CN117431192A - 一株解淀粉芽孢杆菌及其在行星保护领域中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一株解淀粉芽孢杆菌及其在行星保护领域中的应用。本发明提供了一株具有更好的干热耐受能力的解淀粉芽孢杆菌B30175，该菌株适合作为干热灭菌的指示微生物，尤其适合作为航天器硬件干热灭菌生物指示菌株，适用于行星保护任务中干热灭菌的效率评价，对于建立行星保护技术领域微生物灭菌技术体系具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一株解淀粉芽孢杆菌及其在行星保护领域中的应用。
背景技术
在深空探测任务中，针对目标星体开展飞越、环绕、巡视和着陆等形式的探测活动时必须实施行星保护任务以避免地球和地外天体间出现生物的交叉污染。因此，对航天器硬件携带的微生物进行灭菌控制是实施行星保护任务的重要一环。
干热灭菌（Dry Heat Microbial Reduction, DHMR）是经NASA和ESA批准和广泛使用的、具有穿透灭菌能力的微生物灭菌技术。其灭菌原理是高温干热过程使微生物的蛋白质受热变性、DNA结构被破坏、细胞膜受损而导致微生物死亡。DHMR技术于上世纪60年代最先被NASA用于“海盗号”的行星保护任务。在此之后，NASA基于在“海盗号”任务中的成功经验，实施DHMR所需的厂房环境条件、灭菌设备、灭菌时间与温度、操作流程、包装要求、灭菌效果验证标准等规范被连续应用于“探路者”（Pathfinder）、“火星极地着陆器”(MPL)、“漫游者”（MER）、“火星科学实验室”(MSL)等航天器的硬件灭菌。迄今为止，干热灭菌是唯一经NASA大规模测试的灭菌技术，在材料和零部件水平已经积累了大量的研究基础，是目前最简单而可靠的灭菌技术之一，也在长期的测试中得到了相关的标准和规程。
干热灭菌的灭菌效果的量化数值主要通过对经灭菌处理、未经处理的生物指示菌株的菌落计数后对比获得。在行星保护任务实施过程中，产芽孢菌是DHMR是常用的生物指示菌株，用于对干热灭菌程序的灭菌效率进行监测。主要依据是：（1）产芽孢菌已经被证明是航天器总装集成测试厂房（AIT）环境中的优势微生物类群；（2）产芽孢菌的内生孢子通常在营养物质缺乏时形成，对环境压力变化（如干燥、极端温度、辐照等）具有很高的抵抗力，被认为是行星保护重点关注的微生物类群。对航天器硬件的微生物灭菌效果评价主要利用产芽孢菌展开。
萎缩芽孢杆菌ATCC 9372是一株重要的生物指示菌株，美国、英国、日本、欧盟等国家和地区都将该菌株作为干热灭菌、湿热灭菌和环氧乙烷灭菌等灭菌手段的通用生物指示菌株。同时，也将该菌株作为质控标准菌株列入食品和医疗的检测标准中。萎缩芽孢杆菌ATCC 9372是一种革兰氏阳性需氧菌，在含有有机氮培养基上菌落呈现褐色或者棕红色。由于萎缩芽孢杆菌是航天器总装集成测试厂房（AIT）环境中常见的微生物，早在“海盗号”航天器时期就被NASA用来作为干热灭菌的生物指示菌株。NASA使用萎缩芽孢杆菌ATCC 9372在104-125℃范围内的杀灭效率进行了研究，并在规范文件NPR 8020.12D中，将萎缩芽孢杆菌 ATCC 9372作为干热灭菌2-3个数量级的杀灭效果的验证。
目前我国在行星保护DHMR灭菌研究中，还没有自己的生物指示菌株，研究过程中还是使用干热灭菌常用的萎缩芽孢杆菌ATCC 9372作为参考依据，现亟需开发适合我国航天器硬件灭菌的DHMR生物指示菌株。
发明内容
为解决上述技术问题，特提出本发明。
首先，本发明提供了一株解淀粉芽孢杆菌，其为解淀粉芽孢杆菌B30175，其保藏号为CGMCC No.28686。
该菌株分离自中国航天器总装集成测试厂房（AIT）环境。
该菌株已于2023年10月19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。保藏单位地址：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，分类命名：解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens，保藏编号为CGMCCNo.28686。
该菌株的特征如下：革兰氏染色为阳性，细胞为杆状，内生孢子。在TSA培养基上培养24 h后，菌落呈白色，表面粗糙。
