一種藏豬源解淀粉芽孢桿菌及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于微生物領域，具體涉及一種藏豬源解淀粉芽孢桿菌及其應用。
【背景技術】
[0002] 1、纖維素分解菌的來源及分離：
[0003] 在畜牧業和飼料工業中，為了緩解目前能量飼料短缺的局面，纖維素酶應用以及 產纖維素酶的纖維素分解菌的分離篩選一直被人們重視。從纖維素酶的來源來看，微生物 是纖維素酶最主要的來源。目前，自然界中能夠對結構復雜的纖維素進行有效降解的微生 物包括真菌、細菌、放線菌，其中真菌的降解能力最強，主要包括木霉屬、曲霉屬、青霉屬和 枝頂孢霉屬、漆斑霉屬等的菌株。在這些真菌中，木霉屬真菌因產所形成和分泌纖維素酶系 成分最全面、酶量大、活性高而被廣泛應用酶制劑生產中，其中活性較高的代表菌種有:康 氏木霉、黑曲霉、里氏木霉等 [14。而相對真菌，細菌具有培養簡單、生長速度快、發酵周期短 等優點，因此，從自然界中篩選出能夠高效降解纖維素的纖維素分解細菌也引起了人們的 廣泛關注 [4]。目前，在纖維素分解菌的分離篩選方面，通常采用羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)平 板初篩法和測定纖維素酶活性的復篩法相結合，其中芽孢桿菌屬、瘤胃球菌屬、擬桿菌屬、 梭菌屬、纖維桿菌屬等的纖維素分解菌均已從牛的瘤胃 [5]、藏豬[6]以及大熊貓的糞便[7]、草 魚腸道[8]、土壤 [9]、鵝的胃腸道[1()]以及海洋細菌[11]等中分離了出來。
[0004] 2、纖維素酶制劑的應用：
[0005] 纖維素是廣泛存在于自然界的多糖類物質，纖維素酶能有效地將纖維素物質水解 成單糖進而發酵生產乙醇、氫氣以及微生物油脂等，因此對其合理利用可以緩解全球能源 壓力 [12]。在動物生產中，纖維素酶作為一種微生物制劑，主要以直接添加到日糧中的方式 使用。如呂東海(2002)研究指出，在肉鴨的日糧中添加纖維素酶，不僅能夠提高肉鴨早期的 平均日增重、對粗脂肪利用率、對干物質和粗纖維消化率，而且能夠不同程度地降低肉鴨消 化器官的相對大小、增加肉鴨生長后期十二指腸的相對長度，并且使肉鴨腸壁粘膜下層、肌 層和總厚度變薄的趨勢 [13]。高陽等(2014)研究指出，在生長豬的日糧中添加非淀粉多糖酶 (木聚糖酶、葡聚糖酶、纖維素酶)能有效提高生長育肥豬生長性能，并在一定程度上改善 肉品質 [14]。此外，在單胃動物中，添加纖維素酶可有效的減少糞便和尿液中氨態氮的損 失[15]，因此，很多研究者將纖維素酶也用于了動物糞便、垃圾等堆肥處理過程中，以減小臭 氣的來源，大大改善養殖場飼養環境，提高動物福利。另外，在造紙業和食品工業以及紡織 業等生產中，纖維素酶也具有很廣泛的用途和應用前景 [12]。
[0006] 3、微生態制劑-益生菌的研究開發及應用：
[0007] 抗生素是20世紀最重要的醫學發現，在治療人類和動物疾病中發揮了重大的作 用[16]。隨著集約化養殖業的大力發展，在家畜和家禽生產中，幾乎90%的抗生素以亞治療 水平添加在飼料中用于動物疾病的預防和控制、促進畜禽生長、提高飼料轉化率等 [17,18]。 由于抗生素的不恰當使用和長期濫用，不可避免地抑制和損傷了部分有益菌群，導致動物 消化道的功能紊亂，引發疾病；同時也導致了動物機體耐藥性菌株的增加，這些耐藥性菌株 在人和動物之間通過直接[19,2()]和間接[21,22]的形式進行傳播。此外，抗生素在食用動物體內 的殘留對人類的健康和肉制品安全也造成了嚴重的威脅[18,23]。因此，近年來國內外不少科 學工作者在極力尋求和開發無毒副作用、無殘留、既能促進動物生長、又能防治疾病的抗生 素替代品。
