全 文 :书高寒草甸魏斯氏乳酸菌的分离鉴定及理化特性研究
杨杨1,石超2,郭旭生2,3
(1.兰州大学草地农业科技学院 草地农业生态系统国家重点实验室,甘肃 兰州730020;2.兰州大学生命科学学院 草地农业生态系统
国家重点实验室,甘肃 兰州730000;3.兰州大学青藏高原生态系统管理国际中心,甘肃 兰州730000)
摘要:本试验对青藏高原藏北嵩草附着乳酸菌进行了分离培养,并利用传统培养法和16SrRNA序列分析对分离
乳酸菌进行了鉴定,以期探讨高寒地区乳酸菌的发酵生物学特性并分离筛选优良发酵乳酸菌。试验共分离得到17
株乳酸菌,其中有6株菌为食窦魏斯氏乳酸菌(犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮狅狀犳狌狊犪),其余均为融合魏斯氏乳酸菌(犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮犻犫犪狉
犻犪)。分离出的融合魏斯氏乳酸菌菌株均能在4℃条件下生长,其中有5个菌株能在pH值为3的培养基中生长,且
分离的食窦魏斯氏乳酸菌均能利用半乳糖,10株融合魏斯氏菌均能够发酵利用阿拉伯糖。体现出高寒地区分离出
的融合魏斯氏乳酸菌菌株具有耐低温,耐酸性强和发酵利用碳源广泛的特征。
关键词:乳酸菌;分离;鉴定;高寒草甸
中图分类号:S812.3 文献标识码:A 文章编号:10045759(2014)01026610
犇犗犐:10.11686/cyxb20140132
草地畜牧业作为青藏高原传统的基础产业在其经济发展中具有重要的地位,也是青藏高原今后经济发展的
支柱产业之一。但是,长期以来天然草地饲草料供给的季节性不平衡,严重制约着青藏高原草地畜牧业的高效发
展,加之长期的超载过牧,草地退化,使草畜矛盾日益突出[13]。通过人工种草和天然草地打草来制作青贮饲料,
将是解决高寒草地畜牧业冬春季节饲草料严重不足的有效措施之一。乳酸菌在饲料工业中,尤其在青贮饲料的
制备领域中有着重要的作用。在很多国家特别是欧美等发达国家已经对乳酸菌在青贮饲料制备中的应用进行了
大量而深入的研究。其研究内容主要包括性状优良乳酸菌的筛选,乳酸菌对青贮饲料发酵品质的影响,添加乳酸
菌的青贮饲料对奶牛采食量的影响以及乳酸菌对青贮饲料二次发酵的抑制作用等[4]。而在用于饲料青贮的乳酸
菌的筛选及其对青贮饲料发酵品质影响的基础应用研究、产品开发等方面日本和欧美国家处于领先地位,但我国
乳酸菌在青贮饲料中的研究主要是利用国外商品化的乳酸菌制剂进行试验[56],对具有自主知识产权的乳酸菌制
剂的研究与开发很少。然而,我国青藏高原地区的极端气候环境,使得传统商品化乳酸菌在该地区的应用受到了
限制,因为商品化乳酸菌制剂的适宜生长温度通常为20~25℃。因此,发掘利用高寒地区乡土乳酸菌种质资源,
对于在该地区制作青贮饲料具有重要的意义。
近几年,有关青藏高原乳酸菌的多样性与种质资源的研究,逐渐引起了国内外学者的关注,这方面的研究主
要涉及食品学科并集中于高原传统发酵乳制品中乳酸菌的分离与鉴定[713]。国内有关牧草中天然附着乳酸菌分
离鉴定及其在青贮饲料中的筛选研究与应用方面起步较晚,最近几年才开始有报道[4,1416],而且关于青藏高原高
寒地区牧草中附着乳酸菌的研究还无人涉及,只有相关研究表明,在我国高寒地区高海拔、低温和缺氧的极端环
境中进行牧草青贮时能够得到优质的青贮饲料。青贮饲料色绿,酸香味浓,适口性好,几乎没有二次发酵的现
象[1718]。这说明在我国青藏高原高寒地区依然存在着能够在极端环境中发酵饲料的特殊乳酸菌菌群。在西藏高
寒地区,以藏北嵩草(犓狅犫狉犲狊犻犪犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻)为优势种的草地型是全区高寒沼泽化草甸亚类草地中分布范围广、面
积大、牧草饲用价值较高的草地型[1920]。因此,本试验以藏北嵩草为原料,对其附着乳酸菌进行分离、鉴定和生物
学特性研究,为筛选青藏高原青贮饲料用优良乳酸菌种质资源提供科学依据。
266-275
2014年2月
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第23卷 第1期
Vol.23,No.1
收稿日期:20120217;改回日期:20120428
基金项目:国家自然科学基金(31272486)资助。
作者简介:杨杨(1987),女,甘肃兰州人,硕士。
通讯作者。Email:guoxsh07@lzu.edu.cn
1 材料与方法
1.1 样品采集
用于分离乳酸菌的试验样品藏北嵩草于2010年7月初分别采自西藏纳木错高寒草甸草地 (海拔5100m;东
经90°42′,北纬29°58′);那曲古露镇高寒草甸(海拔4582m;东经91°37′,北纬30°50′);堆龙德庆的高寒草甸(海
拔3980m;东经90°49′,北纬29°57′)。样品采集地点的气候属于高山亚寒带半干旱季风气候。试验地堆龙德庆
乡年均降雨量为444mm,年均气温7℃,年平均日照时数3000h;纳木错采样区年平均温度-0.6℃,年降雨量
456.8mm,年最高温在7月份,为14.6℃,该地区日照时数2880h;样品采集点古露镇年平均气温-1.3℃,年内
最高温度在7月份,为9.1℃,年平均降雨量为421.9mm,该地区年平均日照时数为2846h。样品采集地点牧草
生长期为5月中旬至9月底,土壤类型均为高山草甸土。每个采样点设置10个1m×1m样本框分别进行采样。
牧草样品剪取后,装入塑料袋,冰盒中冷藏,带回实验室,-20℃保存,以备附着微生物检测。
1.2 培养基
试验用培养基参考凌代文[21]的方法配制。
葡萄糖酵母蛋白胨(GYP)培养基:蛋白胨2g,酵母提取物5g,葡萄糖10g,吐温-800.25g,MgSO4·
7H2O0.1g,MnSO40.1g,FeSO40.1g,NaCl5g,CaCO35g,加蒸馏水至1000mL,调pH6.8,121℃灭菌15
min。
