CN104673726A - 一种猪源嗜酸乳杆菌冻干制剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种猪源嗜酸乳杆菌冻干制剂及其应用,属于微生物技术领域。所述的嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus ZLA012)分离于健康生长育肥猪粪便,分离糖源为甘露醇,该菌株于2013年11月22日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏中心登记入册编号:CGMCC No.8491。该菌株具有良好的耐酸耐胆盐、产酸能力及黏附性能,在优化培养基中的活菌数比MRS培养基提高了8倍。将其冻干制剂应用于生长育肥猪生产中,能够提高生长育肥猪的增重速度和饲料转化效率,增加粪中乳酸菌活菌含量,降低粪中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌排放,具有减少动物应激、促进肠道健康、提高生产性能的作用。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域,特别涉及一种猪源嗜酸乳杆菌冻干制剂及其应用。
背景技术
生长育肥猪的饲养目标是实现较高的生长速度和饲料转化效率,提供安全优质的猪肉产品,以获得最佳经济效益。在日常养猪生产中,饲用抗生素发挥过积极作用,能促进猪群生长,具有防病抗病作用,但近期研究发现,长期添加抗生素会带来肠道菌群失调、细菌产生耐药性、畜产品存在药物残留等问题,给猪群健康、人类健康和可持续发展带来威胁。而在动物日粮中添加乳酸菌制剂能够补充肠道的有益菌含量,达到改善肠道菌群平衡,促进机体健康和生长,对保障畜产品安全和质量有积极作用。
目前关于乳酸菌制剂的研究多集中于幼龄仔猪上。与幼龄仔猪相比,生长育肥猪的胃肠道生理特点明显不同,生长育肥猪的胃液酸度相对更低(20~40日龄仔猪胃液的pH为3.5~4.5,而生长育肥猪胃液的pH为2.5~3.5),胆盐浓度相对更高(15~20kg仔猪胆汁盐每小时分泌量为50~80mL,而生长育肥猪胆汁盐每小时分泌量为80~120mL)。因此,分离和应用适合生长育肥猪消化道环境的乳酸菌菌株及其制剂产品,可以使其在宿主消化道内更好地定殖、生长和繁殖,并产生良好的益生作用。
嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)是人和动物肠道正常菌群,属同型乳酸发酵类型,乳酸为其主要代谢产物,并经代谢产生细菌素等物质,具有降低肠道pH值、抑制病原菌生长繁殖、益于机体健康和生长等功能。嗜酸乳杆菌在人类食品发酵行业中是研究较多的菌种之一,近年来,该菌制剂在动物生产中的研究也受到关注。邱进杰等(2007)以含有嗜酸乳杆菌的复合液体制剂进行了仔猪试验,而尚未对单一菌株的嗜酸乳杆菌制剂进行性能测定;国家发明专利(专利号为201110396544.0,名称为嗜酸乳杆菌及其应用与饲料添加剂和预混料)将制备的嗜酸乳杆菌制剂进行了仔猪生产性能及腹泻率研究,但分离的嗜酸乳杆菌在pH4.0条件下仍会受到一定的损伤。显然,这些菌株不适合用于胃液pH更低的生长育肥猪。因此,根据生长育肥猪生产需要,挖掘耐酸、耐胆盐、具有良好益生特性的乳酸菌菌株,并制备出生产中使用方便的乳酸菌制剂,对于促进生长育肥猪的健康生长、保障猪肉产品质量和安全,具有重要意义。
发明内容
本发明基于上述领域的空白,提供一株优良嗜酸乳杆菌及其用途。本发明技术方案如下:
一株嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株,其保藏名称:为嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus ZLA012,保藏号为:CGMCC No.8491。
一种嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌剂,其特征在于,其中的益生菌为上述的菌株。
一种嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌剂,其特征在于,其中的益生菌包括上述的菌株。
所述菌剂,其特征在于,是上述菌株扩大培养后离心所得的菌泥与冻干保护剂混合后制得的产物。
所述的菌剂,其特征在于,所述扩大培养的培养基为MRS液体培养基;所述冻干保护剂的配方为:12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水;其中各成分的比例为质量百分比。
