科教融合、产教协同赋能科研机构高质量发展的新探索——基于内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室20年发展的考察

科教产融合是高校提升科技创新和社会服务能力、提供高质量教育的有效途径,极大促进了高校、科研机构的建设与高质量发展。在科教产融合下,乳品生物技术与工程教育部重点实验室聚焦前沿,引领学科发展,服务国家重大需求,开展了卓有成效的科学研究,取得了丰硕的科研成果。本文以乳品生物技术与工程教育部重点实验室20年的发展经验为例,围绕实验室在科研领域的突出贡献、发展方向,科教产融合的实践成效,以及建设措施与运行机制等方面进行阐述,为相关行业发展、平台建设提供借鉴与参考。

内蒙古阿拉善驼乳制品中乳酸菌分离鉴定及微生物多样性研究

内蒙古传统乳制品是乳酸菌的优质培养基,为保藏内蒙古阿拉善地区驼乳制品中的乳酸菌资源,并研究其中微生物多样性,本研究分别采用纯培养方法与宏基因组测序技术进行分析。宏基因组分析表明:阿拉善地区鲜驼乳微生物多样性明显高于酸驼乳,18份样品中共鉴定到157个种。鲜驼乳的优势菌种为乳酸乳球菌(13.22%)和桂林不动杆菌(10.65%);酸驼乳的优势菌种为瑞士乳杆菌(72.66%)、马乳酒样乳杆菌(8.32%)和乳酸乳球菌(4.28%)。纯培养进一步从鲜驼乳和酸驼乳中分离到121株乳酸菌,鉴定为4个属的14个种,其中鲜驼乳的优势菌株为乳酸乳球菌(62.00%),酸驼乳的优势菌株为瑞士乳杆菌(40.00%)、马乳酒样乳杆菌(19.00%),与宏基因组测序结果一致。宏基因组测序联合纯培养法可有效实现驼乳样品微生物多样性分析与乳酸菌资源挖掘,为驼乳的工业化生产与乳酸菌资源利用提供理论依据。

“互联网+”背景下虚拟仿真技术在“乳品分析与检验”实验教学模式中的应用

科学技术的快速发展成为引发社会各领域变革的新兴动力,“互联网+教育”打破了院墙的壁垒和时空的约束,促进了高校教育从封闭走向开放,并使学生获取知识的渠道多元化。因此,将“互联网+”虚拟仿真项目与“乳品分析与检验”传统实验课程相结合,开发液相色谱虚拟仿真实验教学平台,真实再现液相色谱仪的实验室环境和实验操作过程,建立起兼具基础知识、实验操作、教学考核模块的虚拟仿真平台,为乳品分析与检验实验课程的改革提供了一条崭新的道路,同时为提升学生的实验技能提供了一种新的方式。

乳酸菌生物技术研究进展——以基因工程为例

乳酸菌生物技术是21世纪各国竞相开拓的一个尖端领域,其主要包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程和发酵工程方面的研究内容。其中,以DNA重组技术为核心的基因工程是乳酸菌生物技术众多分支中的重点。文章以基因工程为例,围绕重组乳酸菌表达外源基因的优势及其在防治常见疾病中的应用进行了综述。

内蒙古鄂尔多斯地区酸粥发酵液中乳酸菌的分离鉴定

对采集自内蒙古鄂尔多斯地区的6份酸粥发酵液中的乳酸菌进行了分离、鉴定和生物学特性研究。采用15,30,45℃3个分离温度共分离出18株乳酸菌。通过16S rRNA序列分析等研究将这些菌株鉴定为Lactobacillus(L.)casei8株,L.plantarum2株,L.brevis3株,L.fermen-tum1株,L.helveticus4株。分析认为L.casei是鄂尔多斯地区酸粥发酵液中的优势菌群。对30℃分离株进行传统生化鉴定,结果与16S rRNA序列分析结果一致。