MRS培养基:蛋白胨10g,牛肉膏10g,酵母提取物5g,葡萄糖20g,K2HPO45g,柠檬酸铵2g,乙酸钠5
g,MgSO4·7H2O0.58g,吐温-801mL,MnSO40.25g,CaCO320g,琼脂粉20g,加蒸馏水至1000mL,调
pH6.2~6.4,121℃灭菌15min。不加琼脂粉即可得到 MRS培养液。
PYG培养基:PY基础培养液内加入1.0g葡萄糖。PY基础培养基为蛋白胨0.5g,胰酶解酪朊0.5g,酵母
提取物1.0g,盐溶液4.0mL,蒸馏水100mL。其中盐溶液为无水氯化钙0.2g,MgSO4·7H2O0.48g,磷酸氢
二钾1.0g,磷酸二氢钾1.0g,碳酸氢钠10.0g,氯化钠2.0g,蒸馏水1000mL。
1.3 乳酸菌的分离与纯化
在无菌室中,将嵩草样品剪成1cm左右的短段,并称取10g分别置装有90mL灭菌生理盐水的三角瓶中,
常温摇床4~6h。用已灭菌的生理盐水适当稀释,选2个稀释度,每个稀释度取0.1mL菌种稀释液滴到GYP
(含有碳酸钙)平板上,用涂布棒将其涂布均匀后,将平板在37℃厌氧培养48h。之后,根据菌落的颜色、大小、光
泽、透明程度等,挑取有透明圈的单菌落,进行革兰氏染色、油镜镜检和过氧化氢酶试验,凡是革兰氏染色阳性、过
氧化氢酶阴性的菌株疑似其为乳酸菌并以划线的方式在 MRS培养基上继续分离纯化培养2次。将纯化后的菌
株接种到 MRS斜面培养基上培养后,在4℃条件下保存备用。
1.4 菌种鉴定
1.4.1 属的鉴定 按照凌代文[21]、杨洁彬等[22]、东秀珠和蔡妙英[23]介绍的方法,将所有革兰氏阳性,过氧化氢
酶试验阴性的分离菌株初步鉴定为乳酸菌。之后根据菌种的形态学特征将其分为杆菌和球菌,并根据凌代文[21]
的方法进行乳酸菌属的初步鉴定试验。
1.4.2 种的鉴定 乳酸菌种的鉴定参考凌代文[21]的方法。通过糖发酵试验进行乳酸菌种的鉴定,采用杭州天
和生化有限公司提供的糖发酵试剂盒。具体方法按照试剂盒的说明进行。
1.4.3 乳酸菌的16SrRNA 序列测定 分离的乳酸菌在 MRS培养基中培养8h后进一步纯化并进行菌株
DNA的提取。DNA提取试剂盒由天根生化试剂(北京)有限公司提供。DNA的提取及纯化按照试剂盒使用方
法进行。分离单菌 DNA 做模板,采用引物57F:5′AGTTTGATCCTGGCTCAG3′和205R:5′CTTGT
TACGACTTCACCC3′进行PCR扩增;反应系为(50μL):DNA模板2μL,57F1μL,205R1μL,2×Master
Mix25μL,ddH2O21μL。反应程序为:94℃30min;94℃30s,60~50℃,30s(每个循环降1℃),72℃1.5
min,10个循环;94℃30s,50℃30s,72℃1.5min,30个循环;72℃5min。PCR纯化产物进行测序(北京博迈德
科技发展有限公司)。
762第23卷第1期 草业学报2014年
1.5 生长特性检测
1.5.1 乳酸菌生长速率的测定 用待测菌株的培养液,以相同的接种量(0.1mL)接入 MRS液体培养基中,于
30℃厌氧培养箱中培养24h,每隔2h取样品,用紫外可见分光光度计(日立,U2910)以培养基为空白,在波长
620nm下立即测定样品的吸光度值,并按照下列公式计算菌株的生长速率。
菌株的生长速率=液体培养基各时间点的OD值-液体培养基的起始OD值。
1.5.2 乳酸菌产酸速率测定 将待测菌液分别接种于 MRS液体培养基中,于30℃厌氧培养箱中培养24h,每
隔2h取样品,用pH计(上海精科,PHS3C)检测培养液pH值,并按照下列公式计算菌株的产酸速率。
产酸速率=培养基中起始pH-各时间点pH。
1.5.3 不同温度条件下生长特性 将配制好的 MRS培养液以5mL量分装试管,121℃高压灭菌15min,将试
验菌株以相同的接种量(0.1mL)接入培养液中,摇匀,塞子封口,各设2个重复,温度为4℃放在冰箱中,10,15,
25,30℃放在恒温培养箱中,40,50,60℃的放在水浴锅中分别培养,其中4℃培养14d,40,50和60℃培养7d,其
余培养2d,观察菌株的生长情况。
1.5.4 不同pH条件下生长特性 所用培养基是将MRS培养液用盐酸或氢氧化钠调pH至所需酸碱度,即pH
分别为3,4,4.5,5,6,7,8,9,9.5的9种 MRS液体培养基,同上步骤,将试验菌株的培养液,以相同的接种量
(0.1mL)接入装有已灭菌培养基中,各设2个重复,置于37℃恒温培养箱培养2d后,观察菌株的耐酸碱能力。
1.6 数据统计分析
不同乳酸菌菌株生长速率及产酸速率利用SPSS19.0进行单因素方差分析和多重比较。根据乳酸菌的16S
rDNA序列,在Genbank中进行比对,分析相似性。乳酸菌16SrRNA序列用 MEGA5.0中的ClustalW 对最
近类群的序列进行多重比较分析,并通过该软件的邻近法(NeighborJoining)构建系统发育树,分支聚类的稳定
性用Bootstrap方法进行100次随机重复取样评价[13]。
2 结果与分析
2.1 藏北嵩草分离魏斯氏乳酸菌的16SrRNA基因序列分析
采用16SrRNA测序结果表明(表1),从西藏德庆、那曲古露和纳木错高寒草甸藏北嵩草中共分离出17株
魏斯氏乳酸菌。其中从德庆、那曲古露及纳木错藏北嵩草中各分离出9,3及5株菌。这些菌种属于魏斯氏乳酸
菌的2个种,即食窦魏斯氏乳酸菌(犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮犻犫犪狉犻犪)和融合魏斯氏乳酸菌(犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮狅狀犳狌狊犪);而且有10个菌
株与Genbank中的标准菌株食窦魏斯氏菌III59(犠.犮犻犫犪狉犻犪III59)和融合魏斯氏菌JCM1093(犠.犮狅狀犳狌狊犪
JCM1093)的相似率均为99%。通过进一步对2种魏斯氏乳酸菌菌种相似菌株的16SrRNA基因序列进行多重
