腸道菌群失衡會導致各種疾病的發生，丁酸梭菌能促進有益的雙歧桿菌、乳酸菌、擬桿菌的增殖和有效的抑制引起疾病的葡萄球菌、念珠菌、克雷伯菌、彎曲桿菌、綠膿桿菌、大腸桿菌、痢疾桿菌和傷寒沙門菌以及腐敗菌的繁殖，從而減少了胺類、吲哚類和硫化氫等有害物質。
實驗表明，已知健康人的糞便菌群以厭氧菌為主，并知雙歧桿菌在人和動物體為最高和最常見的正常菌群之一。張達榮等證實，腸易激綜合癥患者中菌群失調，表現為與糞便菌群中主要比例的總厭氧菌雙歧桿菌、乳酸桿菌的量減少，而占腸道菌群比例中較少的具有潛在致病性梭菌卻顯著增多，經丁酸梭菌治療后，糞便菌群中的雙歧桿菌、無芽孢厭氧菌、大腸菌、腸球菌和乳酸菌與健康人無顯著差異，占腸道比例多的雙歧桿菌、乳酸桿菌顯著上升，而具有潛在致病性的梭菌明顯下降，并且臨床癥狀相應明顯改善。趙熙等研究報道，酪酸菌制劑使腸道內的雙歧桿菌數量增加，差異極顯著（P≤0.01），乳酸桿菌的數量增加，差異顯著（P≤0.05）。傅思武等證實，服用酪酸菌制劑后，受試者的腸桿菌、腸球菌、擬桿菌的數量無明顯變化。雙歧桿菌、乳酸桿菌的數量增加，差異有非常顯著性（P≤0.01）。張雪平等用酪酸菌制劑對腸道致病菌體外生物拮抗作用研究表明，丁酸梭菌和雙歧桿菌在體外能明顯抑制大腸埃希氏菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌的生長繁殖。陸儉等研究表明，酪酸菌對霍亂弧菌有拮抗作用，具有抑制霍亂弧菌的作用。呂存女等實驗證明，酪酸菌和嬰兒雙歧桿菌能明顯抑制艱難梭菌的生長，并且兩菌聯合比各自單獨培養時顯示出更強的生物拮抗作用。這一系列實驗研究說明，酪酸菌制劑對調整腸道微生態具有重要意義。