具脲酶抑制活性枯草芽孢杆菌菌株J530的筛选及其对家禽粪便氨减排效果

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hf2562
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家禽粪便产生的氨气不仅危害家禽和饲养人员的健康,也污染周边环境,对大气、土壤、水体都造成日益严重的危害。控制家禽粪便的氨排放对家禽养殖业的可持续发展和改善空气质量具有重要意义。本研究筛选氨氮高效利用并产脲酶抑制物质的芽孢杆菌,用于家禽粪便氨减排,为堆肥菌剂或微生物饲料添加剂的研制提供新菌源。以新鲜鸡粪为样品,利用硫酸铵为唯一氮源的培养基连续传代富集、分离芽孢杆菌,将分离得到的芽孢杆菌接种于已知铵氮含量的培养基中培养,从中筛选铵氮高效利用菌株;再将铵氮高效利用菌株接种尿素酚红培养基平板和尿素摇瓶培养基中培养,从中筛选不产脲酶的菌株;最后以大豆脲酶粗提液为参比,筛选对脲酶活性抑制率最高的菌株,并利用生理生化和分子生物学方法对其进行菌种鉴定。经铵氮富集培养后分离得到562个利用铵氮可良好生长的菌株,其中铵氮利用率在85%以上的菌株218个;从中筛选得到不产脲酶的菌株23个,继而筛选得到了 6个脲酶活性抑制率在50%以上的菌株。其中,J530菌株铵氮利用率为89.6%,其发酵上清液对大豆脲酶活性的抑制率最高,达到99.3%。经鉴定J530菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。以芽孢产量为指标,利用单因素试验和正交试验对J530菌株进行摇瓶发酵条件优化。优化后J530的最优发酵条件为玉米粉1.5%、黄豆饼粉1.5%、MgSO4·7H2O 0.3%、Na2HPO4 0.2%、KH2PO4 0.2%、发酵时间 36 h、装液量 50 mL/250 mL、初始pH 8.0、接种量4.0%、培养温度37℃、摇床转速150 r/min。优化后J530菌株摇瓶发酵液的芽孢浓度(7.30×109 cfu/mL)较优化前(3.27×108 cfu/mL)提高了 21.32倍(P<0.01)。为探究J530菌剂对鸡粪便氨减排相关指标的影响,将制备好的J530菌剂接种新鲜肉鸡粪便,30℃培养5 d,测定鸡粪便pH值、芽孢杆菌数量、脲酶活性、氨气释放量及氨氮、尿素、尿酸、总氮等含量。试验表明,肉鸡粪便体外接种J530菌剂5 d后,试验组粪便的pH值比对照组降低1.35(P<0.05)、芽孢杆菌数量提高了 60.29倍(P<0.01)、脲酶活性降低80.78%(P<0.01)、5 d氨气释放量减少67.78%(P<0.01)、氨氮含量降低48.57%(P<0.01)、尿素、尿酸和总氮含量分别提高了 24.79%(P<0.05)、0.91%(P>0.05)和 8.53%(P>0.05)。为探究J530菌剂作为饲料添加剂的应用效果,选取20日龄的红玉d380肉鸡共90只,分为3组,每组30只,对照组饲喂基础日粮,试验组1和试验组2在基础日粮中分别添加0.1%和1.0%的J530菌剂,饲喂试验共25 d。于0、2、4、6、8、10、15、20、25 d测定各组肉鸡粪便pH、芽孢杆菌数量、脲酶活性、氨态氮含量、氨气释放量、尿素氮、尿酸含量等指标;在试验期满静脉采血后测定血氨、血清中尿素氮、尿酸含量。结果表明,在0-6 d的饲喂期间,两个试验组粪便中各参数与对照组的差异逐渐增大,第8d达到最大,之后其差异趋于稳定。第8-25d试验组1肉鸡的粪便与对照组相比平均pH值降低了 0.58(P<0.05),芽孢杆菌数量提高了 101.72%(P<0.01),脲酶活性、氨态氮含量和24 h氨气释放量等平均值分别降低了 60.14%(P<0.01)、27.04%(P<0.01)和38.42%(P<0.01),尿素氮和尿酸的平均含量分别提高了 39.13%(P<0.01)和2.56%(P>0.05);第8-25 d试验组2肉鸡的粪便与对照组相比平均pH值降低了 0.61(P<0.05),平均芽孢杆菌数量提高了 99.12%(P<0.01),脲酶活性、氨态氮含量和24 h氨气释放量等平均值分别降低了 64.01%(P<0.01)、30.94%(P<0.01)和38.08%(P<0.01),尿素氮和尿酸的平均含量分别提高了 41.00%(P<0.01),和1.61%(P>0.05)。试验结束时,试验组1粪便中芽孢杆菌和乳酸杆菌的数量较对照组分别提高了 87.69%(P<0.01)和12.27%(P<0.05),大肠杆菌和沙门氏菌数量分别降低了 9.65%(P<0.05)和13.95%(P<0.05);试验组2粪便中芽孢杆菌和乳酸杆菌数量较对照组分别提高了 89.63%(P<0.01)和11.62%(P<0.05),大肠杆菌和沙门氏菌分别降低了 10.03%(P<0.05)和15.06%(P<0.05)。试验组1血清中的尿素氮、尿酸和血氨的平均含量与对照组相比分别降低了 9.76%(P<0.05)、1.10%(P>0.05)和41.98%(P<0.01);试验组2尿素氮和血氨平均含量与对照组相比降低了 11.38%(P<0.05)和47.79%(P<0.01),血清中尿酸平均含量升高了 0.50%(P>0.05)。但试验组1和试验组2在以上参数中均没有显著差异,提示菌剂添加量只需0.1%。综上,J530菌剂作为饲料添加剂用于家禽养殖业具有氨减排效果的同时,还可显著降低血清尿素氮和血氨,有利于家禽健康、提高家禽的生长性能。本研究为J530的进一步应用提供了试验依据。
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