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南方红豆杉球果内生益生菌的产酶特性研究

申报人：周烙珊 申报日期：2025-05-25

基本情况

2025年批次
南方红豆杉球果内生益生菌的产酶特性研究 学生申报
创新训练项目
工学
生物工程类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
益生菌能产生多种酶，用于微生物饲料添加剂，可以促进动物消化吸收。在微生物饲料添加剂中，它们通过改善肠道健康和提高营养利用率，增强动物免疫力，减少疾病发生。本项目拟从灌阳南方红豆杉球果中分离酵母、乳酸菌等益生菌，研究其产阿魏酸酯酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、蛋白酶等特性，为特色微生物饲料添加剂的研制及南方红豆杉资源的开发利用奠定基础。
无
主持国家自然科学基金1项、广西自然科学基金3项、企业横向项目4项，以主要参与人身份参加国家自然科学基金3项、广西自然科学基金4项。
拟从企业横向项目中划拨部分经费用于项目的开展
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
周烙珊 化学与生物工程学院 生物工程 2023 全面负责
侯艳秀 化学与生物工程学院 生物工程 2023 阿魏酸酯酶试验
曾甜甜 化学与生物工程学院 生物工程 2023 蛋白酶试验
祖萌茹菲 化学与生物工程学院 生物工程 2023 葡萄糖苷酶试验
韦敏婷 化学与生物工程学院 生物工程 2023 淀粉酶试验

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李海云 化学与生物工程学院 否

立项依据

益生菌在微生物饲料添加剂中的应用近年来越来越受到重视。益生菌应用于饲料添加剂不仅能够提高饲料的营养价值和消化吸收率，还能增强动物的免疫力，改善养殖环境，提高畜禽产品的品质，并且作为抗生素的替代品，减少对环境和动物健康的负面影响。目前市面上已有众多微生物饲料添加剂，但在稳定性、特色性方面仍有待加强，尤其是针对地方特色资源的利用方面亟待加强。在我国传统医学领域，《本草纲目》中记载红豆杉可用于治疗霍乱、伤寒等症。民间将红豆杉多用于紫消积、润燥、利尿、通经、消炎以及治疗多种肠道寄生虫病。桂林市灌阳县被誉为“中国南方红豆杉之乡”，红豆杉资源丰富，但对红豆杉叶、果等资源的开发利用力度不足。本项目拟从南方红豆杉球果中分离筛选适合饲用的益生菌，研究其产阿魏酸酯酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、蛋白酶等酶的特性，为新型特色微生物饲料添加剂的研制及基于红豆杉叶果的饲料研发奠定基础。
1、南方红豆杉内生益生菌的分离及产酶初筛
南方红豆杉针叶/球果经表面消毒后，无菌条件下研磨成浆，分别涂布于阿魏酸酯酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、蛋白酶筛选培养平板上，根据变色圈或透明圈的情况，筛选出待定菌株。
2、产酶内生益生菌的复筛
对筛选出的待定菌株，分别按乳酸菌和酵母菌的常规培养方法进行液体培养，根据阿魏酸酯酶、葡萄糖苷酶、淀粉酶、蛋白酶等酶活测定体系，采用光度法或HPLC等方法对目标菌株的产酶活力进行测定，确定产酶活力较强的菌株。
3、目标菌株的鉴定
采用形态学、生理生化及分子生物学等方法对目标菌株进行鉴定，确定菌株归属。
4、目标菌株的益生特性
为探讨目标菌株的可利用性，分别采用耐酸试验、耐胆盐试验、温度敏感试验、模拟胃液的耐受性试验、模拟肠液的耐受性试验、抗生素抗性试验、溶血试验、抑菌试验、抗氧化性能试验等探讨目标菌株的益生特性。
益生菌作为饲料添加剂在畜禽和水产养殖业中发挥着重要作用。它们通过产生有机酸、细菌素、糖蛋白、酶类和H2O2等抗菌物质来抑制有害微生物的生长。益生菌能够提高肠道酸度，抑制致病菌如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等的生长，同时促进肠道消化吸收，维护肠道生态平衡。此外，益生菌还能降低机体对胆固醇和甘油三酯的吸收，增加由胆固醇从头合成结合型胆汁酸的需求，进而降低体内胆固醇水平。阿魏酸酯酶在降解半纤维素之间、半纤维素与木质素之间相连的阿魏酸酯键中发挥重要作用，它广泛应用于食品、造纸、饲料、医药等领域。研究表明，通过诱变选育和发酵技术的研究，可以获得高产阿魏酸酯酶的菌株。例如，从实验室筛选到的菌株经过γ-射线诱变后，可以获得产酶较好、遗传性稳定的真菌c11，该菌种在液体深层发酵条件下，最高酶活可以达到178.46U/L。β-葡萄糖苷酶是纤维素酶的一种，能够水解烃基或芳香基与糖基原子团间的糖苷键，生成葡萄糖和相应的配基，具有重要的应用价值。益生菌如双歧杆菌属和乳酸杆菌属被报道具有产β-葡萄糖苷酶的能力。这些酶因菌株而异，表现出一定的种间差异性。例如，双歧杆菌中产β-葡萄糖苷酶能力较强的菌株B.lactis BB-12在MRS培养基中37℃培养18h后酶活高达20.10U/mg。蛋白酶是一类能够催化蛋白质中肽键水解的酶，具有特异性强、催化反应速度快、无污染等优点，在洗涤、食品加工、医药等行业大量应用。益生菌产生的蛋白酶可以显著改善肉品的嫩度、色泽和保水性。研究表明，从不同生态环境中分离出的微生物菌株具有产蛋白酶的能力，这些菌株的蛋白酶在酶学特性及用途上有较大差异。除了上述酶类，益生菌还能产生其他多种酶，如胆盐水解酶(BSH)，它在降胆固醇方面发挥着重要作用。BSH由同质四聚体组成，其中含有316～328个氨基酸的相同单体，平均分子量约为37 kDa。此外，益生菌还能产生维生素和酶类（如蛋白酶、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶和β-半乳糖酶等）促进肠道消化吸收。这些酶类在提高动物生产性能和健康水平方面发挥着重要作用。