所述的菌剂,其特征在于,所述扩大培养的培养基为:0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖、0.3%碳酸钙,其他成分同MRS培养基;所述冻干保护剂的配方为:12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水;其中各成分的比例为质量百分比。
上述任一菌剂,所述混合后制得的产物指所述菌泥与所述冻干保护剂混合后,置于试冻干机中冻干后收取冻干粉,并进行粉碎而得的产物。
一种用于生长育肥猪的饲料添加剂,其特征在于,包含有上述任一所述的菌剂。
一种用于生长育肥猪的饲料预混料,其特征在于,包含有上述任一所述的菌剂。
用于对嗜酸乳杆菌进行扩大培养的培养基,其配方如下:0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖、0.3%碳酸钙,其他成分同MRS培养基。
本发明获得了一株优良的嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株,其保藏名称:为嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus ZLA012,保藏号为:CGMCC No.8491。体外试验证明,该菌株不仅具有优良的耐酸耐胆盐性能,还具有较强的产酸、体外黏附等特性,将该菌株进行增殖培养及冻干制备后应用于生长育肥猪生产,能够提高生长育肥猪生长速度,减少粪中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌排放,提高机体免疫力。
本发明以氨基酸为氮源对菌株进行生长培养基的优化,研制了适宜该菌株的MRS优化培养基,其用于嗜酸乳杆菌的扩大培养,相同培养条件下,活菌浓度比普通MRS培养基提高8倍。
本发明提供了将该菌制成冻干制剂的方案,所用的冻干保护剂配方为12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水。
基于本发明对该菌株的益生菌功能的验证的启示,本领域技术人员可以将该菌株制备成各种形式的菌剂,一些菌剂中,起益生菌活性的成分仅仅是本发明的菌株;也可以将本发明的菌株与其他益生菌菌菌混合制成多元益生菌菌剂。具有本发明的菌株且以其作为益生菌活性成分的这类菌剂,都属于本发明请求保护范围。本发明的优选方案中,提供了将其制成冻干粉的方案,在此请求保护。
本领域技术人员也熟知,可以将益生菌菌株扩大培养后制成各种饲料添加剂或用于饲料预混料中。具有本发明的菌株且以其作为益生菌活性成分的这类产品,都属于本发明请求保护范围。
生物保藏存活信息:存活
菌株命名:嗜酸乳杆菌Lactobacillus acidophilus ZLA0012
保藏号:CGMCC No.8491
保藏日期:2013年11月22日
保藏单位:中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心
保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮政编码:100101
附图说明
图1猪源嗜酸乳杆菌在不同猪胆盐条件下生长活菌数(lgcfu/ml)
图2单一氮源对嗜酸乳杆菌生长的影响
图3复合氮源对嗜酸乳杆菌生长的影响
图410种碳水化合物对嗜酸乳杆菌生长的影响
具体实施方法
实施例1猪源乳酸菌的分离、筛选及鉴定
1.1猪源乳酸菌的分离和筛选
MRS改良培养基配制:以MRS经典培养基为基础培养基,分别选取葡萄糖(GLU)、甘露糖(MNE)、纤维二糖(CEL)、棉籽糖(RAF)、蔗糖(SAC)、甘露醇(MAN)、阿拉伯糖(ARA)、核糖(RIB)、木糖(XYL)、半乳糖(GAL)10种物质作为培养基中糖类成分,并在培养基中加入指示剂溴甲酚紫。
采集生长育肥猪新鲜粪便,称取25g,置于盛有225ml无菌生理盐水的带有玻璃珠的三角瓶中,充分震荡摇匀,然后吸取1.0ml菌液于盛有9.0ml无菌生理盐水的试管中,此稀释度为10-1,重复以上过程,依次制成10-2、10-3、10-4、10-5、10-6的菌液。选择10-4、10-5、10-6三个稀释度,吸取0.1ml菌液分别滴于上述培养基平板上,采用厌氧罐37℃培养24~48h,挑取典型菌落进行API50和16SrDNA鉴定。根据乳酸菌发酵糖类产酸使培养基变成黄色来判定菌株利用糖情况,对产生黄色圈的、不同形态的菌落进行纯化培养、革兰氏染色,镜检和过氧化氢酶试验,选择30株革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性的菌株初步确定为乳酸菌菌株。