比较分析和系统发育树的构建(图1),鉴定出所分离的17株魏斯氏乳酸菌菌株有6株为食窦魏斯氏乳酸菌,11
株为融合魏斯氏乳酸菌菌株。
2.2 藏北嵩草分离魏斯氏乳酸菌的生长特性
不同海拔地区藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌的生长特征见表2。从分离菌株在不同温度的生长情况来看,这
些菌株均能够在4和10℃生长。在不同pH值条件下的生长情况表明,菌株D7,D9 和N2,N3,N4 能在pH值为
3的条件下生长,而且大多数菌株能在pH值为4~9.5的范围内生长。
分离乳酸菌的糖发酵试验结果见表3。从表3看出,除了菌株N2 外,所有的菌株都发酵阿拉伯糖。发酵半
乳糖的结果表明,有15个魏斯氏菌株可发酵利用半乳糖,而菌株D2 和D7 为可变的反应。所有的菌株均能利用
纤维二糖,麦芽糖,果糖,蜜二糖和蔗糖。菌株D4,G3,以及N2~N5 均能发酵核糖,而菌株D1,D2 和D9 不利用核
糖,其余菌株为可变的反应;从利用棉籽糖的情况来看,菌株D6,N1,N2,N3 不发酵棉籽糖。根据魏斯氏乳酸菌
的糖发酵鉴定方法,食窦魏斯氏乳酸菌发酵阿拉伯糖,不发酵半乳糖和木糖。但本试验中所分离菌株的糖发酵试
验结果表明,只有菌株D7 利用半乳糖为可变反应,其余5株食窦魏斯氏乳酸菌(D3,D8,D9,N1,N3,N4)均能发酵
利用半乳糖。而16SrRNA序列分析结果表明,菌株D2,D4,D5,D6 及G1,G2 和N2,N3 与融合魏斯氏乳酸菌的
相似性均为100%,并结合系统发育分析结果(图1),菌株D1,D8 和G2 均为融合魏斯氏乳酸菌。
862 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.1
表1 藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌菌株的16犛狉犚犖犃基因序列分析结果
犜犪犫犾犲1 犚犲狊狌犾狋狊狅犳16犛狉犚犖犃犵犲狀犲狊犲狇狌犲狀犮犲狊狅犳狊狋狉犪犻狀犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
菌株及编号
Strainandnumber
基因库存取号
Accessionnumber
近源种
Closestrelatedstrain
与Genbank中近源种的相似性Similaritywith
theclosestdescribedspeciesinGenbank(%)
D1 G758N8RT01S 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
D2 G75N1P3U01N 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
D3 G75UZ8Z6012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
D4 G75ZXK8Z012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
D5 G76369JP013 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
D6 G76701T5016 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
D7 G76A8ZSF012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
D8 G76CD5YY016 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
D9 G76F1F7C012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
G1 G76JXYZM01N 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
G2 G76MYCFE01S 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
G3 G76RMJ9M013 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
N1 G76URB2P012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
N2 G76XJTVC013 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
N3 G770JMJG016 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
N4 G772N1Y2012 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 99
食窦魏斯氏菌III59犠.犮犻犫犪狉犻犪III59 99
N5 G775D1JZ013 融合魏斯氏菌JCM1093犠.犮狅狀犳狌狊犪JCM1093 100
注:D1~D9,德庆藏北嵩草分离的魏斯氏乳酸菌;G1~G3,那曲古露藏北嵩草分离的魏斯氏乳酸菌;N1~N5,纳木错藏北嵩草分离的乳酸菌。
Note:D1-D9,犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing;G1-G3,犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inGuluofNaqu;
N1-N5,犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inNamucuo.
