姜彥君等
摘要:試驗(yàn)?zāi)康氖菑娜怆u的腸道內(nèi)容物及排泄物中篩選出具有鉛抗性的細(xì)菌,用于重金屬鉛的去除。采用涂布平板技術(shù)從采集的樣品中共分離篩選到8株具有較好鉛抗性和吸附性的菌株,其中JT1菌株對鉛的抗性(800 mg/L)和去除能力 (66.95%)最高。通過培養(yǎng)特征、形態(tài)觀察、生理生化鑒定、16S rDNA序列分析等方法證明,所得JT1菌株為屎腸球菌(Enterococcus faecium)。該菌株可以在10~45℃、pH 4.5~9.6、6.5%NaCl溶液、0.8%膽鹽、0.1%胰蛋白酶濃度條件下生長良好。
關(guān)鍵詞:雞;重金屬;鉛;乳酸菌
中圖分類號(hào):Q939.92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2014)02-0072-06
由于人為因素(農(nóng)業(yè)、工業(yè)及軍事作業(yè))影響,重金屬對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重,近幾年已逐步成為全球問題。重金屬是生物體非必需元素,對植物、動(dòng)物都具有毒性。由于重金屬的非生物降解性和永久存在性,很容易在土壤、植物以及水生植物和動(dòng)物中積累,從而導(dǎo)致其濃度在食物鏈中不斷放大[1]。
在有害重金屬中,鉛(Pb)和鎘(Cd)是最主要的污染物,可以引起多種生物有機(jī)體的功能障礙,通過食物鏈進(jìn)入人體后,可引起各種疾病,例如鎘會(huì)引起骨軟化、肺癌、腎癌、心血管系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)紊亂[2],鉛會(huì)損壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)、降低記憶力、影響兒童的智力發(fā)育和骨骼生長[3]。
研究顯示,已有利用大腸桿菌、枯草芽孢桿菌、酵母菌等細(xì)菌和真菌清除水體環(huán)境中重金屬的報(bào)道,且效果顯著[4]。迄今尚未見從環(huán)境及動(dòng)物體內(nèi)分離篩選具有重金屬抗性乳酸菌的報(bào)道。本試驗(yàn)從肉雞腸道中分離和鑒定出具有鉛抗性的細(xì)菌,并對其16S rDNA序列進(jìn)行了分析,為進(jìn)一步將其作為金屬清除益生菌添加到動(dòng)物飼料或食品中奠定基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1材料和儀器
培養(yǎng)基:MRS液體培養(yǎng)基:蛋白胨10 g,乙酸鈉5 g,牛肉膏10 g,酵母膏5 g,磷酸氫二鉀2 g,葡萄糖20 g,MgSO4·7H2O 0.2 g,MnSO4·4H2O 0.25 g,檸檬酸二銨2 g,吐溫-80 1 ml,蒸餾水1 000 ml,pH 5.4~5.6,115℃滅菌30 min;MRS固體培養(yǎng)基:MRS液體培養(yǎng)基中加入1.4%瓊脂;改良MRS固體培養(yǎng)基:MRS固體培養(yǎng)基中加入5%碳酸鈣;LB肉湯;營養(yǎng)瓊脂。
試劑:乙酸鉛(AR);碳酸鈣;Tris;EDTA;十二烷基硫酸鈉;NaCl;酚/氯仿/異戊醇:(25∶24∶1)。
儀器: 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:上海市精宏 DHG-9036A;高壓蒸汽滅菌鍋:鳥取三洋電機(jī)(廣州)有限公司; 精密pH計(jì):德國賽多利斯股份公司;水浴恒溫振蕩器:金城國勝實(shí)驗(yàn)儀器廠;電子分析天平:上海越平科學(xué)儀器有限公司;原子吸收分光光度計(jì);高速冷凍離心機(jī);PCR儀;電泳儀;凝膠成像設(shè)備。
1.2試驗(yàn)方法
1.2.1樣品的采集于2011年從山東省日照市果莊肉雞養(yǎng)殖場及青島農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地?zé)o菌采集糞便樣品。菌株篩選試驗(yàn)在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)食品風(fēng)險(xiǎn)分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,以MRS固體培養(yǎng)基作為分離培養(yǎng)基。
1.2.2耐性菌株的馴化、篩選稱取5.0 g新鮮樣品,在無菌條件下將其放入裝有適量玻璃珠和45 ml無菌生理鹽水的錐形瓶中,37℃、140 r/min 振蕩30 min后稀釋至10-3、10-4、10-5,各吸取0.1 ml分別涂布于含有100、200、400、800 mg/L Pb2+的MRS固體平板上,37℃培養(yǎng),于24、48 h時(shí)觀察平板上細(xì)菌的生長狀況[5]。將篩選出的耐鉛菌株逐步在含更高鉛濃度的培養(yǎng)基上接種培養(yǎng),從而獲得目的菌株。將獲得的優(yōu)勢耐鉛菌株在含200 mg/L Pb2+的培養(yǎng)基上分離純化,最終獲得單一菌株并保存(甘油管保存法)。