[0008] 微生態制劑因具有其他藥物不可替代的優點，sr患病治病，未病防病，無病保健" 的效果，而被作為綠色飼料添加劑在動物養殖中的應用越來越受到歡迎 [24]。其中益生菌是 一類通過促進腸道微生物平衡而對宿主動物產生有益影響的活的微生物飼料添加劑，是 抗生素的一個潛在替代品。已經研究表明，益生菌在提高動物生產性能、改善動物腸道菌群 以及減少疾病發生等方面發揮了重要的作用 [25%]。日本在1960年開始使用益生菌，中國在 1980年開始使用益生菌，美國食品藥物管理局(US-ΠΜ))于1989年公布了42種可直接飼喂 的安全有效的微生物菌種 [26]。截止2013年6月30日，FDA"公認為安全的物質"（generally recognized as safe，GRAS)清單中，涉及微生物菌種及微生物菌種來源的有108條記錄，涵 蓋1個目40個屬66個種5個亞種[28\而我們國家在農業部頒發的2008版（公告號1126)所公 布的16種飼料微生物添加劑的基礎上，2013年新頒布的農業部(公告號2045號）的飼料微生 物目錄中新增了 19種微生物添加劑，并對試驗對象做了規定[29]。由此可見，益生菌作為一 種新型的綠色飼料添加劑成為研究的熱點，并在動物生產中逐漸被廣泛應用。在歐盟，被廣 泛用作飼料添加劑的益生菌主要包括芽孢桿菌屬(蠟狀芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和枯草芽 孢桿菌）、腸球菌屬(屎腸球菌）、乳酸桿菌屬(干酪乳酸菌、嗜酸乳酸菌、香腸乳桿菌、植物乳 桿菌、鼠李糖乳桿菌）、小球菌屬(嗜酸小球菌）、鏈球菌屬和一些真菌如釀酒酵母和克魯維 酵母等 [3()]，并且對動物的生長和疾病的預防大都有積極的作用。其中芽孢桿菌因其抗逆性 強、耐高溫高壓、易貯存等優良特性，且具有調節腸道菌群平衡、增強動物免疫力、提高生產 性能等諸多功能，被認為是最理想的微生物添加劑。如Lee等(2014)研究指出，豬飲食中增 補不同量的益生菌枯草芽孢桿菌LS1-2發酵菌體，均能夠增加不同階段斷奶豬的平均日增 重、平均日采食量以及對營養物質的消化率；同時，血液中的IgG和IgA的濃度變化、小腸絨 毛高度和隱窩深度與飲食中的菌體濃度的變化呈線性關系，盲腸中的梭狀芽孢桿菌和大腸 桿菌群數目則隨著飲食中菌體量濃度增大而減少 [25]。此外，微生態制劑對養殖場產生的惡 臭也具有一定的去除作用且效果明顯。如葉芬霞等將由芽孢桿菌、灰色鏈霉菌和熱帶假絲 酵母菌組成的復合微生物制劑用于養豬場豬舍和堆肥場的除臭試驗，結果表明，豬舍內 NH3、H2S和惡臭濃度分別降低了 78.4%、66.7 %和83.3% ;豬糞堆肥場內NH3、H2S和惡臭濃度 分別降低了84.4%、62.1 %和88.5%[31]。李萬軍（2011)研究指出，在蛋雞日糧中添加微生 態制劑(主要成分為芽孢桿菌、乳酸菌和酵母菌)可以顯著提高蛋雞的生產性能，降低糞中 氨氣產生量，改善雞舍空氣環境 [32]。由此可見，微生態制劑益生菌對動物生長發育以及養 殖場環境改善均具有一定的意義。然而，一種新型益生菌的研究，首先要面對的問題是菌株 的篩選及其功能活性的測定。在篩選過程中，不僅要求這些菌株生長速度快、能夠耐受動物 自身的胃腸道環境因素、具有功能特異性，而且菌種來源要和使用對象一致，這是提高菌種 特異性的有效途徑 [m]。
[0009] 參考文獻
[0010] l.Saito K,Kawamura Y,0da Y(2003)Role of the pectinolytic enzyme in the lactic acid fermentation of potato pulp by Rhizopus oryzae.Journal of Industrial Microbiology&Biotechnology 30:440-444.
