现菌体老化， 菌数 下 降； 最佳接种量为 １ ０％ ， 接种 量过大则会带入较 多的种子培养期 的代谢物使菌 数下 降 ， 接种量 过少会使菌体增 殖缓慢， 延长培 养时 间 。
１ ．４ 药物敏感性
丁酸梭菌 具有很 强 的耐药性 ， 可 与某些抗生素同 时使用 ， 不干扰其它细菌感染的 治疗 。 其对头孢立新、 氨苄青霉素、 羟氨苄音霉素 、 强力霉素 、 链霉素、 多黏菌 素 Ｅ、 沙交霉素 、 红 霉素 、洁霉素、 环丙沙星 、 阿米 卡星 、 庆大霉素、 磺胺 甲 硝 唑 、 尤其是氨基糖苷类抗生素和 哔派酸均不敏感， 只 对新生 霉素 、 先锋霉 素、 万 古霉 素 、 四 环素 、 氨苄西林、 氣霉素 、 林可霉素 、 甲 硝唑 、替硝唑等抗生素敏感。 因此 ， 丁酸梭菌作 为微生态制 剂在临床上可 与某些抗生素联合应用 ， 避免长 期大量应用 抗生素给动物及人类的 身体健康带来的危害 。
１ ． 5耐受特性
丁酸梭菌是一种专性 厌氧芽孢杆菌 ， 微生态制剂 中 活菌 以芽孢形式存在 ， 与 其它 非芽 孢类益生菌相 比 ， 具 有很高 的抵抗力 ， 具体表现有 ： （ １ ） 耐热 性，经 ８０℃３ ０ｍｉ ｎ 、 ９0℃10ｍｉ ｎ 、 １ ０0℃ ５ ｍｉ ｎ处理后存活率 达 ９ ５％ 以 上 ； （ ２ ） 耐 酸性， 能 在 胃 液 （ ｐＨ 1－２ ） 中 生 存， 不被 胃 液、 胆汁酸、 消 化液等杀灭 ； （ ３ ） 耐干燥 ， 固体活 菌制剂 在室温 、 干燥情况下 保存 ３ 年以 上， 未见活菌 显著减少 。
１． ６ 微生态学特性
丁酸梭菌服 食后 在 胃 液 （ ｐＨ1-2） 中 复活并 迅速发 育， 而 后在大肠 、 盲 肠黏膜表 面增生 ， 但不会从肠壁吸收入血 进入其它 器官 ， 最后 随肠 内 物质一起排出 。 对人畜无毒 无害 ， 可抑制肠道 内的 有害菌 ， 促进有益 菌群 （ 双 歧杆菌、 乳酸菌 、 粪杆菌 ） 的发育和 增殖， 在肠黏膜表面形成伪膜，抑制肠 道内 有害 菌和 腐败菌葡 萄球菌 、 念珠菌 、 克 雷伯 氏 菌 、 变形 杆菌 、 弯 曲 杆菌 、 绿脓杆菌 、大肠杆菌 、 痢疾杆菌 、 伤寒沙 门 氏菌 的 定植和侵入， 纠 正肠道菌群失调 。 具 有淀粉糖化作 用 ， 在肠道内 能产生多 种维生 素和酶类， 如维生素 Ｂ 族、 维生 素 Ｋ 及淀 粉酶 ， 这些 物质 能提高饲料利用率和提供营 养物演 ， 促进动 物生长。 丁酸梭菌主要代谢产物是 丁酸， 其是 肠上皮组织细胞再生和修复 的 主要营养 物质 。 丁酸梭菌具有 抑制有害物质 （ 如胺 、 氨、 吲 哚、 硫化氢 ） 的产 生， 另 由 于丁酸梭菌不分解蛋白 质 ， 因 而产 生胺、 氨、 吲 哚 、 硫化氢等有害物质 。 能与 多 种抗生素配伍使用 ，对 多 种抗生 素有 较强的 耐受性 ， 与抗生 素联用 不会影响 其生物作用 ， 并能大 幅度降低伪膜性肠炎的发病率。
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丁酸梭菌的生物学功能