1.2.3菌株穩(wěn)定性的測定將獲得的優(yōu)勢菌株在含200 mg/L Pb2+的MRS固體培養(yǎng)基上連續(xù)傳代多次,觀察其對鉛的耐受性是否發(fā)生變化,從而判斷其穩(wěn)定性[6]。
1.2.4耐性菌株的吸附鉛試驗(yàn)將獲得的優(yōu)勢菌株離心后的濕菌體加入10 ml含20 mg/L Pb2+的LB液體培養(yǎng)基中,振蕩吸附后,12 000 r/min離心5 min,取上清液定容至50 ml,測定Pb2+的濃度,重復(fù)3次。以加大腸桿菌為對照,以不加菌為空白對照。
1.2.8JT1菌株生長特性研究
①生長曲線的測定:將活化好的JT1菌株按1%的接種量接入MRS液體培養(yǎng)基中,37℃搖床培養(yǎng),每隔4 h取樣一次,用分光光度計(jì)測定菌液的OD600值,用未接種的MRS液體培養(yǎng)基作為空白對照,以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),測定的相應(yīng)OD600值為縱坐標(biāo),繪制菌株的生長曲線[10]。
②酸耐受試驗(yàn):將活化好的JT1菌株按1%接種量分別接種于pH值3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、9.5的MRS液體培養(yǎng)基中,37℃培養(yǎng)18 h測定OD600,以pH值為橫坐標(biāo),測定的相應(yīng)OD值為縱坐標(biāo),繪制曲線。
③膽鹽耐受試驗(yàn):取活化后JT1的菌株0.1 ml分別接種于含0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%膽鹽的MRS液體培養(yǎng)基中,37℃培養(yǎng)24 h,稀釋適當(dāng)?shù)谋稊?shù)后,進(jìn)行涂布,觀察生長狀況[11]。
④消化酶耐受試驗(yàn):按1%接種量接種于含0.1%(W/V)胰蛋白酶的MRS液體培養(yǎng)基中,以不添加胰蛋白酶的MRS培養(yǎng)基為對照,37℃培養(yǎng),0、8 h時(shí)各取樣一次,稀釋適當(dāng)倍數(shù)進(jìn)行平板計(jì)數(shù),計(jì)算存活率。
⑤抑菌性試驗(yàn):選擇大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌作為測試菌株,分別取100 μl菌液涂布于營養(yǎng)瓊脂平板上,用直徑為7 mm的無菌圓形濾低在JT1菌株發(fā)酵液中充分浸泡,等距離擺放于平板上,37℃倒置培養(yǎng)24 h,量取抑菌圈直徑大小,測定菌株的抑菌性。endprint
2結(jié)果與分析
2.1耐性菌株的馴化、篩選及穩(wěn)定性測定
在含不同鉛濃度的MRS固體培養(yǎng)基中對樣品進(jìn)行篩選,獲得耐鉛能力較強(qiáng)的菌株,再將耐鉛菌株在相同鉛濃度的培養(yǎng)基上進(jìn)行分離純化,最終得到8株優(yōu)勢耐鉛菌株JT1~JT8,其中JT1耐鉛濃度最高,達(dá)800 mg/L。經(jīng)過多次傳代培養(yǎng)后,該8株菌株的耐鉛性表現(xiàn)穩(wěn)定,未發(fā)生顯著變化,說明經(jīng)過多次傳代后沒有基因丟失,具有較高的、穩(wěn)定的重金屬耐受性。
2.2耐性菌株吸附鉛試驗(yàn)
不加菌的空白對照鉛的測定值為4.000 mg/ml,JT1~JT8菌株處理后鉛的測定值及吸附率見表2。由表2可以看出,與大腸桿菌相比,篩選馴化出的菌株對Pb2+具有一定的吸附效率,其中JT1吸附效率最高,為66.95%,具有一定的研究價(jià)值。
2.3JT1菌株P(guān)b2+吸附的影響因素
2.3.1pH值由圖1可知,在一定Pb2+濃度的溶液中,pH值較低時(shí),JT1菌體對Pb2+吸附率較低,但隨著pH值的升高,吸附率也升高,當(dāng)pH值上升到6.5時(shí),吸附率達(dá)到56.663%,pH值繼續(xù)升高,吸附率基本保持穩(wěn)定。因此,JT1菌株吸附重金屬鉛時(shí)的最佳pH值為6.5。
3討論
通過形態(tài)、生理生化特征及16S rDNA序列測定[14],鑒定本試驗(yàn)所篩選的雞源耐鉛細(xì)菌JT1為E. faecium。重金屬抗性、去除能力、抑菌性等特性顯示,E. faecium JT1菌株可耐受800 mg/L Pb2+,體外鉛吸附率達(dá)66.95%,同時(shí)可以抑制大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌的生長,因此可以作為益生菌添加到飼料中,用以去除動(dòng)物體內(nèi)的重金屬,控制重金屬在動(dòng)物體內(nèi)的長期積累[15],保障動(dòng)物性食品的安全,從而確保人類的安全[16]。其具體吸附機(jī)理及體內(nèi)吸附性能還需進(jìn)一步的研究。
參考文獻(xiàn):
[1]Jarup L. Hazard of heavy metal contamination[J].Br. Med. Bull.,2003, 68(1):167-182.