进一步，本发明提供了一种微生物菌剂，其中包含所述的解淀粉芽孢杆菌。
进一步，本发明提供了一种试剂或试剂盒，其中包含所述的解淀粉芽孢杆菌或所述的微生物菌剂。
进一步，本发明提供了一种检测装置，包括载体和所述的解淀粉芽孢杆菌。
所述载体包括但不限于试纸或金属合金片，任何具有负载功能的载体材料均可，例如高分子聚合物塑料材料等。
优选地，所述载体为试纸。
优选地，所述载体为金属合金片；更优选为铝合金片。
进一步，本发明提供了所述的解淀粉芽孢杆菌、所述的微生物菌剂、所述的试剂或试剂盒、或所述的检测装置在干热灭菌领域中的应用。
进一步，本发明提供了所述的解淀粉芽孢杆菌、所述的微生物菌剂、所述的试剂或试剂盒、或所述的检测装置在行星保护任务干热灭菌领域中的应用。
优选地，所述应用为在航天器干热灭菌中的应用。
优选地，所述应用为用于航天器干热灭菌后洁净程度的表征和/或用于航天器硬件干热灭菌效果的检测。
优选地，所述应用为在航天器干热灭菌中作为灭菌指示微生物或微生物制品进行应用。
进一步，本发明提供了所述的解淀粉芽孢杆菌、所述的微生物菌剂、所述的试剂或试剂盒、或所述的检测装置在制备干热灭菌指示微生物制品中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供了一株具有在中国航天器总装集成测试厂房（AIT）环境中更具分布代表性、更好的干热耐受能力的解淀粉芽孢杆菌，该菌株适合作为干热灭菌的指示微生物，尤其适合作为航天器干热灭菌生物指示菌株，适用于行星保护任务中干热灭菌的效率评价，对于建立行星保护技术领域微生物灭菌技术体系具有重要意义。
附图说明
图1是某航天器表面的芽孢杆菌属组成图。
图2是解淀粉芽孢杆菌B30175菌株的温度-灭菌效率图。
图3是蜡状芽孢杆菌B30011菌株的温度-灭菌效率图。
图4是115℃条件下不同菌株的干热灭菌效率图。
图5是125℃条件下不同菌株的干热灭菌效率图。
图6是135℃条件下不同菌株的干热灭菌效率图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体技术或条件者，均为常规方法或者按照本领域的文献所描述的技术或条件进行，或者按照产品说明书进行。所用试剂和仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例
首先，本发明对我国某航天器表面负载的微生物组成进行分析，结果如图1所示，产芽孢菌在所有微生物中占比68.79%。在所有的产芽孢菌中，解淀粉芽孢杆菌及其近缘类群是最常检出的产芽孢类微生物（图1），经过热激处理后，解淀粉芽孢杆菌及其近缘类群占所有检出产芽孢菌的25.7%。
进一步对解淀粉芽孢杆菌及其近缘类群进行大量菌株筛选和分析测试后，发现解淀粉芽孢杆菌B30175具有极强的干热耐受能力。下面提供该菌株与灭菌指示微生物萎缩芽孢杆菌ATCC 9372、以及筛选过程中的其它代表性耐干热能力菌株（蜡状芽孢杆菌B30011，蜡状芽孢杆菌在AIT中占比约为7%）的干热耐受能力对比实验，步骤如下：
干热灭菌试验利用型号MMM Stericell 55 ECO的干热灭菌箱完成。灭菌箱温度范围：10~250℃；温度波动度：±0.5℃；温度均匀度：±2.5%。
测试方法如下：
基于第IV类探测任务行星保护的具体要求，以实现4个对数值微生物杀灭（4log）为目标，通过设置不同温度、不同灭菌时间比较分析不同干热灭菌程序对灭菌效率的影响。
以5A06铝合金片为受试材料模拟航天器硬件表面，规格φ10mm×1mm；以上述测试菌株0.1mL，总菌落数控制在1~9×104CFU，均匀涂布在铝合金片上，无菌条件下吹干，即为模拟硬件表面中的微生物分布工况，并进行灭菌测试。
具体参数设置如表1所示。
表1干热灭菌参数设定
测试结果如下：
（1）与同一AIT环境来源的菌株比较
解淀粉芽孢杆菌B30175菌株与蜡状芽孢杆菌B30011菌株的温度-灭菌效率分别如图2和图3所示。
结果表明，实现4log数量级所需的时间分别是：
解淀粉芽孢杆菌B30175：
64min（135℃）、127min（125℃）、300min（115℃）。
蜡状芽孢杆菌B30011：
15min（135℃）、60min（125℃）、130min（115℃）。
可见，与蜡状芽孢杆菌B30011不同，解淀粉芽孢杆菌B30175显示出较强的干热耐受性。
