CN113462605B - 一种戊糖片球菌368菌剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种戊糖片球菌Pediococcuspentosaceus368菌剂及其应用。本发明戊糖片球菌368菌剂,其特征在于:经过包括如下步骤的制备方法获得:(1)菌种制备:MRS液体培养基中接种戊糖片球菌368,32~38℃培养18~20h,8000~10000rpm离心获得菌体;(2)将菌体进行冷冻干燥。本发明戊糖片球菌368菌剂可在猪肠道内极显著抑制链球菌的生长,具有抗病能力,还能提高猪的平均日增重,平均日采食量,降低料重比,腹泻率和便秘率,降低粪便中铵氮和粗纤维的含量,降低铵氮污染,提高粗纤维的利用。

Description

一种戊糖片球菌368菌剂及其制备方法和应用
本申请是申请日为2020年07月21日、申请号为202010714586.3、发明名称为《一种戊糖片球菌368及其应用》的分案申请。
技术领域
本发明涉及生物技术领域,尤其涉及一种戊糖片球菌368菌剂及其制备方法和应用。
背景技术
乳酸菌通过代谢产物调节肠道pH,从而促进动物生长,调节肠道菌群结构和相对丰度,从而改善胃肠道功能、提高生长性能并降低发病率等。戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)属于链球菌科片球菌属,能发酵葡萄糖产生乳酸,能抑制嗜水气单胞菌、李斯特菌、蜡样芽孢杆菌等病原菌。但还未见对猪链球菌的抑制效果报告,且目前多数拮抗病原菌的试验在体外进行,在复杂的动物体内是否能发挥有效地抗菌效果还未见报道。
我国畜禽养殖过程中,存在抗生素的滥用、易造成环境污染、生物产品中抗生素的残留、动物肠道菌群平衡被打破等问题,甚至土壤环境恶化等一系列反应;戊糖片球菌具有良好的产酸和拮抗病原菌特性,并能促进营养物质代谢、吸收,可作为新型饲料添加剂。
目前,缺乏一株能降低猪的腹泻率和便秘率的戊糖片球菌368及其应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一株能降低猪的腹泻率和便秘率的戊糖片球菌368及其应用。
为了实现上述目的,本发明通过如下技术方案实现:本发明的一种戊糖片球菌368,该菌株为戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus;保藏名称为戊糖片球菌LL2018368;保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中科院微生物研究所;保藏日期:2019年10月21日;保藏编号:CGMCC No:18709。
进一步地,所述的戊糖片球菌368的16S rDNA的基因序列为SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。
进一步地,在MRS培养基中,经过35℃,72h有氧培养后,菌落呈圆形、乳白色,表面光滑、中间隆起且边缘整齐,无色素沉着,容易挑起,无丝,有乳酸的香味,革兰氏染色为阳性,菌体为杆状,兼性厌氧,4℃液体保存可以存活两个月以上,最适生长温度30~38℃。
本发明所述的戊糖片球菌368制备的戊糖片球菌368菌剂。
本发明所述的戊糖片球菌368菌剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)菌种制备:MRS液体培养基中接种,32~38℃培养18~20h,8000~10000rpm离心获得菌体。
(2)将菌体进行冷冻干燥。
进一步地,在步骤(1)中,所述MRS培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温801.0mL;水1L。
本发明所述的戊糖片球菌368菌剂在饲料和水中的应用。
进一步地,所述微生物制剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
进一步地,所述饲料中添加剂量为106~108CFU/g,饮水中为109~1011CFU/L。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明的戊糖片球菌368可在猪肠道内极显著抑制链球菌的生长,显著提高与肠道炎症负相关的严格梭菌属_1、Lachnospiraceae_XPB1014_group和土孢菌属的相对丰度,提高抗病能力。
(2)本发明的戊糖片球菌368可提高猪的平均日增重,平均日采食量,降低料重比,腹泻率和便秘率。
(3)本发明的戊糖片球菌368可降低粪便中铵氮和粗纤维的含量,降低粪污铵氮含量,提高粗纤维的利用效率,降低粪污的危害。
(4)本发明的戊糖片球菌368可通过调节肠道菌群结构和相对丰度,进而调节其代谢产物,如显著增加N-(1-脱氧y-1-果糖基)脯氨酸和N-(1-脱氧y-1-果糖基)甘氨酸等与产品中的风味相关的重要的活性风味前体物质,增加多巴醌等与黑色素形成相关的黑色素前体物质,增加与肿瘤负相关的细胞凋亡因子白喉酰胺的含量。
附图说明
图1为本发明所述的荧光显微镜下368菌落形态图。
图2为本发明的基于种水平的韦恩图分析图。
具体实施方式
本发明结合附图和具体实施例作进一步说明。应该理解,这些实施例仅用于说明目的,而不用于限制本发明范围。