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[9]許光勝,王喜亮,吳濤,等.豬源糞腸球菌的分離、鑒定及應(yīng)用[J].中國獸醫(yī)學(xué)報(bào), 2012,32(11):1645-1650.
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[11]劉文華,任慧英,朱瑋,等.一株優(yōu)良乳酸菌的分離鑒定與特性研究[J].中國畜牧獸醫(yī), 2008,35(2):152-155.
[12]Sheng P X, Ting Y, Chen J P. Biosorption of heavy metal ions (Pb, Cu and Cd) from aqueous solutions by the marine alga Sargassum sp. in single-and multiple-metal systems[J]. Industrial and Engineering Chemistry Research, 2007, 46(8):2438-2444.
[13]趙嬌, 趙蕾. 一株促生拮抗木霉菌的鑒定[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 45(4): 86-89.
[14]李方正,唐亮,趙建文,等. 一株高效秸稈纖維素降解真菌的分離、鑒定及系統(tǒng)發(fā)育分析[J]. 山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 7: 5-8.
[15]葛龍,李波.屎腸球菌在飼用微生態(tài)制劑中的研究與應(yīng)用[J].飼料與畜牧, 2013,6:57-59.
[16]Marcussen H, Holm P E, Dalsgaard A. Food safety aspects of toxic element accumulation in fish from wastewaterfed ponds in Hanoi[J]. Trop. Med. Int. Health, 2007, 12(2):34-39.endprint
2結(jié)果與分析
2.1耐性菌株的馴化、篩選及穩(wěn)定性測定
在含不同鉛濃度的MRS固體培養(yǎng)基中對樣品進(jìn)行篩選,獲得耐鉛能力較強(qiáng)的菌株,再將耐鉛菌株在相同鉛濃度的培養(yǎng)基上進(jìn)行分離純化,最終得到8株優(yōu)勢耐鉛菌株JT1~JT8,其中JT1耐鉛濃度最高,達(dá)800 mg/L。經(jīng)過多次傳代培養(yǎng)后,該8株菌株的耐鉛性表現(xiàn)穩(wěn)定,未發(fā)生顯著變化,說明經(jīng)過多次傳代后沒有基因丟失,具有較高的、穩(wěn)定的重金屬耐受性。
2.2耐性菌株吸附鉛試驗(yàn)
不加菌的空白對照鉛的測定值為4.000 mg/ml,JT1~JT8菌株處理后鉛的測定值及吸附率見表2。由表2可以看出,與大腸桿菌相比,篩選馴化出的菌株對Pb2+具有一定的吸附效率,其中JT1吸附效率最高,為66.95%,具有一定的研究價(jià)值。
2.3JT1菌株P(guān)b2+吸附的影響因素
2.3.1pH值由圖1可知,在一定Pb2+濃度的溶液中,pH值較低時(shí),JT1菌體對Pb2+吸附率較低,但隨著pH值的升高,吸附率也升高,當(dāng)pH值上升到6.5時(shí),吸附率達(dá)到56.663%,pH值繼續(xù)升高,吸附率基本保持穩(wěn)定。因此,JT1菌株吸附重金屬鉛時(shí)的最佳pH值為6.5。
3討論
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2.2耐性菌株吸附鉛試驗(yàn)
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2.3JT1菌株P(guān)b2+吸附的影響因素
2.3.1pH值由圖1可知,在一定Pb2+濃度的溶液中,pH值較低時(shí),JT1菌體對Pb2+吸附率較低,但隨著pH值的升高,吸附率也升高,當(dāng)pH值上升到6.5時(shí),吸附率達(dá)到56.663%,pH值繼續(xù)升高,吸附率基本保持穩(wěn)定。因此,JT1菌株吸附重金屬鉛時(shí)的最佳pH值為6.5。
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