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体外发酵制备生长猪结肠微生物组培养基的优化

白宇;颜桥;李天天;周行健;何贝贝;陶诗煜;张帅;王军军

【期刊名称】《《动物营养学报》》

【年(卷),期】2019(031)008

【总页数】8页(P3719-3726)

【关键词】猪;结肠;微生物组;糖蜜;体外发酵

【作者】白宇;颜桥;李天天;周行健;何贝贝;陶诗煜;张帅;王军军

【作者单位】中国农业大学动物科技学院动物营养学国家重点实验室北京

100193

【正文语种】中文

【中图分类】S828

动物体肠道中生活着大量的微生物，其数量和基因数甚至超过宿主细胞数[1-2]，

并与宿主有着紧密的联系，具有重要的营养、免疫、抗肿瘤和抗衰老等作用。肠道

微生态的紊乱会给机体带来极大的伤害。粪菌移植技术是在宿主肠道内引入特定的

肠道微生物区系，近年来已被用于治疗肠道感染或者定向改变宿主的生长发育等方

面。然而，粪菌移植技术当前面临着几个重要的障碍，其一是粪便菌群的供体筛选

流程复杂，成本高[3]；其二是粪便菌群悬液不能够长期保存，无法一次采样后多

次利用[4]。因此，获得健康、充足且标准化的菌源对于粪菌移植技术的应用以及

肠道微生物研究具有重要的意义。

体外发酵培养可以利用体外发酵体系大量、标准化地模拟制备肠道微生物组，是解

决上述问题的有力手段。体外培养的微生物组产品不仅可以用于粪菌移植、保证移

植所用菌群的品质和标准，还可以提高优秀供体的利用率。同时，体外发酵制备的

微生物组还可以用来评价各种饲料原料和药物对肠道微生物的影响[5]。

营养供给直接决定了能够在体外生长增殖的细菌的种类和数量。由于肠道微生物种

类的多样性和代谢通路的复杂性，相比单一微生物培养，微生物组整体培养过程中

存在的微生物间的互作以及相互依存关系[6]，使得培养基的设计成为最具挑战性

的技术难点。食品发酵素培养基(VL培养基)常被用于微生物的培养，其以葡萄糖

作为主要碳水化合物来源，主要成分为酵母浸粉、牛肉浸粉和胰蛋白示，其中胰蛋

白示含量最高。因此，VL培养基是一种高蛋白质、低糖的培养基，相对的更适合

鸡肠道微生物组的体外培养，用于猪结肠微生物组体外培养制备时模拟效果不佳

[7]。本研究以生长猪结肠食糜的营养组成为参考，并向VL培养基中添加植物源性

物质，如糖蜜、玉米浆和动物肠道分泌的黏蛋白，优化VL培养基，以期在体外培

养出与生长猪结肠有较高相似度的微生物组，为猪肠道微生物的体外研究和应用提

供高效、可靠的实用工具。

1材料与方法

1.1生长猪结肠食糜采集、VL培养基配制

本试验在国家饲料工程技术研究中心/农业部饲料工业中心动物试验基地(河北省丰

宁满族自治县)进行。选取体重为45kg的杜×长×大健康去势公猪6头、母猪6

头，群体饲养。试验饲粮参照NY/T65—2004《猪饲养标准》配制，采用玉米-豆

粕型饲粮。整个试验期间保持圈舍干净卫生，猪只自由采食和饮水。试验猪屠宰前

先空腹8h、再自由采食12h，保证肠道充满食糜，每头猪在屠宰后迅速打开腹

腔采集结肠食糜于-80℃保存。以蒸馏水为溶剂，将VL培养基按照表1配方配制

好，等待检测。

1.2培养基的选择与配方调整

以VL培养基为基础，分别添加糖蜜、玉米浆干粉与消化道分泌的黏蛋白及上述3

种物质的组合物形成新的培养基，依次命名为VLMOL、VLCSL、VLM和ZH培

养基。新培养基的粗蛋白质和可溶性糖含量均与生长猪结肠食糜相近。VLMOL、

VLCSL、VLM与ZH的配方与营养组成如表1所示。

1.3体外连续发酵培养

1.3.1发酵培养基制备与发酵系统准备

本试验在济南森康三峰生物工程有限公司(济南)进行，采用容积500mL、发酵体

积330mL的连续发酵设备进行发酵，发酵系统如图1所示。称取330mL培养

基对应的底物于发酵罐中，加水至300mL；按照表1配方配制6L培养基于补料

瓶中。将无菌盐酸溶液与氢氧化钠溶液连入发酵系统中调pH为6.4。整个系统于

121℃灭菌25min，灭菌后立即通入无菌氮气。保持整个过程无外界杂菌污染，

维持厌氧环境。参数设定：发酵罐中pH6.4±0.1、温度(37.0±0.1)℃、搅拌速度

120r/min，通氮气气泡速度每秒1～2个。

表1VL、VLMOL、VLCSL、VLM和ZH