参考文献：
1. 韩婷，程钢，刘莹，黄文. β-葡萄糖苷酶以及益生菌生物转化大豆异黄酮糖苷的研究进展[J]. 食品科学，2010, 31(09): 333-337.
2. Contesini F J, Melo R R, Sato H H. An overview of _Bacillus_ proteases: From production to application[J]. Critical Reviews in Biotechnology, 2018, 38(3): 321−334.
3. Dos Santos Aguilar J G, Sato H H. Microbial proteases: Production and application in obtaining protein hydrolysates[J]. Food Research International, 2018, 103: 253−262.
4. 岳林芳，成立新，李蕴华，凤英，高爱武，乔健敏，王志铭，于朝晖，宝华. 益生菌在反刍动物生产中应用的研究进展[J]. 畜牧与饲料科学，2019, 40(9): 54-62.
5. 刘莎莎，李华，石庆华，等. 大麦芽阿魏酸酯酶的分离纯化及其部分酶学性质的测定[J]. 中国畜牧兽医，2010(1): 28-31.
6. 王丽，孙钦栋，王贺祥. 阿魏酸酯酶的研究与应用进展[J]. 山东农业大学学报（自然科学版）, 2016, 47(4): 628-635.
7. 阿热爱·巴合提，武瑞赟，肖梦圆，等. 益生菌的生理功能及作用机理研究进展[J]. 食品与发酵工业，2020, 46(22): 270-275.
8. 韩瑨. 益生菌胆盐水解酶的研究进展[J]. 中国乳品工业，2024, 09-1092-04.
本项目基于桂林灌阳资源丰富的南方红豆杉资源，从南方红豆杉针叶和球果中分离内生益生菌，并研究其产酶特性，具有较强的特色和创新性。
1、技术路线

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2、拟解决的问题
从南方红豆杉球果中分离获得数株产酶内生益生菌，阐明其基本产酶特性，为新型微生物饲料添加剂的研制奠定基础。
3、预期成果
（1）申请专利1项或发表学术论文1篇；
（2）完成研究报告1份
2024年12月-2025年6月  南方红豆杉球果内生益生菌分离及产酶菌种初筛
2025年7月-2025年8月    产酶菌种复筛及菌株鉴定
2025年9月-2025年11月  益生特性研究
2025年12月                  整理结果，撰写报告。
项目指导教师近几年来在天然产物提取分析、微生物检验等方面积累了丰富的经验、奠定了坚实的理论和实践基础。前期已初步进行了南方红豆杉球果内生益生菌的饲用特性研究的预实验。

桂林理工大学化学与生物工程学院具备微生物培养及相关的表征仪器设备等相应的实验条件和场地，能够满足课题研究的需要。

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 8000.00 无 4000.00 4000.00
1. 业务费 5000.00 无 1000.00 4000.00
（1）计算、分析、测试费 2000.00 样品测试 1000.00 1000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 3000.00 论文版面费 0.00 3000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 3000.00 购买试剂 3000.00 0.00
结束

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