对上述乳酸杆菌进行产酸性能的测定,结果表明,菌株C6产酸能力最强,经高效毛细管电泳系统测定48h发酵液中乳酸含量,为129.57g/L。生长48h时其pH值为3.87,但pH值仍有下降趋势。
对C6菌株进行PCR和API鉴定。PCR采用通用引物(27F,5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’;1495R,5'-CTACGGCTACCTTGTTACG A-3'),16SrRNA反应循环体系为:预变性94℃4min,变性94℃30s,退火55℃30s,延伸72℃2min,72℃10min,4℃保持,变性、退火、延伸30个循环。将PCR产物送至生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序及结果拼接。同时将该株菌进行API50鉴定。
将菌株C6送至中国科学院微生物研究所菌种保藏管理中心鉴定,确认为嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus),进行下一步的研究。
实施例2猪源嗜酸乳杆菌制剂的制备
2.1猪源嗜酸乳杆菌特性
2.1.1耐酸性能
将菌株活化后,接种于MRS液体培养基中培养24h后,取适量发酵液离心取菌体,分别加入pH为2.0、3.0、4.0的液体培养基中,37℃培养2、4h,以0h为对照,测定猪源嗜酸乳杆菌耐酸性能。结果见表1。在pH=3.0时培养2、4h,其存活率为88.12%、78.95%;而pH=4.0对菌株没有影响,培养2、4h后还有生长趋势。
表1猪源嗜酸乳杆菌的不同pH条件下生长存活率单位:%
2.1.2耐胆盐性能
将菌株活化后,按10%接种量分别接种于含有0.1%、0.2%、0.3%猪胆盐的培养基中,分别在培养第2、4、6h计算活菌含量。结果发现,0.1%猪胆盐对猪源嗜酸乳杆菌影响很小,而0.2%、0.3%猪胆盐对菌体损伤较大,如图1。
2.1.3黏附性能
细胞的培养:选用人结肠上皮细胞系caco-2,经传代3次,待细胞在培养瓶中生长密度达80%以上时,取适量在24孔培养板中培养,至细胞黏附到培养板底部,备用。
乳酸菌的培养:将菌株活化并传代24h后,取适量发酵液离心取菌体,备用。
乳酸菌黏附测定:在菌体中加入与离心前同体积的细胞培养液,加到细胞培养板中,在二氧化碳培养箱中培养2h后,取出,经洗涤,取适量菌液,涂板测定活菌数,以空白不加菌组计算细胞数为对照。
结果显示,猪源嗜酸乳杆菌生长培养基为MRS、温度为37℃、起始pH为6.5时,黏附指数为11.60CFU/细胞。
2.1.4药敏性能
对猪源嗜酸乳杆菌进行了15种抗生素的药敏试验,结果见表2。该菌株仅对头孢氨噻肟、青霉素、氯霉素敏感,对恩诺沙星、先锋霉素Ⅵ中度敏感,对其他抗生素均有耐药性。
表2猪源嗜酸乳杆菌药敏试验结果
药名 | 含量 | 简称 | 药敏结果 |
杆菌肽 | 0.04U/片 | 杆 | R |
呋喃唑酮 | 10μg/片 | 痢 | R |
头孢氨噻肟 | 30μg/片 | 凯 | S |
青霉素 | 10IU/片 | 青 | S |
吉他霉素 | 15μg/片 | 吉 | R |
恩诺沙星 | 5μg/片 | 恩 | M |
阿奇霉素 | 15μg/片 | 阿 | R |
氟哌酸 | 10μg/片 | 氟 | R |
氯霉素 | 30μg/片 | 氯 | S |
先锋霉素Ⅵ | 30μg/片 | Ⅵ | M |
链霉素 | 10μg/片 | 链 | R |
洁霉素 | 2μg/片 | 洁 | R |
多粘霉素B | 300U/片 | 多 | R |
红霉素 | 15μg/片 | 红 | R |
强力霉素 | 30μg/片 | 强 | R |
注:R为耐药,M为中度敏感,S为敏感。
2.2猪源嗜酸乳杆菌最佳碳氮源的确定
氮源的优化:分别选用4种蛋白胨、10种氨基酸(苯丙氨酸、亮氨酸、苏氨酸、赖氨酸、胱氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、色氨酸、精氨酸、蛋氨酸)作为氮源,测定猪源嗜酸乳杆菌生长曲线变化情况。首先将14种单一氮源添加到培养基中,而后选择效果较好氮源再进行源复合;结果如图2和图3所示。