丁酸梭菌制剂是近几年 国 内 外微生 态领域竞相 开发 的新 型微生态制 剂， 由 于丁 酸梭菌本身 的微生态学特性决定其集乳酸菌和 芽孢杆菌优点于 一身 的 活菌 制剂， 在临床和 实际应 用 方面有其独到之处 。
２． １ 丁酸梭菌对肠道菌群的作用
动物肠道菌 群的建立 始于新生幼畜 在 分娩的 过程 ， 新生幼 畜 从母 畜 的 产道 、 皮肤、 乳 汁 、 自身周 围 的环境中 获得肠道 菌群， 由 于新生幼 畜 机体 功能 不健全 ， 故发病率 较高 ， 如 出现营 养不 良 、早产 、 腹泻等相关疾病 。 丁酸梭菌制 剂同 双歧杆菌、 嗜 酸乳杆菌 、 粪链球菌 等其它微生态制剂一样， 可用 以 治 疗肠道感染和肠功能 异常 ， 是调 节动物肠道微生态平衡的 有益菌 ， 其最 显著 的 生物学 特性 是能 与肠道 内 有 益菌共生 并促进有益 菌 的 增殖和 发育 ， 特别是它能产生促双歧杆菌 发 育 的因 子 。 丁 酸梭菌可抑制 病原 菌、 促进肠道正 常菌 群如双歧杆菌 、 乳酸菌、 肠球菌生长 。 有研宄表明 ， 丁酸梭菌对抗生素导致的 肠道黏膜完整性损坏 、 绒毛破坏 、 上皮细胞肿 胀脱落等 症状有明 显的 修复作 用 。 肠道菌群失衡会导致各种疾病 的发 生 ， 丁酸梭菌可 防止病原菌 及腐败菌 在肠道内 的异 常增殖和促进肠道有 益菌群增殖、 发 育 的双重作用 ， 从而纠 正肠道菌群紊乱 ， 减少 肠毒 素的产生 。 此外 ， 丁 酸梭菌可 加速肠黏膜上皮细胞的生 长和幼 畜 肠道发育 成熟 ， 促进肠蠕动 ， 恢复肠动力 ， 预防或纠 正肠道菌 群平衡 失调 。
株 晓 慧等将丁 酸梭菌分别 与双 歧杆菌、 乳杆菌进行体外 混合培养 ， 结果 发现双歧杆菌 、 乳 杆菌含量 分别 比 对照组增 加 ２４ ． ０％和 ４２ ． ５ ７％ 。 有研究发现 ， 丁 酸梭菌可使动 物肠道内 双歧杆菌和 乳杆菌 的 数量显著增 加 ， 肠道 内 的 酪酸、 醋酸 等短链脂肪酸生 成量增加 ， 抑制 肠道 内 大 肠杆菌 、 葡萄球菌 、 伤寒沙 门 氏 菌 、 霍乱 沙门 菌 、 霾乱弧菌 、 变形杆菌 、 念珠菌 、 克雷伯 氏 菌 、 痢疾志 贺 菌 、弯 曲杆 菌 、 绿脓杆菌等有害和腐败菌 的 生 长繁殖 。 Ｈｏ ｓｓａｉ ｎ 等用 丁 酸梭菌与枯草芽 孢杆菌 、 乳酸杆菌制成 复合益生 菌制 剂饲 喂肉 鸡后 ， 发 现饲 喂复 合益 生菌制 剂可明 显 增加乳杆菌 和双歧杆菌 的数量， 显著抑制大 肠杆菌 、 产气荚 膜梭菌 的生 长， 其作 用效 果优于抗生素 。 因 此， 丁 酸梭菌通过促进有益菌和抑制有害菌双重作用纠 正肠道菌群失调 ， 改善肠道 内 微生态环境 ， 减少肠道疾病 的产生 ， 从而对腹泻 、 肠应激综合征 、 便秘、 胃 肠炎等 胃 肠道疾病有 良 好的 整肠效果 。
２ ．２ 促生长功能
