[发明专利]一株产丁酸的芽孢杆菌菌株筛选及其应用

说明书

本发明公开了一株产丁酸的芽孢杆菌菌株筛选及其应用，属于生物工程技术领域。本发明的巨大芽孢杆菌FMME ZK001具有较好的传代稳定性；在摇瓶水平上发酵生产丁酸产量达10.4g/L，本发明的发酵生产丁酸的方法工艺操作简单易行、培养基成本低廉，适用于工业化生产。丁酸作为一种重要的短链脂肪酸，由于具有替代抗生素，增强动物机体免疫力，维护胃肠道内有益微生物菌群，促进动物消化能力等特点，对饲料发酵具有重要影响。该菌株可以用于饲料发酵产生丁酸，具有较强的产丁酸能力。

技术领域

本发明涉及一株产丁酸的芽孢杆菌菌株筛选及其应用，属于生物工程技术领域。

背景技术

丁酸(Butyric acid)是一种四碳短链脂肪酸(Short-Chain Fatty Acid,SCFA)，由结肠腔内细菌发酵未消化的碳水化合物而来，易被结肠上皮吸收，并代谢产生能量。丁酸及其盐对结肠健康和肠道屏障功能的影响一直是人们关注的焦点。

饲料益生菌除去本身的益生特性还能够通过产出各种化学物质，对动物消化吸收和肠道健康起到积极的作用。例如，动物肠道存在慢性炎症和肠道损伤修复慢，而饲料益生菌能够产丁酸，能替代抗生素，增强动物免疫力，促进抗菌肽(HDP)的表达，还能作为肠上皮细胞的重要能源，修复肠上皮细胞损伤，通过多种机制干扰肠道病原体的生长，产生的微生物和氨基酸能增加饲料营养价值，丁酸还能够抑制病原微生物的生长，延长饲料保质期。丁酸作为一种重要的短链脂肪酸，容易被结肠上皮细胞吸收。丁酸及其盐对肠道健康和肠道的屏蔽功能起着重要的作用，并且可以增强动物消化吸收能力、调节肠道免疫反应、减缓肠道炎症、减少氧化损伤等。由于还具有替代抗生素，增强动物机体免疫力，维护胃肠道内有益微生物菌群，促进动物消化能力等特点，对饲料发酵具有重要影响。因此，丁酸在饲料中有极大的应用。

与传统微生物代谢改造或发酵优化方法相比，饲用益生菌发酵生产丁酸，既能够降低成本、保护环境，特定的物质能够得到更高的产量，且益生菌能够很好的定植在肠道，不会对动物机体造成任何损害，既能够生产有益物质又能丰富肠道菌群，促进了动物的健康，对于现代饲料产业具有重要的现实意义和应用价值。

目前微生物法生产丁酸通常是通过基因工程技术来提高微生物发酵生产丁酸的产量，虽然通过基因工程手段的确可以大幅度的增加丁酸的产量，但是操作和培养难度居高不下，工业化的负担增大、成本的增加。

发明内容

为了解决目前在丁酸的微生物发酵中所存在的重组菌的构建及培养难度高的问题，本发明从土壤及动物粪便样品中筛选到了一株产丁酸的巨大芽孢杆菌，其培养条件简单、丁酸产量高，适于饲料的制备，提升家畜的免疫力。

本发明提供了一株巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，已于2021年1月29日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 2021167，保藏地址为中国.武汉.武汉大学。

本发明提供了含有所述巨大芽孢杆菌的微生物制剂。

在一种实施方式中，所述微生物菌剂中巨大芽孢杆菌的含量不低于1.0×10⁶cfu/mL或1.0×10⁶cfu/g。

本发明提供了一种生产丁酸的方法，利用所述巨大芽孢杆菌，或所述微生物制剂生产丁酸。

在一种实施方式中，将对数期的巨大芽孢杆菌以1-3mL/100mL的量加入反应体系。

在一种实施方式中，反应体系中含有葡萄糖、酵母粉、蛋白胨。

在一种实施方式中，反应体系中含有葡萄糖30g/L，酵母粉5.0g/L，蛋白胨5.0g/L。

在一种实施方式中，在25-35℃，150-250rpm下培养。

在一种实施方式中，反应时间不低于60h。