2.3 藏北嵩草分离魏斯氏乳酸菌的产酸及生长特性
藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌的产酸速率见表4。17株魏斯氏乳酸菌培养6h后,菌株D4 的产酸速率最快,
其培养基中pH比起始培养基的pH下降了1.38,且显著高于其他菌株的产酸速率(犘<0.05)。培养12h后,菌
株G1 培养基中的pH最低,比起始pH降低了2.09,且显著高于其他菌株的产酸速率(犘<0.05)。培养18h后,
菌株N1 培养基中的pH最低,显著高于其他菌株的产酸速率(犘<0.05),且比起始pH降低2.46。同时,该菌株
在培养24h后,其产酸速率也最大。
不同菌株的生长速率结果见表5。从表5可以看出,分离的魏斯氏乳酸菌在培养6h后,菌株D4,G1 和N2
的繁殖速率最快,其培养基中细胞的浓度(OD值)显著高于其他菌株(犘<0.05)。培养12h后,菌株G1 的生长
速率最快,且其培养基中的细胞浓度显著高于其他菌株(犘<0.05)。这一结果与产酸速率结果一致。在各菌株
培养18h后,菌株D1 和G2 的培养基中细胞浓度最大,菌株D4,N1 和N4 的浓度次之。而培养24h后,菌株D6
的生长速率最大,且显著高于其他菌株(犘<0.05),而菌株G2 培养基中的浓度次之。
962第23卷第1期 草业学报2014年
图1 藏北嵩草分离魏斯氏乳酸菌的系统发育分析
犉犻犵.1 犜犺犲狆犺狔犾狅犵犲狀犲狋犻犮犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳狋犺犲犠犲犻狊狊犲犾犾犪犾犪犮狋犻犮犪犮犻犱犫犪犮狋犲狉犻犪犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
图中D,G,N分别代表从德庆,那曲古露及纳木错藏北嵩草分离出的魏斯氏乳酸菌;括号中的字母数字表示该菌株的编号;树枝中的数字表示
bootstrap验证中该树枝可信度的百分数;标尺表示0.5%的序列差异度。D,G,andNrepresentstrainsisolatedfromDeqing,GuluandNamucuo,
respectively;letterwithnumbersinbracketsrepresentstrainnumbers;numbersintreebranchrepresentpercentageofconfidenceforeachbranch;
scalerepresent0.5%ofdifferenceinsequence.