丁酸梭菌在消化道复活发育过程 中 ， 可产生活性很强 的胞外酶如 蛋 白 酶 Ｉ 、 蛋 白 酶 Ｉ Ｉ 、 脂肪酶、 淀粉酶、 糖音酶等多 种 酶类， 同 时还可 产生降解植物词料中非淀粉多糖的 酶如纤维 素酶、 葡聚糖酶、 果胶酶 ， 这些活性酶可降解饲 料中 相应的 营养成分， 提高饲料中 营养成分的 消化率 ， 从而 提高粗蛋 白 质和 能量的 利 用率 ， 降低料重 比 。 此外 ， 丁酸梭菌还具 有氨基 酸载体的作用 ， 可转运但不分解氨基酸 ， 这均 有利 于促进动物生长。 Ｕｙｅ ｎｏ 等研究表明 ， 丁酸梭菌与 纤维寡 糖混 合饲喂犊牛 ， 可改善 其肠道菌群结构 ， 维护肠道微生 态的 健康 ， 并降低腹泻发生率 ， 提高 生产性能。李 恕等将丁酸梭菌制 剂用 于 水产类 ， 结果鱼 及特种 水产 类 日 增 重率 提高大约 １ ５ ％-４０％ ， 杂 食性 鱼类可提高２２ ％ 以上。
２ . 3 提供营养元素
丁酸梭菌在肠道 内 不仅可产 生维生素 Ｂ 族、 维生素 Ｋ 及维生素 Ｅ 等物质 ， 直 接为 动物提供营养元素 ， 维生素 Ｅ 能 强化血管 ， 增 强抗病性 ， 激活细胞 。 由 于丁酸梭菌可产生淀 粉酶、 蛋 白 酶、糖 苷酶、 纤维素 酶、 磷脂合成酶 等， 在这些酶的 作用 下丁 酸梭菌发酵产生 葡萄 糖、 麦芽 糖等 ６ 种糖 ， 这有助于机体 的消化吸收， 产生 的 某些 寡糖也 为其他益生菌提供 营养物质 。
２． ４ 增强免疫功能
丁酸梭菌能激活免疫系 统， 促进免疫功 能 ， 维持机体的健康状况。 研宄证实给鸡饲喂 含丁酸梭 菌制 剂后 ， 测其血淸 中 ＮＤＨＩ抗体效价的 变化， 结果 显示摄食 １ 周后 ＮＤ－ＨＩ 的 效价迅速上升 ， 傅思武等用 酪酸菌 二联活菌制 剂对小 鼠进 行试验 ， 结 果小 鼠抗体生成细胞数增加 。 Ｇａｏ等研宄发现丁酸梭菌 显著抑 制大肠杆菌 生长 ， 丁酸梭菌对通过调 节Ｘ 连锁凋亡抑 制蛋 白 （ ＸＩＡＰ ） 、 Ｂ细胞淋 巴瘤 特大 （ ＢｃL－ｘL） 、 Ｆ ａｓ 、 Ｂ淋巴细胞瘤－２ （ BCL－２ ） 、 Ｂｃｌ－２ 相关Ｘ 蛋 白 （ Baｘ ） 、 肿瘤蛋 白 ５３ （ Ｐ５ ３ ） 表达和通过 半胱天冬酶 （ ｃ ａｓｐａｓｅ ） －９ 及ｃａｓｐａｓｅ－３ 的 活化诱 导 的 细胞 凋亡 具有 明 显 的 抑制 作用 。 有研究表明 ， 丁酸梭菌可显 著降低 哮喘 小鼠 的肺耐药性， 口 服可抑制 肺气 道 炎症、肥大细胞脱颗粒 、气 道重塑和 小 鼠 卵 淸蛋 白 特异性免疫球 蛋 白 Ｅ 和小 鼠卵 淸蛋 白 特异性 免疫 球蛋 白Ｇ １ 的 表达 ， 可逆转 辅助性Ｔ 细胞１ （ Ｔｈ ｌ ） ／ 辅助性Ｔ 细胞２ （ Ｔｈ２ ） 失衡 ， 增加 抗炎 细胞因 子 白 细胞介素－１ ０ （ 1ｉ－１ ０ ）的 表达。 丁酸梭菌 诱使肠道巨 噬细胞增殖 以抑 制结肠炎 ， 其作 为益生 菌可 诱发骨髄分化 巨 噬细胞在 炎症黏膜上通过 Ｔｏ ｌ ｌ 样 受体 （ ＴＬＲ ） ２ 来抑制炎症 。 杨静研宄 表明 ， 丁 酸梭菌磷壁酸对丁 酸梭菌的 黏附 具有重要作用 ， 从丁酸梭菌 中抽 提并纯化的 磷壁 酸会引 起ＨＴ－ ２９ 细 胞的 炎症反应 ， 但是也会通过增 加炎症抑制 因 子的 分泌 来调节炎症反应， 从而避 免炎性因 子 的 过度 表达而损伤组织 ，且 丁酸梭菌 及其鱗壁酸的 作用 趋势 相 同 。