本发明的一种戊糖片球菌368,该菌株为戊糖片球菌368;保藏名称为戊糖片球菌2018LL368;保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中科院微生物研究所;保藏日期:2019年10月21日;保藏编号:CGMCCNo:18709。
所述的戊糖片球菌368的16S rDNA的基因序列为SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。
在MRS培养基中,经过35℃,72h有氧培养后,菌落呈圆形、乳白色,表面光滑、中间隆起且边缘整齐,无色素沉着,容易挑起,无丝,有乳酸的香味,革兰氏染色为阳性,菌体为杆状,兼性厌氧,4℃液体保存可以存活两个月以上,最适生长温度30~38℃。
本发明所述的戊糖片球菌368制备的戊糖片球菌368菌剂。
本发明所述的戊糖片球菌368菌剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)菌种制备:MRS液体培养基中接种,32~38℃培养18~20h,8000~10000rpm离心获得菌体。
(2)将菌体进行冷冻干燥。
在步骤(1)中,所述MRS培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温801.0mL;水1L。
本发明所述的戊糖片球菌368菌剂在饲料和水中的应用。
所述微生物制剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
所述饲料中添加剂量为106~108CFU/g,饮水中为109~1011CFU/L。
实施例1
(1)菌种制备:MRS液体培养基中0.1%接种量接种,38℃培养18h,5000rpm离心获得菌体。所述MRS培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温801.0mL;水1L。
(2)将菌体进行冷冻干燥。
所述微生物制剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
实施例2
(1)菌种制备:MRS液体培养基中0.2%接种量接种,35℃培养20h,6000rpm离心获得菌体。
(2)将菌体进行冷冻干燥。
所述微生物制剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
在步骤(1)中,所述MRS培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温801.0mL;水1L。
实施例3
(1)菌种制备:MRS液体培养基中0.5%接种量接种,30℃培养22h,6000rpm离心获得菌体。(2)将菌体进行冷冻干燥。
所述微生物制剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
在步骤(1)中,所述MRS琼脂培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温801.0mL;水1L。
试验例1
试验在云南省畜牧兽医科学院进行,选择迪庆藏猪,平均体重为91kg左右体重差异不显著的健康育肥猪20头。随机分成2组(1个试验组,命名为A和1个对照组,命名为C),每组2个重复,每个重复5头。对照组日粮为基础日粮,试验组日粮,饲料中添加实施例1中制得的添加剂,自由采食和饮水,常规免疫和驱虫,试验期内每天观察并记录猪的发病情况,试验期共21天,试验结束计算平均日增重、日采食量、料重比和成活率。试验结果添加368对育肥猪生长性能的影响如表1所示;添加368对粪便常规成分的影响如表2所示:
表1戊糖片球菌368对育肥猪生长性能的影响
Figure GDA0003244494500000041
Figure GDA0003244494500000051
Figure GDA0003244494500000052
Figure GDA0003244494500000053
表2戊糖片球菌368对粪便常规成分的影响
Figure GDA0003244494500000054
如表1~2数据显示,饲粮中添加戊糖片球菌368后,能显著降低粪便中粗纤维和铵氮的含量。铵氮是地表水污染指数的重要指标,机体对粗纤维利用率也较低,饲粮中添加戊糖片球菌368后,具有潜在提高对饲粮中粗纤维的利用率和降低铵氮排放的效果。而具有降低粪污污染指数的趋势。生长性能的数据显示,实施例腹泻率仅为0.9%,与对照组相比腹泻率降低了50%,便秘率为1.36%,与对照组相比较降低了66.8%,抗病效果显著。同时本发明产品对提高仔猪生长性能也具有一定的作用,料重比与对照组相比较,降低了8.64%,平均日采食量增加了3.38%,平均日增重增加了13.26%,从而可以看出,添加本发明产品后,能提高育肥猪的生长性能。
试验分析
OTU(Operational Taxonomic Units)是在系统发生学或群体遗传学研究中,为了便于进行分析,人为给某一个分类单元(品系,属,种、分组等)设置的统一标志。对实验组和对照组的猪粪便采用高通量测序技术分析,结果如下,基于属水平的韦恩图分析结果如图2显示,添加本试验菌株368的实验猪肠道内细菌数为188,对照组为177,较试验组少11种,由此可看本发明的干菌粉添加剂可以在属水平上提高猪肠道内细菌种类,提高肠道微生物多样性。而微生物多样性与机体抗病力呈正相关。
