中草药菌酶协同发酵及在中华鳖养殖中的应用

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目前在中华鳖水产养殖中,细菌感染是导致其爆发疾病死亡的主要原因之一。随着现在国家对抗生素的禁用,抗生素替代品亟需开发。本研究创制了一种具有较好抗菌作用的复方发酵中药饲料添加剂用于中华鳖的养殖,以达到抗菌防病及提升中华鳖机体免疫力的作用。在45种抗菌中药通过抑菌实验筛选对9种中华鳖养殖过程中常见的致病菌具有较强抑菌效果的中草药,并比较其发酵前后抑菌能力变化。其中得到4味中草药对中华鳖养殖过程中最常见也危害最大的嗜水气单胞菌有明显的抑制作用,即黄芩、地锦草、五倍子、野菊花。再通过配方设计,以嗜水气单胞菌最小抑菌浓度为主要指标,优化复方中药的配方,制备复方中药发酵饲料添加剂,优化后的组合为:黄芩40%、地锦草8%、五倍子24%、野菊花28%,其初步发酵后对嗜水气单胞菌的最小抑菌浓度实际值为4.6517 mg/mL。通过刚果红染色法筛选高产纤维素酶的菌种,通过单菌、单酶发酵复方中药,采用HPLC法和紫外分光光度法检测其发酵后药效成分的变化,选择能有效提升复方中药药效成分的菌种和酶。实验结果显示,菌酶发酵可转化复方中药中的一些药效成分。其中筛选得到酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、发酵乳杆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌为发酵菌种。筛选得到纤维素酶、半纤维素酶、单宁酶为发酵用酶。通过改变不同的发酵菌种配比,检测其发酵后总酚含量,得到一组最适的发酵菌种组合(乳酸菌:芽孢杆菌:酵母菌=2:2:3)。通过改变不同的复合酶配比,检测其发酵后总酚含量,得到一组最适的酶组合(纤维素酶:半纤维素酶:单宁酶=2:2:3)。筛选后的菌酶发酵能起到较好提升药效成分的作用。通过改变不同中药添加比例,测定发酵过程中各个菌种的生长变化。结果显示一定量的中药添加对酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌生长有促进作用,对发酵乳杆菌有微弱的抑制作用。选择50%复方中草药添加量制备发酵中药饲料添加剂,在该添加比例下,发酵第7天,各个发酵菌种仍维持在较高的菌量水平,例如枯草芽孢杆菌为9.77*10~5copies/g、酿酒酵母为1.86*10~7copies/g、鼠李糖乳杆菌为3.47*10~5copies/g,植物乳杆菌为3.59*10~8copies/g,发酵乳杆菌为3.20*10~7copies/g。用筛选得到的中药配方、菌、酶等进行发酵条件的单因素、响应面优化,得到优化后的发酵工艺:发酵时间7天,复方中药饲料添加剂含水量45%,复合酶添加量1%(W/W),复合菌接种量2%(V/W)。在此工艺下总酚含量为45.38mg/g。同时测定发酵过程中各个物质的动态变化,结果显示总酚含量先由30.66mg/g增加到第7天达最大值45.38 mg/g,随后减少。还原糖由起始的17.11 mg/g,于发酵第5天减少至14.94 mg/g,随后不断增加,在发酵第14天增加至17.51mg/g,之后基本维持不变。发酵过程中各个发酵菌种均是先增加在发酵第1到3天内达到最大,随后不断减少,最后稳定在一定菌量。发酵过程中,发酵基质内pH值由6.31不断下降,至第9天其pH基本维持在4.05左右。根据SDS-PAGE结果显示,发酵后中药饲料添加剂的大分子蛋白质基本被水解为35 kDa左右以下的小分子蛋白和小肽。将该复方发酵中药饲料添加剂用于中华鳖的养殖。长期饲喂实验结果显示其添加对中华鳖生产性能没有太大影响。切片研究表明中华鳖小肠绒毛高度/隐窝深度较对照组提升了2.28倍,有效提升其小肠消化吸收功能。发酵中药饲料添加剂还可增强中华鳖抗氧化功能、免疫功能,例如,其血清总抗氧化能力较对照组提升了2.33倍,溶菌酶较对照组提升了1.92倍。短期攻毒实验结果显示:复方发酵中药饲料组别的稚鳖存活率、活动状况都好于对照组。说明本配方复方中药发酵饲料添加剂对中华鳖养殖过程中细菌性疾病的抵御有一定的效果。本研究创制了一种可代替抗生素的复方发酵中药饲料添加剂用于中华鳖的养殖,以达到抗菌防病,提升中华鳖机体免疫力的作用,为中华鳖无抗养殖提供新思路。
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