２ ．5 增强抗氧化活性
丁酸梭菌可增 强机体器官和血清中超氧化物歧 化酶 （ ＳＯＤ ） 、 过氧化致酶 （ ＣＡＴ ） 的 活性 、 降低 器官 和血淸 中丙 二醛 （ ＭＤＡ ） 的 水平 。 丁酸梭菌可激活机体的 免疫功能 的 同 时 ， 其分泌的 丁酸盐 和氢气 （ Ｈ ２ ） 可增 强机体抗氧化酶 活性， 降低氧化应激， 抑制炎 症。 有研宄发现 ， 在 肉 鸡 日 粮中 添加丁酸梭菌 ， 结果 显示丁酸梭菌可通过产生丁酸盐和Ｈ ２ 等方式增 强抗氧化酶活性 ， 降 低肠道上 皮组织 的 氧化损 伤 。 Ｗａｎｇ等研宄结 果指 出 ， 丁酸梭菌 可显著 降 低 胃 黏膜损 伤面积和 改善 胃 黏膜的 病理状况， 丁酸梭菌 不仅减少Ｓ ＯＤ 和ＣＡＴ 活性， 同 时 降低ＭＤＡ 水平 。
２． ６ 抗Ｍ作用
益生 菌用 于 辅助 防治肿 瘤己 经成为一种 新 型治疗手段 ， 治疗的原 理基于益生 菌促进机体的 免疫 功 能并 对肿 瘤细胞 的生长起到 拮抗作 用 。 Ｃｈｅｎ等研 宄表 明 丁酸梭菌和 枯草 芽孢杆菌 可抑制 １， ２－二 甲 基肼二 盐酸盐 （ Ｄ ＭＨ ） 诱 导结直肠癌细 胞的 增殖 ， 引 起细胞周期 停滞并促进细胞凋 亡， 其分子机制 涉及到减少炎症和改善 免疫稳态 。 有研宄指出 ， 丁酸梭菌诱 导从多 形核中 性粒细胞 （ ＰＭＮｓ ）和 卡介苗 （ ＢＣＧ ） 释 放 内 源性肿 瘤坏死因 子相 关 的 凋 亡诱导配体 （ ＴＲＡＩＬ ） ， 基质 金属 蛋 白 酶８（ ＭＭＰ－８ ） 是 负 责释放的 关键因 素之一ｕ ＬＲ２ ／４信号通路 己被认为对ＭＭＰ－ ８ 释放ＴＲＡＩＬ很重要丁 酸梭菌通过在体 内 和 体外诱导细 胞凋 亡而与 ＢＣＧ对抗癌细胞一样有效 。 丁酸梭菌 的代谢产物 被认为有 抗癌的 潜力 ， 其产生 的丁酸不仅可 以 改变肠道的 生理状况， 还能够消 除一些致癌 物质 的 影响 ， 如 丁酸可 以抑 制亚硝胺 的致癌活性。 研宄表 明 ， 丁酸梭菌磷壁酸有一定 的抑制 白 血病淋 巴 细胞、 胸腺癌和 肺癌细胞中 尿激酶的 合成。
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丁酸梭茵在动物养殖上的应用
