一株猪源性乳酸利用、丁酸产生菌的分离和鉴定及其体外代谢特性的初步研究

摘要

高等哺乳动物后肠道是一个天然的厌氧发酵罐，栖生着500多种和数目庞大的正常微生物，这些微生物向宿主提供没有必要在自身上演化出的遗传和代谢属性，包括利用植物纤维。哺乳动物的结肠和瘤胃的厌氧微生物菌落可以不仅扩大了宿主食物来源，而且许多功能性物质，如SCFA。这些SCFA可被哺乳动物吸收，为草食动物，特别是反刍动物，提供很大一部分总能量。尽管SCFA在整体上对单胃动物的能量需要贡献低，但他们对大肠的健康有重要影响，特别是丁酸为结肠上皮细胞首选的能源，并且保护结肠上皮，防止结肠炎和结直肠癌的发生。 第一部分：细菌的分离与筛选利用改进型Hungate技术从猪粪便中分离到一株乳酸利用和丁酸产生双重功能菌株LB01。利用了补充乳酸作为唯一碳源YCFA培养基，分离与纯化25株肠道菌。通过氧气敏感性和MRS培养基筛选，排除了乳酸菌和兼性厌氧菌。进一步地将获得的严格厌氧、非乳酸菌经过气相色谱仪检测，筛选到一株高产丁酸菌，其24h发酵液中的丁酸产量大于10mmol/L。 第二部分：菌株LB01的形态、生化和16SrDNA序列的鉴定菌株LB01是一种革兰氏阳性专性厌氧菌，菌体呈圆球形，无芽孢和鞭毛，成对居多，偶尔成链。能利用葡萄糖、麦芽糖、乳酸、果糖等能源和碳源，并产生大量的气体。菌株LB01在 GenBank中的登陆号为EF053126，16S rRNA序列比对结果表明，菌株LB01与 Megasphaera hominis(unpublished)和Uncultured rumen bacterium 3c3d-18的同源性最高，同源性分别为99.0％和99.3％，并且与埃氏巨型球菌具有较近的同源关系，同源性可达98.3％。常规和16SrDNA序列鉴定结果表明，菌株LB01基本上符合巨球菌属的生物学特征，属于巨球菌属的一个下属种。但该菌株目前尚不能定种，还需要与模式种进行DNA—DNA同源性杂交，再根据同源性结果方能定论。 第三部分：菌株LB01体外发酵代谢的性质补充葡萄糖、麦芽糖、果糖和乳酸的YCFA培养基均能支持菌株LB01生长，但麦芽糖、果糖和乳酸比葡萄糖更好促进菌株LB01的生长，说明麦芽糖、果糖和乳酸是其偏爱利用的能源物质。丁酸为发酵的终产物中短链脂肪酸主要的成分，但是乳酸的利用还伴随着丙酸的产生。单独的乙酸YCFA培养基不能支持菌株LB01的生长，但补充葡萄糖和乙酸的YCFA培养基可以很好地支持菌株LB01的生长，并且发酵液中乙酸浓度降低和丁酸浓度升高，说明了菌株LB01体内至少存在着一条利用乙酸合成丁酸的代谢路径。菌株LB01可以耐受较低的pH，并且伴随着生长而升高发酵液的pH，显示出强大的调控肠道pH的功能。 第四部分：菌株LB01和菌株K9间的交互饲喂菌株K9是一种乳酸杆酸，在单独培养时利用葡萄糖产生大量的乳酸，并且迅速地降低发酵液的pH值。当菌株LB01和菌株K9共同培养时，由于菌株LB01具有利用乳酸的偏爱性，有效地利用菌株K9产生的乳酸，降低了发酵液中乳酸的浓度，防止了乳酸积累，同时减缓了pH的降低。丁酸和丙酸是发酵液中短链脂肪酸的主要组成成分。

目录

论文说明：缩略符合

声明

摘要

引言

文献综述

1宿主与肠道微生物间的互惠共生关系

2肠道丁酸产生菌种类、分布及丁酸产生机制

3巨球菌的生物学特征

4研究内容研究目的和意义

参考文献

试验一 乳酸利用、丁酸产生菌的分离与筛选

摘要

引言

1.材料和方法

2.结果与分析

3.讨论

参考文献

试验二 菌株LB01常规和16SrRNA基因的鉴定与分类

摘要

引言

1.材料和方法

2.结果与分析

3.讨论

参考文献

试验三 菌株LB01的体外发酵性质的初步研究

摘要

引言

1.材料与方法

2.试验结果与分析

3.讨论

参考文献

试验四 菌株LB01与乳酸菌的共培养研究

摘要

引言

1.材料和方法

2.试验结果与分析

3.讨论

参考文献

全文结论

致谢

附录