碳源优化:选择10种碳水化合物代替糖类,测定猪源嗜酸乳杆菌生长情况;
碳氮比例筛选:根据氮源、碳源筛选结果,对碳氮比例进行筛选。结果如图4所示。
试验结果显示:猪源嗜酸乳杆菌最佳碳氮源及比例为0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖,同时添加0.3%碳酸钙,培养基中其他成分不变,最终活菌数为1.50×109cfu/mL,比优化前(1.25×108cfu/mL)提高8倍以上,且生长速度加快。
优化培养基的配方:0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖、0.3%碳酸钙,其他成分同MRS培养基。
2.3猪源嗜酸乳杆菌冻干制剂的制备
2.3.1冻干保护剂的筛选
将猪源嗜酸乳杆菌菌种二级活化后,采用1%接种量接种于MRS液体培养基中37℃培养24h。以12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸作为基础保护剂,对糖类物质(A)、氨基酸类物质(B)、及维生素(C)进行了L27正交试验,结果显示,猪源嗜酸乳杆菌最佳冻干保护剂配方为12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C。
冻干保护率计算公式为:冻干保护率(%)=(冻干后菌悬菌粉活菌数×冻干后菌粉重量)/(冻干前菌悬液活菌数×冻干前菌悬液体积)×100。
2.3.2中试生产
将猪源嗜酸乳杆菌采用50L发酵罐扩大培养,发酵罐工作参数分别为:发酵罐温度为37℃,培养基采用优化培养基,接种量1%,装液量为50%,转速为100r/min,最初pH6.5,自始至终维持罐压在0.05MPa,发酵周期为20h。发酵结束后,采用管式离心机19000rpm连续离心,收取菌泥,加入到与离心前发酵液体积相等的冻干保护剂(12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水)中,置于中试冻干机中冻干23h后收取冻干粉,并进行粉碎,分装于铝箔袋中抽真空保存。经活菌检测,其冻干后活菌数为3.8×109cfu/g。
2.3.3贮存稳定性能
采用最佳配冻干保护剂配方制备得到的猪源嗜酸乳杆菌制剂用铝箔袋真空包装后,常温保存1,2,3个月后,取菌粉,用无菌生理盐水进行梯度稀释后,采用MRS培养基测定活菌数,结果见表3。猪源嗜酸乳杆菌制剂常温保存3个月后,活菌数仍可保持在2.98×109cfu/g,具有较高的稳定性。
表3猪源嗜酸酸乳杆制剂贮存性能测定
实施例3猪源嗜酸乳杆菌在生长育肥猪生产中的应用效果分析
3.1试验动物及试验设计
选取日龄相近、体重相当的健康生长猪(长×大二元杂交猪)104头,随机分成2组,每组设2个重复,每个重复26头。1组为对照组,饲喂基础日粮,试验组在基础日粮中添加0.05%猪源嗜酸乳杆菌制剂,试验期为67d,前33d饲喂生长阶段日粮,后34d饲喂育肥阶段日粮。试验在封闭式猪舍内进行,水泥地面,采用地面圈养,自由采食,以鸭嘴式饮水器提供充足清洁饮水。免疫、驱虫和消毒按猪场规程进行。
3.2试验饲粮设计
供饲日粮参照我国《猪饲养标准》(NY/T 65-2004)配制,日粮配方及营养水平见表4。
表4生长育肥猪基础日粮配方和营养水平
注:a预混料为每千克日粮提供:维生素A 13500IU;维生素D3 2850IU;维生素E 64mg;维生素K3 2.4mg;维生素B1 2.4mg;维生素B2 6.6mg;维生素B6 3mg;维生素B12 0.045mg;烟酰胺25.5mg;泛酸13.5mg;生物素0.12mg;铜12mg;铁150mg;锌155mg;锰55mg;碘0.5mg;硒0.3mg。
b预混料为每千克日粮提供:维生素A 5512IU;维生素D3 2250IU;维生素E 44mg;维生素K3 3.15mg;维生素B1 8.1mg;维生素B2 6.4mg;维生素B6 3mg;维生素B12 0.025mg;烟酰胺25mg;泛酸10.8mg;生物素0.12mg;铜12mg;铁100mg;锌100mg;锰10mg;碘0.5mg;硒0.2mg。
3.3方法
试验开始和试验末,进行个体空腹称重,记录饲料消耗情况,计算日增重、采食量和料肉比。试验期间每日观察猪群生长情况,记录猪群腹泻情况。
试验结束后,每组采取新鲜粪样,测定粪中乳酸菌和大肠杆菌活菌数;每组随机挑选8头猪,前腔静脉采血5mL置于促凝管中,测定血清中谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、尿素氮(UREA)及IgG含量。数据统计采用SPSS 19.0统计软件进行单因素方差分析,结果以平均值±标准差表示。