分离自内蒙古传统发酵酸马奶中L.casei Zhang潜在益生特性的研究

从内蒙古地区蒙古族家庭制作的16份酸马奶样品中分离得到的50株乳杆菌中,经耐酸性实验和人工胃肠消化液耐受性实验,筛选出1株对酸耐受性强的乳杆菌,为L.caseiZhang。将L.caseiZhang制成发酵乳后,其对人工胃肠消化液的耐受性要高于纯菌体,这是由于乳蛋白对消化液的缓冲作用和对菌体的保护作用所致。L.caseiZhang对介质中胆盐的最大耐受浓度为1.6g/100mL。L.caseiZhang具有一定的胆盐水解酶活性,可以分解培养介质中的牛磺胆酸钠释放出游离胆酸;L.caseiZhang在37℃培养24h可脱除培养介质中49.61%的胆固醇。这一结果表明,L.caseiZhang可以作为潜在的益生菌。

内蒙古锡林郭勒地区酸马奶中乳酸菌的分离鉴定

采用传统纯培养方法对采集自内蒙古锡林郭勒地区的27份酸马奶样品中的乳酸菌进行分离纯化,运用16S r DNA序列分析方法进行属种鉴定。结果表明,分离的83株乳酸菌分属于5个属15个种或亚种,乳杆菌属(Lactobacillus)25株,乳球菌属(Lactococcus)29株,明串珠菌属(Leuconostoc)6株、肠球菌属(Enterococcus)22株,链球菌属(Streptococcus)1株。其中Lactococcus lactis subsp.lactis为锡林郭勒地区酸马奶中的优势菌种,占总分离株的34%。

内蒙古传统乳制品中产细菌素乳酸菌的筛选及鉴定

通过纸片法初筛、牛津杯法复筛(排除有机酸、H2O2的干扰以及胰蛋白酶和胃蛋白酶处理)的方法,从分离自内蒙古传统乳制品的135株乳酸菌中筛选到1株具有广谱高效的产细菌素乳杆菌WH12-2-1,经生理生化学特性和16S rDNA序列同源性分析,将该菌株鉴定为戊糖乳杆菌。

内蒙古鄂尔多斯地区羊鲜乳与酸乳中乳酸菌的分离鉴定

本研究采用传统纯培养方法对采集自内蒙古鄂尔多斯地区的21份羊乳制品(4份鲜绵羊奶,10份酸绵羊奶以及7份酸山羊奶)中的乳酸菌进行分离鉴定。应用MRS和M17培养基从样品中分离到68株乳酸菌,然后应用16S r RNA基因序列分析和系统进化关系研究将68株乳酸菌鉴定为4株Enterococcus durans,5株Enterococcus faecalis,12株Lactococcus lactis subsp.lactis,8株Leuconostoc mesenteroides,3株Leuconostoc pseudomesenteroides,31株Lactobacillus helveticus,5株Lactobacillus plantarum。其中,绵羊鲜奶中L.lactis subsp.lactis为优势菌种,占绵羊鲜奶总分离株的38.46%;L.helveticus为内蒙古鄂尔多斯地区酸羊乳制品中乳酸菌的优势种,占总分离株的45.59%。

内蒙古部分地区人体粪便中乳杆菌、双歧杆菌的分离鉴定

以采自内蒙古呼和浩特市和锡林郭勒盟健康人群新鲜粪便为材料,从中分离乳杆菌和双歧杆菌。从12份粪便样品中共分离到乳杆菌和双歧杆菌16株。运用16S rDNA序列分析和系统发育树研究,将分离到的菌株鉴定为乳杆菌的9个种和双歧杆菌的1个种。呼和浩特市的7份粪便样品分离出8株乳杆菌(7个种)。锡林郭勒盟的5份粪便样品分离出7株乳杆菌和1株双歧杆菌(3个种)。结果表明,两地区不但粪便样品提供者的肠道菌群结构差异较大,而且呼和浩特市粪便样品提供者肠道菌群的结构差异大于锡林郭勒盟粪便样品提供者肠道菌群的结构差异。

