本技术提供了一株产单细胞蛋白的甲基杆菌菌株JC03及其在水产养殖领域中的应用,属于微生物技术领域。所述甲基杆菌菌株JC03保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会,保藏编号为CGMCC No.32616。该菌株生长效率高,菌体粗蛋白含量高,氨基酸谱丰富且必需氨基酸含量高,改善水产动物免疫活性的功能成分丰富;该菌株生产的单细胞蛋白能够全部或部分替代海水鱼如大菱鲆、大黄鱼、石斑鱼、虹鳟等饲料中的鱼粉蛋白;能够全部替代淡水鱼如草鱼饲料中的植物蛋白;能够全部替代虾蟹如南美白对虾饲料中的动物和植物蛋白,能够全部替代刺参饲料中的动植物蛋白;能够显著增加饲喂水产动物的免疫活性。本发明提供了高效转化甲醇生产单细胞蛋白的微生物菌株,在水产养殖领域具有广泛的应用前景。
背景技术
鱼粉是用一种或多种鱼类为原料,经去油、脱水、粉碎加工后的饲料原料,因为蛋白质含量高、适口性好、易吸收、必需氨基酸组成均衡成为水产动物饲料中优良的蛋白质原料。优质进口鱼粉蛋白质含量在60%以上,由于水产动物对蛋白质的含量要求较高,特别是在特种水产饲料中,对鱼粉的依赖度更高。
传统非鱼粉蛋白源不论是植物源性还是动物源性,都存在一些替代问题,例如营养拮抗因子、氨基酸不平衡以及活性成分缺失等,导致饲料生产转化率低、适口性偏差甚至造成水产动物出现肠道炎症等问题。以微生物生产单细胞蛋白作为鱼粉替代是一种有效的解决方案,与动植物蛋白源相比,单细胞蛋白对资源要求少、生产效率高、单位面积下产量高,且生产过程不受环境及气候的影响,生产回收工艺简单无污染,产品品质稳定,尤其是以甲烷、甲醇、一氧化碳和二氧化碳等一碳非粮原料为底物的单细胞蛋白,生产成本更低,可持续发展潜力更大。
传统以煤为原料生产甲醇的产量仍占据甲醇产业的主导地位,然而甲醇产业链下游需求疲软导致库存居高不下,使得整个甲醇产业陷入了结构性产能过剩危机。新技术产业化发展标志着甲醇制造进入快速发展阶段,为推动清洁能源和低碳经济注入了新的动力,因此发展以甲醇为原料的单细胞蛋白产业不仅可以缓解甲醇产能过剩的危机,促进双碳减排同时可以满足水产养殖业对饲料蛋白不断增长的需求。
目前,甲醇单细胞蛋白包括细菌源和酵母源两类,其中以甲基杆菌属为代表的细菌源单细胞蛋白具有以甲醇为唯一碳源且富含高活性免疫因子等优势,是生产甲醇单细胞蛋白的重要种质资源。美国KnipBio公司已经开发利用以扭脱甲基杆菌( Methylobacterium
extorquens
PA1)为底盘菌株,对其进行了适应性进化和理性设计改造,强化活性物质类胡萝卜素的合成,并于2014年申请相关发明专利。然而,与国内其它商业化开发的细菌源单细胞蛋白相比,如以天然气为底物的荚膜甲基球菌单细胞蛋白和以钢厂尾气为底物的乙醇梭菌单细胞蛋白。目前报道的扭脱甲基杆菌仍存在蛋白含量偏低(占细胞干重<60%),生长速率较慢(比生长速率小于0.15 h-1
)以及生物量得率较低(小于0.3 g菌体/g甲醇)等问题,限制了其单细胞蛋白生产成本的降低和产品品质的提升。
自然界中含有丰富的甲基杆菌种质资源,其主要定位于植物的叶际,利用细胞壁合成果胶过程中释放的甲醇进行生长,甲基杆菌属不同菌株的甲醇代谢能力、蛋白含量、甲醇转化率存在较大的差异,因此挖掘筛选生长速率快、蛋白含量高以及生物量得率高,且适用于水产养殖鱼粉饲料替代的甲基杆菌菌株,可用于高效生产具有自主知识产权的甲醇单细胞蛋白,对于我国水产养殖业的可持续发展具有重要的意义。
实现思路