图2为本发明的基于种水平的韦恩图分析图,A为试验组;C为对照组。添加368后属水平上的肠道菌群结构分析如表3所示:
表3戊糖片球菌368对属水平上的肠道菌群的影响
Figure GDA0003244494500000061
表4戊糖片球菌368对门水平上的肠道菌群的影响
Figure GDA0003244494500000071
由表4数据显示,添加本发明菌368后,肠道内厚壁菌门的相对丰度下降,拟杆菌门相对丰度则上升,厚壁门/拟杆菌门的比值下降,螺旋体门的相对丰度极显著上升。
根据属水平上的分析结果如表3所示,在育肥猪的饲粮中添加戊糖片球菌368后,属水平上的菌群相对丰度发生显著变化,呈现有益菌上调,条件致病菌下调的趋势,说明添加戊糖片球菌368后,对肠道菌群结构稳态更具促进作用,如表3所示,添加戊糖片球菌368后,极显著降低了肠道内链球菌的相对丰度,链球菌是猪肠道内的常见菌,其相对丰度较低,不是肠道内的优势菌,本实施例中链球菌为优势菌,则说明猪场内感染了链球菌,但未发病。据文献记载,猪肠道中链球菌部分为致病菌,是养殖过程中常见的病原菌,能降低生长性能,提高发病率,本实施例在试验开始通过观测猪的采食和精神状态未发现其有发病症状,但通过菌群多样性分析则发现链球菌的相对丰度异常,此现象在养殖过程中多发,当外界条件发生较大变化时,条件致病菌链球菌致病率急剧上升。通过饲喂实施例中戊糖片球菌368后,发现能极显著降低肠道内链球菌的丰度,提高了乳杆菌的相对丰度,显著提高与肠道炎症负相关的严格梭菌属_1、Lachnospiraceae_XPB1014_group和土孢菌属的相对丰度。其中Lachnospiraceae与宿主粘膜完整性、胆汁酸代谢和多糖分解相关,与肠道疾病呈负相关。由表4数据显示,添加本发明菌368后,肠道内厚壁菌门的相对丰度下降,拟杆菌门相对丰度则上升,厚壁门/拟杆菌门的比值下降,螺旋体门的相对丰度极显著上升。
肠道菌群相对丰度和结构发生变化的同时,其基于肠-菌轴互作产生的代谢产物随之发生显著变化。添加专利申请戊糖片球菌368后,结果显示,育肥猪肠道中白喉酰胺、2羟基十四烷酸、Furanofukinin、多巴醌、孕三烯、Ptelatoside B、酮、N-(1-脱氧y-1-果糖基)脯氨酸和N-(1-脱氧y-1-果糖基)甘氨酸均显著或极显著上升。N-(1-脱氧y-1-果糖基)脯氨酸和N-(1-脱氧y-1-果糖基)甘氨酸为重要的活性风味前体物质,与产品中的风味相关;白喉酰胺与肿瘤发生呈负相关,2羟基十四烷酸与脂肪代谢相关,Furanofukinin是维生素B2前体物质;24-脱氧维生素D3和1α,25-二羟基-9,11-麦角酸-3-脱氧-维生素D3极显著下降,多巴醌则是黑色素前体物质,与黑色素形成相关,由此可知添加368后,可显著增加与风味形成、VB2、黑色素相关物质的合成相关的生物标记物。
差异代谢产物分析如表5所示:
表5戊糖片球菌368对育肥猪代谢产物的影响
Figure GDA0003244494500000081
Figure GDA0003244494500000091
注:FC(D/C)为该代谢物在两组间的差异表达倍数(foldchange)。C:该代谢物在对照组C中的表达量,D:该代谢物在实验组A中的表达量,C为对照。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
序列表
<110> 云南省畜牧兽医科学院
<120> 一种戊糖片球菌368菌剂及其制备方法和应用
<160> 1
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1456
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
ttagacggct agctcctaaa aggttacccc accggctttg ggtgttacaa actctcatgg 60
tgtgacgggc ggtgtgtaca aggcccggga acgtattcac cgcggcatgc tgatccgcga 120
ttactagcga ttccgacttc gtgtaggcga gttgcagcct acagtccgaa ctgagaatgg 180
ttttaagaga ttagcttaac ctcgcggtct cgcgactcgt tgtaccatcc attgtagcac 240
gtgtgtagcc caggtcataa ggggcatgat gatttgacgt cgtccccacc ttcctccggt 300
ttgtcaccgg cagtctcact agagtgccca acttaatgct ggcaactart aataagggtt 360
gcgctcgttg cgggacttaa cccaacatct cacgacacga gctgacgaca accatgcacc 420
acctgtcatt ctgtccccga agggaacctc taatctctta gactgtcaga agatgtcaag 480
acctggtaag gttcttcgcg tagcttcgaa ttaaaccaca tgctccaccg cttgtgcggg 540
cccccgtcaa ttcttttgag tttcaacctt gcggycgtac tccccaggcg gattacttaa 600