内蒙古自然发酵绵羊奶油中乳酸菌的分离鉴定及优势菌群q-PCR定量分析

采用传统纯培养方法对内蒙古不同地区的12份绵羊奶油样品中的乳酸菌进行分离纯化,运用16S r DNA序列分析方法进行属种鉴定,同时采用实时荧光定量聚合酶链反应(q-PCR)技术对包头地区样品中优势菌群数量进行了定量研究。分离鉴定结果表明三个地区绵羊发酵奶油中分离鉴定的44株乳酸菌,其中Lactococcus lactis subsp.Lactis为优势菌群。q-PCR定量结果表明3种优势菌属的数量关系为Lac.Lactis.subsp.lactis>L.plantarum>Leu.Mesenteroides。

一株分离自内蒙古传统酸马奶中的乳酸杆菌Lactobacillus casei.Zhang对小鼠免疫功能的影响

目的研究具有潜在益生特性的乳酸杆菌Lactobacillus casei.Zhang(LcZhang活)菌、灭活菌制剂对小鼠免疫功能的影响,为进一步研究其增强机体免疫活性的机理提供依据。方法采用动物活体试验方法,应用分离自酸马奶,并经过耐酸性实验、人工胃肠消化液中存活能力筛选的LcZhang,制备成热致死菌体和活菌制剂各分成高、中、低三个剂量组灌服小鼠15d,测定胸腺指数、脾脏指数;观察ConA促进脾淋巴细胞增殖作用、脾脏巨噬细胞吞噬中性红的能力。结果与对照组相比,实验各组的胸腺指数无明显变化。活菌制剂组脾脏指数、脾淋巴细胞增殖能力、脾巨噬细胞吞噬中性红的能力有所提高且差异显著(P<0.05);并且在本试验选取的3个剂量范围内基本呈量效关系。灭活菌制剂对以上指标的影响与对照相比无显著差异。结论LcZhang活菌制剂的免疫调节作用优于热致死菌体制剂。活菌制剂对小鼠的非特异性免疫功能及细胞免疫功能产生了多方面的、有利于机体免疫功能状态的调节作用。

内蒙古腌制沙葱中乳酸菌分离鉴定

以采集自内蒙古腌制沙葱为研究对象,通过微生物纯培养方法分离培养其中乳酸菌。应用16S r RNA基因序列分析和系统发育关系研究手段,对分离菌株进行鉴定,并与其他地区不同种类发酵蔬菜中分离得到的乳酸菌进行比较。结果表明:共分离得到6株乳酸菌,包括2株干酪乳杆菌(Lactobacillus casei),2株乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus lactis subsp lactis)、1株肠膜明串珠肠膜亚种(Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides)和1株Lactobacillus diolivorans。相比于其他地区发酵蔬菜中分离所得的乳酸菌,内蒙古腌制沙葱样品分离得到的乳酸菌数量虽少,但也具有特有菌种。

免疫检测技术在食源性致病菌中的应用研究进展

食品安全已成为一个重要的公共卫生问题,快速、准确地监测和检测食源性致病菌是控制和预防人类食源性疾病的最有效方法之一。由于食品基质的复杂性、细菌的多样性及不同生长和复制特性,给食源性致病菌检测带来了重大挑战。传统微生物检测方法耗时费力,不足以满足不可培养活菌细胞和现场快速食品检测的要求。因此,近年来针对食源性致病菌开发了各种免疫检测技术,比传统方法更加灵敏、简单和高效,具有广阔的应用前景。该文结合食源性致病菌亚致死损伤、活的不可培养(viable but non-culturable,VBNC)和休眠3种代谢状态的生物学特征及抗体的类型和特点,综述了当前用于食源性致病菌常见的免疫技术的检测原理、优缺点和应用,并对现有方法的局限性和未来发展方向进行讨论,以期为食源性致病菌免疫检测技术的开发和利用提供参考。