3 讨论
魏斯菌属(犠犲犻狊狊犲犾犾犪)是1993年Colins等提议建立的一个新菌属,目前至少由12个菌种组成[24]。该乳酸
菌不形成芽孢,无动力的革兰阳性球菌或球杆菌,呈单个、成双或短链状排列。这类乳酸菌广泛分布于发酵食物
(如腊肠、泡菜)、土壤等,多数菌种在植物发酵中起重要作用[24]。在青贮饲料中报道的魏斯氏菌主要为类肠膜魏
斯菌(犠.狆犪狉犪犿犲狊犲狀狋犲狉狅犻犱犲狊),并在青贮饲料发酵初期起重要作用,但研究表明这类乳酸菌在提高青贮饲料品质
方面作用较小[25]。
072 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.1
表2 藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌在不同温度和狆犎条件下的生长特性
犜犪犫犾犲2 犌狉狅狑狋犺狆狉狅犳犻犾犲狊狅犳犠犲犻狊狊犲犾犾犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲犪狀犱狆犎
项目
Item
菌株
Strain
不同温度Differenttemperature(℃)
4 10 15 25 30 40 50 60
德庆藏北嵩草附着魏斯氏乳酸
菌 犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strains isolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing
D1 ++ +++ ++ +++ +++ - - ++
D2 ++ +++ ++ +++ +++ w - +
D3 ++ +++ +++ +++ +++ ++ - +
D4 + +++ ++ +++ +++ + - +
D5 + ++ +++ +++ ++ w - +
D6 ++ ++ ++ +++ +++ ++ - +
D7 ++ +++ ++ +++ +++ +++ - +
D8 + +++ ++ +++ +++ + - +
D9 + +++ ++ +++ +++ + - +
那曲古露藏北嵩草附着魏斯氏
乳酸菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inGulu
G1 + +++ + +++ w w ++ +
G2 + +++ + +++ w w - +
G3 + +++ ++ +++ ++ ++ - +
纳木错藏北嵩草附着魏斯氏乳
酸菌 犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inNamucuo
N1 ++ +++ w +++ +++ w - +
N2 + w - +++ +++ + - +
N3 ++ +++ ++ +++ +++ + - +
N4 +++ +++ ++ +++ +++ w - w
N5 + +++ + +++ +++ w - +
项目
Item
菌株
Strain
不同pHDifferentpH
3 4 4.5 5 6~7 8 9 9.5
德庆藏北嵩草附着魏斯氏乳酸
菌 犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strains isolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing
D1 - ++ ++ +++ +++ +++ ++ +
D2 - + ++ +++ +++ +++ - -
D3 - w - ++ +++ +++ + +
D4 - + ++ +++ +++ +++ + +
D5 - w + ++ +++ +++ ++ ++
D6 - ++ ++ +++ +++ +++ + +
D7 + ++ +++ ++ +++ +++ + +
D8 - + + +++ +++ +++ + +
D9 + ++ ++ +++ +++ +++ + +
那曲古露藏北嵩草附着魏斯氏
乳酸菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inGulu
G1 - ++ ++ +++ +++ +++ + +
G2 - w w +++ +++ +++ + +
G3 - + ++ +++ +++ +++ + w
纳木错藏北嵩草附着魏斯氏乳
酸菌 犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolated
from犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inNamucuo
N1 - ++ ++ +++ +++ + + +
N2 + w + +++ ++ + + +
N3 + ++ ++ +++ +++ + ++ +
N4 + ++ + +++ +++ ++ + +
N5 - + ++ +++ +++ + ++ +
注:“+”生长,“++”生长较好,“+++”生长良好,“-”不生长;“w”微弱生长。
Note:“+”growth,“++”growthwel,“+++”growthverywel,“-”nongrowth,“w”growthweakly.
172第23卷第1期 草业学报2014年
表3 藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌的糖发酵特性
犜犪犫犾犲3 犛狌犵犪狉犳犲狉犿犲狀狋犪狋犻狅狀狆狉狅犳犻犾犲狊狅犳犠犲犻狊狊犲犾犾犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
项目Item
德庆藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌
犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom
犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing
D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9
那曲古露藏北嵩草附着魏斯
氏乳酸菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strains
isolatedfrom犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
inGuluofNaqu
G1 G2 G3
纳木错藏北嵩草附着魏斯
氏乳酸菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strains
isolatedfrom犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
inNamucuo
N1 N2 N3 N4 N5
阿拉伯糖Arabinose + + + + + + + + + + + + + - + + +
D核糖DRibose - - + d d d d d - d d + d + + + +
甘露糖 Mannose + + + + + + + - + + + + + + + + +
鼠李糖 Rhamnose - - - - - - - + - - - - - - - - -
棉籽糖Raffinose + + + + + - + + + + + + - - - + +
果糖Fructose + + + + + + + + + + + + + + + + +
半乳糖Galactose + d + + + + d + + + + + + + + + +
密二糖 Melibiose + + + + + + + + + + + + + + + + +
苦杏仁苷Amygdalin + + + + + + + + + + + + + + + + +
乳糖Lactose + - d d + + - - + d - - + + + + -
葡萄糖Glucose + + + + + + + + + + + + + + + + +
葡萄糖酸盐Gluconate - - - - - - - - - - - - - - - - -
七叶苷Esculin + + + + d + + + + + + d + d + + +
纤维二糖Celobiose + + + + + + + + + + + + + + + + +
麦芽糖 Maltose + + + + + + + + + + + + + + + + +
甘露醇 Mannitol + + + + + + + + + + + + + + + + +
水杨苷Salicin + + + + + + + + + + + + + + + + +
山梨醇Sorbitol + - + + - + - - - - d - - - + - d
蔗糖Sucrose + + + + + + + + + + + + + + + + +
精氨酸水解NH3fromarginine+ + + + + + + + + + + + + + + + +
注:“+”90%菌株为阳性;“-”90%菌株为阴性;“d”可变的反应。
Note:“+”90%ofthestrainsarepositive;“-”90%ofthestrainsarenegative;“d”variable.