tgcgttagct gcagcactga agggcggaaa ccctcyaaca cttagtaatc atcgtttacg 660
gcatggacta ccagggtatc taatcctgtt cgctacccat gctttcgagc ctcagcgtca 720
gttgcagacc agacagycgc cttcgccact ggtgttcttc catatatcta cgcatttcac 780
cgctacacat ggagttccac tgtcctcttc tgcactcaag tctcccagtt tccaatgmac 840
ttcttcggtt gagccgaagg ctttcacatt agacttaaaa gaccgcctgc gctcgcttta 900
cgcccaataa atccggataa cgcttgccac ctacgtatta ccgcggctgc tggcacgtag 960
ttagccgtgg ctttctggtt aaataccgtc actgggtaaa cagttactct tacccacgtt 1020
cttctttaac aacagagctt tacgagccga aacccttctt cactcacgcg gcgttgctcc 1080
atcagacttg cgtccattgt ggaagattcc ctactgctgc ctcccgtagg agtctgggcc 1140
gtgtctcagt cccaatgtgg ccgattaccc tctcaggtcg gctacgtatc actgccttgg 1200
tgagccttta cctcaccaac tagctaatac gccgcgggtc catccagaag tgatagcaga 1260
gccatctttt aaaagaaaac catgcggttt tctctattat acggtattag catctgtttc 1320
caggtgttat cccctacttc tgggcaggtt acccacgtgt tactcacccg ttcgccactc 1380
acttcgtgtt aaaatctcaa tcagtacaag tacgtcataa tcaattaacg gaagttcgtt 1440
cgacttgcat gtatag 1456

Claims (9)

1.一种戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus368菌剂在制备抑制猪肠道链球菌生长、提高猪的抗病力和生长性能的产品中的应用;
所述戊糖片球菌368保藏名称为戊糖片球菌LL2018368;保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中科院微生物研究所;保藏日期:2019年10月21日;保藏编号:CGMCCNo:18709。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述戊糖片球菌Pediococcus pentosaceus368菌剂经过包括如下步骤的制备方法获得:
(1)菌种制备:MRS液体培养基中接种戊糖片球菌368,32~38℃培养18~20h,8000~10000rpm离心获得菌体;
(2)将菌体进行冷冻干燥。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述戊糖片球菌368的16SrDNA的基因序列为SEQ ID No .1所示的核苷酸序列。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述戊糖片球菌368在MRS培养基中,经过35℃,72h有氧培养后,菌落呈圆形、乳白色,表面光滑、中间隆起且边缘整齐,无色素沉着,容易挑起,无丝,有乳酸的香味,革兰氏染色为阳性,菌体为杆状,兼性厌氧,4℃液体保存可以存活两个月以上,最适生长温度30~38℃。
5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:在步骤(1)中,所述MRS培养基培养液为:蛋白胨10.0g;牛肉膏5.0g;酵母粉4.0g;葡萄糖20.0g;磷酸氢二钾2.0g;柠檬酸三铵2.0g;醋酸钠5.0g;硫酸镁0.2g;硫酸锰0.05g;吐温80 1.0mL;水1L。
6.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述戊糖片球菌368的接种量为所述MRS液体培养基体积的0.1%~0.5%。
7.戊糖片球菌368菌剂在制备饲料、水以及降低猪腹泻率和便秘率治疗用药中的应用;所述戊糖片球菌368保藏名称为戊糖片球菌LL2018368;保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号中科院微生物研究所;保藏日期:2019年10月21日;保藏编号:CGMCCNo:18709。
8.根据权利要求7所述的应用,所述戊糖片球菌368菌剂中菌体的有效活菌数为1010~1011CFU/g。
9.根据权利要求7所述的应用,以菌体的有效活菌数计,所述戊糖片球菌368菌剂在饲料中的添加剂量为106~108CFU/g;所述戊糖片球菌368菌剂在饮水中的添加剂量为109~1011CFU/L。
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