内蒙古赤峰地区传统发酵乳制品中乳酸菌的分离与鉴定

通过探索内蒙古赤峰地区传统发酵乳制品中乳酸菌的多样性,为当地人们制作传统发酵乳制品提供理论依据与菌种资源是具有重要意义的。通过采用传统纯培养方法对15份采集来自内蒙古赤峰地区的传统发酵乳制品(6份酸奶油样品、5份酸牛奶样品、4份奶豆腐样品)进行乳酸菌的分离纯化,运用16S rRNA序列分析和系统发育进化关系对其种属进行鉴定。结果表明:经16S rRNA基因序列分析,将分离到的116株乳酸菌鉴定为7个属,13个种。其中Lactococcus lactis占总分离株的56%,是内蒙古赤峰地区发酵乳制品中的优势菌种。

内蒙古锡林郭勒牧区自然放养家畜肠道中乳酸菌的分离鉴定与潜在益生特性的筛选

乳酸菌是动物肠道内重要的生理性菌群,本研究以内蒙古锡林郭勒盟牧区自然放养的牛、马、山羊和绵羊为研究对象,对其肠道中的乳酸菌进行分离和16S rRNA鉴定,并对38株罗伊氏乳杆菌进行耐酸性、模拟胃肠液转运和胆盐耐受性试验。乳酸菌分离鉴定结果显示共分离到乳酸菌纯培养物96株,包括双歧杆菌属、肠球菌属、乳杆菌属和链球菌属四个菌属,其中乳杆菌属数量最多,为所有分离株的82.29%;乳杆菌属中罗伊氏乳杆菌所占比例最大,为48.10%。益生特性筛选试验结果显示菌株IMAU10240、IMAU10230和IMAU10256具有良好的耐酸、耐胃肠液和胆盐特性,可作为潜在益生菌进行进一步的益生功能研究。

益生菌联合酵母抽提物对女足运动员身体成分及肠道微生物组的影响

为探究女足运动员常规训练期间益生菌联合酵母抽提物对其身体成分及肠道微生物组的影响,以42名女足运动员为对象,开展一项为期42 d的随机、双盲、安慰剂对照实验。在第0,21和42天收集女运动员的身体成分数据和粪便样本进行宏基因组研究。结果显示:相较于对照组,干预组运动员左下肢节段和右上肢节段的肌肉量分别显著提升6.99%和6.92%,躯干骨质水平提升5.48%,同时腰臀比降低4.13%。通过比较两组运动员干预期间的肠道微生物组,观察到基于9种微生物和16种功能的肠道微生物组的变化,具体表现为动物双歧杆菌和唾液链球菌丰度等有益菌丰度的增加,副流感嗜血杆菌和粪便罗斯拜瑞氏菌等潜在有害菌以及磷酸丙糖异构酶抗体、脯氨酰-tRNA合成酶和大亚基核糖体等功能特征的减少。关联分析表明,益生菌联合酵母抽提物通过调节动物双歧杆菌的丰度,增加运动员的躯干骨质,降低腰臀比;通过调节唾液链球菌的丰度,增加运动员的右上肢肌肉量,同时通过下调小亚基核糖体蛋白S13,进一步降低腰臀比。本研究揭示益生菌联合酵母抽提物通过调控肠道微生物组稳态促进女足运动员健康的潜在机制,为个性化微生态制剂的开发提供了循证依据。