魏斯菌属细菌可分离于多种来源。但在高寒极端环境中分离的魏斯氏乳酸菌还未见报道。本研究从高寒地
区藏嵩草中分离的魏斯氏乳酸菌,通过16SrRNA序列分析表明,主要为食窦魏斯氏乳酸菌和融合魏斯氏乳酸
菌。从目前的研究资料来看,仅见这2种菌分离于人类或其他动物的报道[2627]。研究表明,这2种菌很难从形态
特征及菌落特征方面区别;食窦魏斯氏菌发酵阿拉伯糖,不发酵半乳糖和木糖,可区别于融合魏斯氏菌[24],因为
融合魏斯氏菌不发酵阿拉伯糖、蜜二糖和棉籽糖,但发酵半乳糖、纤维二糖、麦芽糖、核糖等[21]。但本试验的研究
结果表明,从藏嵩草中分离的融合魏斯氏菌除了菌株N2 外,其他菌株菌发酵阿拉伯糖,而且分离鉴定的食窦魏
斯氏乳酸菌均能利用半乳糖。这可能是高寒环境中魏斯氏乳酸菌对碳源的利用比其他环境中分离出的菌种更具
有广泛性。
由于青藏高原高寒环境的特殊性,从藏嵩草中分离的乳酸菌能够在4℃的条件下生长,而且在10℃时生长活
力旺盛,体现出高寒环境中分离出的乳酸菌对低温的适应特性。这对高寒低温条件下,应用分离出的耐低温乳酸
菌进行青贮饲料的发酵提供了保障和科学依据,对于低温环境中青贮饲料的调制具有重要的意义。另外,本试验
结果表明,菌株D7,D9 和N2,N3,N4 能在pH为3的条件下生长,体现出这些菌株具有强的耐酸性能力。从本试
验 分离出的17株融合魏斯氏乳酸菌的生长特性及产酸能力来看,菌株D4和G1分别在培养6和12h时,产酸
272 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.1
表4 藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌的产酸速率
犜犪犫犾犲4 犃犮犻犱狆狉狅犱狌犮狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳犠犲犻狊狊犲犾犾犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
项目
Item
菌株
Strain
时间 Time(h)
6 12 18 24
德庆藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌
犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strainsisolatedfrom 犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing
D1 0.30d 1.61d 2.17d 2.29e
D2 0.24e 1.59e 2.13e 2.29e
D3 0.13g 0.43i 2.24c 2.30e
D4 1.38a 1.88b 2.21cd 2.40c
D5 0.28d 1.58e 2.25c 2.36d
D6 0.31d 1.84b 2.23c 2.29e
D7 0.17f 1.29g 2.02f 2.15h
D8 0.21e 1.63d 2.04f 2.19g
D9 0.07h 1.48f 1.87h 1.98j
那曲古露藏北嵩草附着魏斯氏乳酸
菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inGulu
G1 0.57b 2.09a 2.12e 2.18g
G2 0.07h 1.33g 1.80h 1.92k
G3 0.07h 1.56e 1.84h 1.92k
纳木错藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌
犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strainsisolatedfrom 犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inNamucuo
N1 0.22e 1.76c 2.46a 2.65a
N2 0.35c 0.62h 1.95g 2.26f
N3 0.07h 0.69h 2.04f 2.08i
N4 0.24e 1.72c 2.31b 2.43b
N5 0.16f 1.56e 2.17d 2.26f
SE 0.05 0.08 0.03 0.03
注:同列数据不同字母表示差异显著(犘<0.05)。SE,标准误差。下同。
Note:Meanswithdifferentlettersinthesamecolumnaresignificantlydifferent(犘<0.05);SE,standarderror.Thesamebelow.
表5 藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌的生长速率
犜犪犫犾犲5 犌狉狅狑狋犺狉犪狋犲狅犳犠犲犻狊狊犲犾犾犪狊狋狉犪犻狀狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿犓.犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻
项目
Item
菌株
Strain
时间 Time(h)
6 12 18 24
德庆藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌
犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strainsisolatedfrom 犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inDeqing
D1 0.04d 1.64i 2.06a 2.09c
D2 0.14cd 1.55j 1.91d 1.94h
D3 0.04d 0.14p 1.98c 1.99e
D4 0.91a 1.95d 2.02b 2.01d
D5 0.07d 2.02b 1.87ef 1.88l
D6 0.12cd 1.98c 1.84gh 2.18a
D7 0.09d 1.09m 1.72i 1.87l
D8 0.03d 1.93e 1.82h 1.88l
D9 0.51bc 1.71g 1.93d 1.92j
那曲古露藏北嵩草附着魏斯氏乳酸
菌犠犲犻狊狊犲犾犾犪strainsisolatedfrom犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inGuluofNaqu
G1 0.82ab 2.06a 1.90de 1.93i
G2 0.09d 1.37l 2.05ab 2.12b
G3 0.04d 1.65h 1.69j 1.88l
纳木错藏北嵩草附着魏斯氏乳酸菌
犠犲犻狊狊犲犾犾犪 strainsisolatedfrom 犓.