3.4结果与分析
3.4.1猪源嗜酸乳杆菌制剂对生长育肥猪生产性能的影响
结果见表5。与对照组相比,日粮中添加猪源嗜酸乳杆菌制剂后,猪群日增重提高了3.29%(P<0.05),料重比降低了8.29%(P<0.05),由此可见,日粮中添加猪源嗜酸乳杆菌,可以促进生长育肥猪生长和提高饲料转化率。
表5猪源嗜酸乳杆菌制剂对生长育肥猪生产性能的影响
注:同行数字肩标小写字母不相同表示差异显著(P<0.05)。表中数据为均值±标准差。
3.4.2猪源嗜酸乳杆菌制剂对生长育肥猪粪中乳酸菌和大肠杆菌的影响
由表6可见,日粮中添加猪源嗜酸乳杆菌后,试验组猪粪中乳酸菌含量由对照组的108cfu/g增加到109cfu/g(P<0.05),而大肠杆菌数量显著降低(P<0.05),金黄色葡萄球菌活菌由对照组的105cfu/g降低到104cfu/g(P<0.05)。
表6猪源嗜酸乳杆菌制剂对生长育肥猪粪中微生物的影响(log10cfu/g)
注:同行数字肩标小写字母不相同表示差异显著(P<0.05)。表中数据为均值±标准差。
3.4.3猪源制剂对生长育肥猪血清指标的影响
由表7可见,日粮中添加猪源嗜酸乳杆菌制剂,能够显著降低生长育肥猪血清中谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)(P<0.05),表明嗜酸乳杆菌对肝脏具有一定的保护作用;试验组猪群血清尿素氮(UREA)显著降低(P<0.05),说明增强了机体对蛋白质分解代谢。
免疫球蛋白G(IgG)是血清免疫球蛋白的主要成分,是初级免疫应答中最持久、最重要的抗体,它不仅能够促进单核巨噬细胞的吞噬作用,还可以和病毒抗原结合使病毒失去感染宿主细胞的能力,从而在抗感染中起到主力军作用。日粮中添加猪源嗜酸乳杆菌后,试验组猪血请中IgG含量提高,表明该乳杆菌制剂在提高机体免疫力具有积极作用。
表7猪源嗜酸乳杆菌制剂对生长育肥猪血清指标的影响
注:同行数字肩标小写字母不相同表示差异显著(P<0.05)。表中数据为均值±标准差。
Claims (10)
1.一株嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌株,其保藏名称:嗜酸乳杆菌Lactobacillusacidophilus ZLA012,保藏号为:CGMCC No.8491。
2.一种嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌剂,其特征在于,其中的益生菌为权利要求1所述的菌株。
3.一种嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)菌剂,其特征在于,其中的益生菌包括权利要求1所述的菌株。
4.根据权利要求2所述的菌剂,其特征在于,是权利要求1所述的菌株扩大培养后离心所得的菌泥与冻干保护剂混合后制得的产物。
5.根据权利要求4所述的菌剂,其特征在于,所述扩大培养的培养基为MRS液体培养基;
所述冻干保护剂的配方为:12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水,其中各成分的比例为质量百分比。
6.根据权利要求4所述的菌剂,其特征在于,所述扩大培养的培养基为MRS优化培养基,配方为:0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖,0.3%碳酸钙,其他成分同MRS培养基;
所述冻干保护剂的配方为:12%脱脂乳、10%糊精、0.15%谷氨酸钠、0.1%半胱氨酸、4%乳糖、0.1%苯丙氨酸、0.2%维生素C,其余为水,其中各成分的比例为质量百分比。
7.根据权利要求4~6任一所述的菌剂,所述混合后制得的产物指所述菌泥与所述冻干保护剂混合后,置于试冻干机中冻干后收取冻干粉,并进行粉碎而得的产物。
8.一种用于生长育肥猪的饲料添加剂,其特征在于,包含有权利要求2~7任一所述的菌剂。
9.一种用于生长育肥猪的饲料预混料,其特征在于,包含有权利要求2~7任一所述的菌剂。
10.用于对嗜酸乳杆菌进行扩大培养的培养基,其配方如下:0.75%赖氨酸、0.75%酪蛋白胨、1.5%葡萄糖,0.3%碳酸钙,其他成分同MRS培养基。
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