（2）与标准指示菌株萎缩芽孢杆菌ATCC9372菌株比较
115℃、125℃以及135℃条件下不同菌株的干热灭菌效率分别如图4、图5和图6所示。
结果表明，实现4log数量级所需的时间分别是：
解淀粉芽孢杆菌B30175：
64min（135℃）、127min（125℃）、300min（115℃）。
萎缩芽孢杆菌ATCC9372：
40min（135℃）、70min（125℃）、115min（115℃）。
可见，与标准萎缩芽孢杆菌ATCC9372菌株相比，解淀粉芽孢杆菌B30175显示出较强的干热耐受性。
综上所述，常用的干热灭菌指示菌萎缩芽孢杆菌ATCC9372对于干热的耐受性显著低于我国AIT环境菌株解淀粉芽孢杆菌B30175，表明在行星保护任务中，对我国航天器携带的微生物进行干热灭菌控制时，不宜直接采用NASA常用的干热灭菌指示菌株萎缩芽孢杆菌ATCC 9372的试验体系。本发明的菌株B30175代表了AIT环境中的优势菌株，其对干热的耐受能力也适宜用于我国行星保护任务中干热灭菌的生物指示菌株。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一株解淀粉芽孢杆菌，其特征在于，其为解淀粉芽孢杆菌B30175，其保藏号为CGMCCNo.28686。
2.一种微生物菌剂，其特征在于，其中包含权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌。
3.一种试剂或试剂盒，其特征在于，其中包含权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌或权利要求2所述的微生物菌剂。
4.一种检测装置，其特征在于，包括载体和权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述载体为试纸或金属合金片。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述金属合金片为铝合金片。
7.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌、权利要求2所述的微生物菌剂、权利要求3所述的试剂或试剂盒、或权利要求4~6中任一项所述的检测装置在干热灭菌领域中的应用。
8.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌、权利要求2所述的微生物菌剂、权利要求3所述的试剂或试剂盒、或权利要求4~6中任一项所述的检测装置在行星保护任务干热灭菌领域中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用为用于航天器干热灭菌后洁净程度的表征和/或用于航天器硬件干热灭菌效果的检测。
10.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌、权利要求2所述的微生物菌剂、权利要求3所述的试剂或试剂盒、或权利要求4~6中任一项所述的检测装置在制备干热灭菌指示微生物制品中的应用。
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| CN111073833A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-28 | 北京工商大学 | 解淀粉芽孢杆菌、菌剂及其应用和降解甲醛的方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
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| 符可芯等: "热带土壤中解淀粉芽孢杆菌HNU1的鉴定及发酵条件优化", 中国农业科技导报, vol. 22, no. 06, 12 June 2020 (2020-06-12), pages 49 - 59 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117431192B (zh) | 2024-04-23 |
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