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻inNamucuo
N1 0.13cd 1.92f 1.99bc 1.95g
N2 0.90a 0.46o 1.51k 1.97f
N3 0.03d 0.66n 1.86f 1.90k
N4 0.18cd 1.93e 1.99bc 1.99e
N5 0.07d 1.53k 1.87ef 1.87l
SE 0.06 0.09 0.02 0.01
372第23卷第1期 草业学报2014年
速率显著高于其他菌株,可作为饲料青贮时,青贮饲料发酵启动菌株的备选菌株。而菌株N1 在培养18至24h
后,其产酸速率均显著高于其他菌株。这一特性将对青贮饲料后续发酵起到重要的作用。上述菌株的产酸速率
特性,可为青贮饲料发酵菌株的科学合理配伍提供依据。而从生长速率来看,所分离的菌株与其产酸能力并不对
应。说明生长速率快的菌株,其产酸能力不一定强。为此,在筛选饲料青贮用乳酸菌菌株时,应以产酸速率为依
据。
4 结论
本试验首次报道了从牧草(高寒藏北嵩草)中分离出魏斯氏乳酸菌。分离出的融合魏斯氏乳酸菌菌株具有耐
低温,耐酸性强,发酵碳源广泛的特征。这一结果对于今后在我国青藏高原高寒环境中分离具有特殊发酵性能的
乳酸菌以及利用这些乳酸菌菌株进行低温环境中青贮饲料的调制提供了重要的科学依据。本试验分离魏斯氏乳
酸菌菌株对青贮饲料发酵模式及品质的影响将做进一步研究。
参考文献:
[1] 尚占环,姬秋梅,多吉顿珠,等.西藏“一江两河地”农区草业发展探讨[J].草业科学,2009,26(8):141146.
[2] 赵景学,祁彪,多吉顿珠,等.短期围栏封育对藏北3类退化高寒草地群落特征的影响[J].草业科学,2011,28(1):5962.
[3] 李以康,冉飞,包苏科,等.高寒草甸矮嵩草对氮肥的生理响应[J].草业学报,2010,19(3):240244.
[4] 刘飞,杨丽杰,侯俊财,等.青贮饲料中的分离鉴定优良乳酸菌[J].江西饲料,2007,1:2225.
[5] 陈明霞,刘秦华,张建国.饲料稻新材料的特性及添加物对其青贮品质的影响[J].草业学报,2011,20(5):201206.
[6] 洪梅,刁其玉,姜成钢,等.布氏乳杆菌对青贮发酵及其效果的研究进展[J].草业学报,2011,20(5):266271.
[7] 陈芝兰,程池,马凯,等.西藏地区牦牛发酵乳制品中乳酸菌的分离与鉴定[J].食品科学,2008,29(12):408412.
[8] DuanYH,TanZF,WangYP,犲狋犪犾.IdentificationandcharacterizationoflacticacidbacteriaisolatedfromTibetanQula
cheese[J].JournalofGeneralandAppliedMicrobiology,2008,54(1):5160.
[9] YuJ,SunZH,LiuWJ.RapididentificationoflacticacidbacteriaisolatedfromhomemadefermentedmilkinTibet[J].
JournalofGeneralandAppliedMicrobiology,2009,55(3):181190.
[10] WuXH,LuoZ,YuL,犲狋犪犾.AsurveyoncompositionandmicrobiotaoffreshandfermentedyakmilkatdifferentTibetan
altitudes[J].DairyScience&Technology,2009,89(2):201209.
[11] ChenYF,SunTS,WangJC,犲狋犪犾.Comparisonofnutritionandmicrobiologicalcompositionsbetweentwotypesoffer
mentedmilkfromTibetinChina[J].InternationalJournalofFoodSciencesandNutrition,2009,60:243250.
[12] Airidengcaicike,ChenX,DuXH.Isolationandidentificationofcultivablelacticacidbacteriaintraditionalfermentedmilkof
TibetinChina[J].InternationalJournalofDairyTechnology,2010,63(3):437444.
[13] TanZF,PangHL,DuanYH,犲狋犪犾.16SribosomalDNAanalysisandcharacterizationoflacticacidbacteriaassociatedwith
traditionalTibetanQulacheesemadefromyakmilk[J].AnimalScienceJournal,2010,81(6):706713.
[14] 张大伟.乳酸菌的分离鉴定及其在玉米秸秆青贮中的应用[D].郑州:郑州大学,2007.
[15] 刘晗璐.禾本科牧草乳酸菌发现及发酵制品检测与动物生产性能影响研究[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2008.
[16] 赵子夫.乳酸菌的分离筛选及其对玉米青贮品质和有氧稳定性的影响[D].呼和浩特:内蒙古农业大学,2009.
[17] 张琳,德科加.青藏高原特种青贮牧草的品质评定试验[J].青海畜牧兽医,2007,1:1516.
[18] 李梦寒.藏东南乳酸菌青贮添加剂的研究与应用[D].拉萨:西藏大学,2009.
[19] 陈全功,张普金,王春喜.西藏那曲地区草地畜牧业资源[M].兰州:甘肃科学技术出版社,1991:2638.
[20] 吴海艳,马玉寿,董全民.黄河源区藏嵩草沼泽化草甸地上生物量及营养季节动态研究[J].草业科学,2009,26(1):812.
[21] 凌代文.乳酸菌分类鉴定及实验方法[M].北京:中国轻工业出版社,1999:125.
[22] 杨洁彬,郭兴华,凌代文.乳酸菌—生物学基础及应用[M].北京:中国轻工业出版社,1991:13.
[23] 东秀珠,蔡妙英.常见细菌系统鉴定手册[M].北京:科学出版社,2001.