[0011] 2·Cowan D，Meyer Q，Stafford W，Muyanga S，Cameron R，et al · (2005) Metagenomic gene discovery: past,present and future . Trends in Biotechnology 23:321-329.
[0012] 3.熊冬梅，周紅麗(2011)纖維素降解菌群的研究進展.釀酒科技:94-97.
[0013] 4.Lynd LR,ffeimer PJ,van Zyl WH,Pretorius IS(2002)Microbial cellulose utilization:Fundamentals and biotechnology.Microbiology and Molecular Biology Reviews 66:506-+.
[0014] 5.Ohara H,Karita S,Kimura T,Sakka K,0hmiya K(2000)Characterization of the cellulolytic complex (cellulosome)from Ruminococcus albus.Bioscience Biotechnology and Biochemistry 64:254-260.
[0015] 6.劉海艷(2012)-株新的纖維分解菌的分離及纖維素酶的克隆與表達[碩士]:西 北農林科技大學.
[0016] 7.樊程李，李成磊，等(2012)大熊貓盲腸纖維素分解菌的分離鑒定及產酶性質.微 生物學報9:1113-1121.
[0017] 8.何力（2008)草魚纖維素分解菌篩選、酶提純及其相關活性研究[博士]:華中農 業大學.
[0018] 9.Monserrate E,Leschine SB,Canale-Parola E(2001)Clostridium hungatei sp nov. ,a mesophilic,N-2-fixing cellulolytic bacterium isolated from soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 51: 123-132.
[0019] 10.高云航，張喜宏，劉佳麗，戰利，李長亮(2011)鵝盲腸纖維素分解菌的分離鑒定 及其產酶條件的優化.動物營養學報23466-472.
[0020] 11.Kim BK,Lee BH,Lee YJ,Jin IH,Chung CH,et al.(2009)Purification and characterization of carboxymethylcellulase isolated from a marine bacterium, Bacillus subtilis subsp subtilis A-53.Enzyme and Microbial Technology 44:411- 416.
[0021] 12.楊忠華.趙陳周侯(2013)纖維素酶及其基因研究進展.生物技術通報:35-40.
[0022] 13.呂東海（2002)麩皮與纖維素酶對肉鴨生產性能與消化機能影響的研究[碩 士]:南京農業大學.
[0023] 14.高陽，周虛，于佳鑫，金永成，李聰，et al. (2014)非淀粉多糖酶對生長育肥豬 生長性能、胴體性狀和肉品質的影響.中國獸醫學報:820-824.
[0024] 15.熊仕娟，徐衛紅，楊蕓，王崇力，江玲，et al. (2014)不同溫度下微生物和纖維 素酶對發酵豬糞理化特性的影響.環境科學學報:3158-3165.
[0025] 16.Seal BS,Lillehoj HS,Donovan DM,Gay CG(2013)Alternatives to antibiotics: a symposium on the challenges and solutions for animal production.Animal Health Research Reviews 14:78-87.
[0026] 17·Tollefson L，Miller MA(2000)Antibiotic use in food animals: Controlling the human health impact.Journal of Aoac International 83:245-254.
[0027] 18.Marshall BM,Levy SB(2011)Food Animals and Antimicrobials: Impacts on Human Health.Clinical Microbiology Reviews 24:718-+.
[0028] 19.Aubry-Damon H，Grenet K，Sall_Ndiaye P，Che D，Cordeiro E，et al·(2004) Antimicrobial resistance in commensal flora of pig farmers.Emerging Infectious Diseases 10:873-879.
[0029] 20.Voss A,Loeffen F,Bakker J,Klaassen C,ffulf M(2005)Methicillin-resistant Staphylococcus aureus in pig farming.Emerging Infectious Diseases 11:1965-1966.
[0030] 21.Aarestrup FM,ffegener HC,Collignon P(2008)Resistance in bacteria of the food chain: epidemiology and control strategies. Expert Review of Anti-Infective Therapy 6:733-750.
[0031] 22.Stanton TB(2013)A call for antibiotic alternatives research.Trends in Microbiology 21:111-113.
[0032] 23 · Fey PD，Safranek TJ，Rupp M