纳米抗体多聚化测略提升间接竞争性酶联免疫吸附实验检测黄曲霉毒素M_(1)的灵敏度

酶联免疫吸附实验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)具有高通量、操作简单、检测结果明显等优点,是一种较为理想的检测食品中真菌污染物的免疫分析技术。然而,传统的ELISA方法具有较大的局限性,比如使用时抗体易受温度影响,容易变性,贮存期短,易受到检测环境中其他物质干扰而造成假阳性或假阴性等。该实验使用实验室前期获得的抗黄曲霉毒素M_(1)(aflatoxin M_(1),AFM_(1))纳米抗体(nanobody-M4,Nb-M4)与C4结合蛋白(recombinant C4 binding protein alpha,C4BPa)C端片段融合形成自组装七聚体融合蛋白(Nb-M4-C4 bpα),并基于该七聚体开发应用于乳制品中AFM_(1)的间接竞争酶联免疫吸附法(indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay,icELISA)。在最佳实验参数下,AFM_(1)的IC_(50)为0.038 ng/mL,检测限为0.009 ng/mL,较单体Nb-M4的提高了8.63倍和5.56倍。与AFM_(1)类似物和其他常见真菌毒素的交叉反应可忽略不计,且在加标乳样中获得了良好的回收率和可重复性。此外,将所开发的方法应用于实际样品中AFM_(1)的分析,结果与HPLC的结果具有很好的相关性(R^(2)=0.995)。该研究表明,自组装的七聚化纳米抗体是改善亲和力和信号放大的有效策略,今后可用于灵敏、选择性和快速检测食品中的霉菌毒素和其他小分子污染物。

短小乳杆菌内蒙古分离株S-层蛋白的普查、鉴定和基因分析

S-层蛋白(S-layers protein)是位于某些细菌表面的高度有序的具有超微结构的一种外膜蛋白。本试验以蒙古族传统乳制品中分离的短小乳杆菌(Lactobacillus brevis)为材料,应用SDS-PAGE技术对若干乳杆菌进行S-层蛋白的普查,并应用PCR方法克隆出L.brevis的slp基因,对该slp基因进行测序及序列分析。试验结果表明,SDS-PAGE电泳结果显示L.brevis样品在44～55 ku之间出现目的条带,与文献报道的S-层蛋白大小范围一致;PCR方法正确扩增出大小约为1300 bp的slp基因,经DNAStar软件遗传分析发现该基因与鸡乳酸杆菌株(GenBank登录号:AY597266.1)的亲缘关系和遗传距离最近,与其他种类乳酸菌遗传距离也非常相近;经Genetyx生物软件推导出的S-层蛋白大小理论值约为47 ku,具有显著的外膜蛋白的特性。本试验为后续遗传改造等研究工作奠定基础。

基于纯培养方法和PacBio三代测序技术研究蒙古国传统酸马奶中乳酸菌多样性

通过纯培养方法结合PacBio三代测序技术对采自蒙古国的12份传统酸马奶中的乳酸菌多样性进行研究。应用传统的纯培养技术从12份传统酸马奶样品中分离出62株乳酸菌,通过16S rRNA基因序列分析和系统进化关系研究,62株乳酸菌被鉴定为5个属,6个种,分别是:25株瑞士乳杆菌、20株植物乳杆菌、7株产马乳酒乳杆菌、5株屎肠球菌、3株嗜热链球菌和2株粪肠球菌。采用PacBio SMRT测序技术研究其中8份样品中乳酸菌的多样性,宏基因组测序得到的优势菌为乳酸菌,同时也检测到一些痕量的其它种属细菌。共检测到5个乳酸菌的属,分别是:乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、明串珠菌属和肠球菌属,20个乳酸菌的种,即:瑞士乳杆菌、乳酸乳球菌、副乳链球菌、棉子糖乳球菌、肠膜阴串珠球菌和产马乳酒乳杆菌。宏基因组测序相对含量表明:蒙古国酸马奶样品中乳酸菌优势属为乳杆菌属(95.56%),优势种为瑞士乳杆菌(94.64%),纯培养方法和宏基因组三代测序方法都表明瑞士乳杆菌为蒙古国传统酸马奶中的优势菌种。宏基因组测序技术除检测到纯培养获得的菌株外,还获得14个低丰度乳酸菌,如棉籽糖乳球菌、肠膜明串珠球菌和开菲尔乳杆菌等,这些菌在酸马奶中含量较少。通过PacBio SMRT测序技术可以全面了解酸马奶中乳酸菌的多样性,为通过纯培养方法获得低丰度乳酸菌提供指导。