[24] 李中华,段雄波.魏斯菌属细菌的分类与鉴定新进展[J].国际检验医学杂志,2006,27(8):721723.
[25] CaiYM,YoshimiB,MasuhiroO,犲狋犪犾.Influenceof犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊spp.fromaninoculantandof犠犲犻狊狊犲犾犾犪and犔犲狌犮狅狀狅狊狋狅犮
spp.fromforagecropsonsilagefermentation[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology,1998,64:29822987.
[26] OlanoA,ChuaJ,SchroederS,犲狋犪犾.犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮狅狀犳狌狊犪 (basonym:犔犪犮狋狅犫犪犮犻犾犾狌狊犮狅狀犳狌狊狌狊)bacteremia:acasereport[J].
472 ACTAPRATACULTURAESINICA(2014) Vol.23,No.1
JournalofClinicalMicrobiol,2001,39(4):16041607.
[27] FlahertyJD,LevettPN,DewhirstFE,犲狋犪犾.Fatalcaseofendocarditisdueto犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮狅狀犳狌狊犪[J].JournalofClinicalMi
crobiology,2003,41(5):22372239.
犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狕犪狋犻狅狀犪狀犱犻犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳犠犲犻狊狊犲犾犾犪狊狆犲犮犻犲狊犻狊狅犾犪狋犲犱犳狉狅犿
犓狅犫狉犲狊犻犪犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻犵狉狅狑犻狀犵犻狀犪犾狆犻狀犲犿犲犪犱狅狑狊
YANGYang1,SHIChao2,GUOXusheng2,3
(1.ColegeofPastoralAgricultureScienceandTechnology,StateKeyLaboratoryofGrasslandAgroecosystems,
LanzhouUniversity,Lanzhou730020,China;2.SchoolofLifeScience,LanzhouUniversity,StateKey
LaboratoryofGrasslandAgroecosystems,Lanzhou730000,China;3.InternationalCentrefor
TibetanPlateauEcosystemManagement,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Toisolateandscreenoptimallacticacidbacteria(LAB)inalpinezones,conventionalidentification
methodsand16SrRNAsequenceanalysiswereusedtoidentifyisolatedlacticacidbacteriaattachedto犓狅犫狉犲狊犻犪
犾犻狋狋犾犲犱犪犾犲犻intheQinghai-TibetanPlateau.Atotalnumberof17lacticacidbacterialstrainswereisolatedin
thisstudy,ofwhich6strainswereidentifiedas犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮狅狀犳狌狊犪and11strainsas犠犲犻狊狊犲犾犾犪犮犻犫犪狉犻犪.Theiso
latedstrainsgrewwelat4℃.From17strains,fivewereabletogrowatpH3.Withtheexceptionofone
strain,theother犠.犮狅狀犳狌狊犪strainscouldutilizearabinoseforfermentation,andal犠.犮犻犫犪狉犻犪couldferment
galactose.Thecharacteristicsof犠犲犻狊狊犲犾犾犪inalpinezonesincludedlowtemperatureresistance,highacidresist
anceandutilizationofawidevarietyofcarbonsourcesduringfermentation.
犓犲狔狑狅狉犱狊:lacticacidbacteria;isolation;identification;alp
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
inemeadow
《草业学报》2013年承蒙以下专家审稿,特此表示感谢
(以姓氏拼音为序)
安 渊 包爱科 毕玉芬 蔡青年 蔡体久 曹成有 曹志军 陈兵林 陈秀蓉 陈远学
程积民 崔国文 董召荣 段廷玉 多立安 樊明寿 冯虎元 傅 华 高 峰 高洪文
高 洁 高灵旺 高学文 郭继勋 郭旭生 郭彦军 郭振飞 郭正刚 韩烈保 韩清芳
韩新才 郝敦元 郝明德 郝正里 侯扶江 呼天明 胡小文 胡自治 黄季 简 恒
江海东 金 睴 李春俭 李春杰 李国旗 李辉信 李建龙 李 杰 李彦忠 李召虎
李镇清 李志华 李志坚 李志强 梁天刚 林惠龙 林晓飞 刘公社 刘建秀 刘玉民
刘志龙 刘志鹏 龙瑞军 陆 巍 吕和平 吕晓涛 毛培胜 毛胜勇 穆春生 南志标
潘远智 庞保平 彭 燕 蒲 训 强 胜 秦玉川 尚占环 邵 涛 沈禹颖 沈振西
司怀军 宋小玲 苏永中 苏 勇 孙 彦 孙志高 唐延林 田 江 田耀武 汪诗平
王成章 王 刚 王国祥 王 俊 王 王三根 王锁民 王晓娟 王新宇 王彦荣
王
!
文 王正文 王州飞 魏春雁 吴永成 辛国荣 邢 福 徐秉良 徐世健 杨洪兵
杨惠敏 杨晓光 杨允菲 杨志民 杨中艺 姚 青 姚 拓 姚 霞 于应文 于 卓
袁学军 翟保平 张吉宇 张金林 张金屯 张巨明 张克云 张世挺 张卫建 张新全
张堰铭 赵哈林 赵团结 赵 祥 赵志刚 周洪旭 周顺利 庄 苏
572第23卷第1期 草业学报2014年