丁酸梭菌 制剂既可 单独使用 ， 又可 与其它益生菌如 乳杆菌 、 芽孢杆菌 、 双歧杆菌等复配使用 ，甚至 与某些抗生素联合应用 ， 来 避免抗生 素的滥用 带来 的危害 。有研宄表明 丁 酸梭菌可 替代 肉 鸡的 抗生 素 ， 用 不 同 浓度的 丁 酸梭菌饲喂 肉鸡后 ， 其血清中 免疫球蛋 白 Ｍ的 含量增加 ， 血清抗氧化能力提高 ， 免疫功 能得到改善 ， 且饲喂 丁酸梭菌促进蛋 白 质代谢 ， 同 时 降低氨 的排放。 Ｌｉ ａｏ等研究指 出 饲粮中 添加 丁 酸梭菌可 提高雏鸡肝脏组织ＳＯＤ活性 ，降低ＭＤＡ 水平 ； 增加胸肌不饱和脂肪 酸的 浓度以 及总 不饱和脂肪酸与 饱和脂肪 酸的 比值 ， 丁 酸梭菌促进有益菌增 殖， 抑制有害菌 生长从而调节肠 道内 菌群的 平衡， 改善肠道微生态环境 ； 增 强消化吸 收能力 ， 维护 肠道正常的 黏膜屏 障功 能 ， 改善免疫水平， 提髙 肠道挥发性脂肪 酸含量及抗氧化能力 ， 调 节氮代谢， 改善肠道形态和平衡 肉鸡 盲肠微生物。 在早期断奶仔猪饲粮中 添加丁酸梭菌 ， 可极显 著增加 肠道微生物多 样性， 显 著 降低 腹泻 率 ， 提髙 体增 重和饲料转化效率。 庞敏等报道丁酸梭菌 显著 降低断奶仔猪腹泻率和隐 窝 深度 ， 显 著升高绒毛髙度与 隐 窝深度的 比值； 显 著降低 断奶 仔猪的 血淸 内 毒 素和Ｄ－乳酸浓度； 改菩肠 黏腆形态 ， 降低肠道通透性 ， 显 著弁 髙断奶仔猪回 肠和 结肠ｏｃ ｃｌｕ ｄｉｎ ｍＲＮＡ 表达 ，上 调紧密 连接蛋 白 基因 的表达， 从而保护肠道黏膜屏障功 能。Ｄ＿ 等进行 了 ５６ｄ的急 性高温应激试验 ， 在饲料中补充 丁酸梭菌可提 髙其 生长性能， 降低饲料转化率 ， 增 加 日 本对虾肠道上皮 细胞的 高度 ， 增加 总抗氧化能 力 （ Ｔ－ ＡＯＣ Ｘ ＣＡＴ 和 过氧化物酶（ ＰＯＤ ）活性 以及提高 热休克 蛋 白 ７ ０ （ ｈｓｐ ７ ０ ） 和 金属硫蛋 白 （ ＭＴ ） 基因 的表达水平 ， 降低ＭＤＡ 水平 。
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前 景 展 望
微生态制 剂是 目 前 世界各国 都在竞相开发的新 产 品 ， 具有无毒 、 无副作 用 ， 通过调整肠道 内微生物菌 群之间 的优势 关系 ， 代谢产生 的 多种酶 、 维生 素、 抗菌 素 、 氨基酸等物质 ， 从而达到 促进动物生长 ， 提高饲 料转化率， 增 强动物机体免疫功 能等。 目 前研宂最 多 的 是乳 酸菌、 双歧杆菌 、芽孢杆菌 、 酵母等， 但关于丁酸梭菌作 为微生态制 剂对动 物生产性能及 免疫功 能影响 ， 国 内 外 的报道逐渐增 多 ， 实 践证明 丁酸梭菌 制剂 具有 显著 的 促生 长作 用 ， 提高饲 料转化率 ， 降低料重比 ，改善肠道微生态环境 ， 显著增 强动物机体抵抗疾病 的 能 力 ， 是 畜 牧业向 绿色无污 染方向 发展， 具有显著 的 经济效益和开发前景 。 丁 酸梭菌制剂 的 市场潜力大， 但 由 丁 酸梭菌 是严 格的 厌氧菌 ， 生产工艺 不够成熟 ， 其生产 得率较低， 从而 导 致其生产成本 高 ， 影响 到它 的 市场 占 有份额等。 因此，丁酸梭菌开发研宄 ， 以及益生 原理、 作用 机制仍 需加 强研究 。
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