关于印发《直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价指南》的通知.pdf
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1、农业农村部办公厅文件农办牧202143 号农业农村部办公厅关于印发直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价指南的通知各有关单位:为进一步规范新饲料和新饲料添加剂安全性评价工作,根据饲料和饲料添加剂管理条例和新饲料和新饲料添加剂管理办法,我部制定了直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价指南,现予印发,请遵照执行。农业农村部办公厅2021 年 11 月 1 日1直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价指南1 适用范围1.1 本指南规定了直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价的基本原则、基本要求、评价方法以及结果判定。1.2 本指南适用于新饲料添加剂评审和
2、已经批准使用的饲料添加剂再评价时,对直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株开展的鉴定及其安全性评价,包括发酵制品中与生产菌株直接相关的安全性评价。1.3 本指南仅涵盖直接饲喂微生物和发酵制品与生产菌株相关的鉴定及其安全性评价,产品的其他安全性评价按照相关规定和指南开展。1.4 本指南所称微生物包括细菌、酵母和丝状真菌。其他如古菌、微藻等微生物的相关评价可参照本指南要求,采取个案分析评价。1.5 本指南适用于通过农业转基因生物安全评价、获得农业转基因生物安全证书的转基因微生物生产菌株及其发酵制品的相关内容评价。1.6 饲料或饲料原料发酵生产所用微生物菌株的鉴定及其安全性相关内容评价参照本指南进行。22
3、 术语和定义以下术语和定义适用于本指南。2.1 直接饲喂微生物(Direct-Fed microorganisms)在饲料中添加或直接饲喂给动物的活的微生物饲料添加剂。2.2 发酵制品(Fermentation products)微生物在受控制条件下,通过生命活动生产的特定代谢产物经分离、提取、纯化、精制和干燥等工艺制成的饲料添加剂,如氨基酸、维生素、酶制剂等。2.3 抗微生物药物(Antimicrobial)合成或天然存在的能杀死微生物或抑制其在动物或人体内生长或繁殖的活性物质,在本指南中特指抗菌药物。注:本指南中抗菌药物包括用于人体或动物的世界卫生组织(WHO)定义的极为重要抗菌药物(CI
4、As)或高度重要抗菌药物(HIAs)。2.4 获得性耐药(Acquired antimicrobial resistance)在对特定抗菌药物典型敏感的菌种中,由于获取外源基因或基因突变引起某一菌株对该抗菌药物产生的耐药。2.5 关注基因(Gene of concern)已知毒力因子的编码基因、耐药基因,以及与已知毒性化合物产生等有关的基因。2.6 临界值(Cut-off value)根据抗菌药物对特定微生物类群(种或属)的最低抑菌浓度3(MIC)分布而设定的,用于耐药判定的值。2.7 转基因微生物(Genetically modified microorganisms)利用基因工程技术改变基
5、因组构成的重组微生物。2.8 危害(Hazard)饲料中对人和动物健康有潜在不良影响的生物、化学或物理性因素或条件。2.9 风险(Risk)饲料中危害产生某种不良健康影响的可能性或严重性。2.10 产毒能力(Toxigenicity)微生物产生对人和动物有毒作用的活性代谢产物的能力。2.11 致病性(Pathogenicity)微生物感染宿主造成健康损害引起疾病的能力。2.12 毒性(Toxicity)微生物有毒代谢产物引起的宿主健康损伤。3 基本原则3.1 直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价应基于当前的科学认知开展,具体的评价试验应遵循本指南规定的一般原则,并结合直接饲喂微生
6、物和发酵制品特征属性进行方案设计和试验实施。3.2 直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价试验应按照国家、行业标准或参照国际组织标准检测方法、技术规范等进行,若无相关标准检测方法、技术规范则按照行业公认的4检测方法进行。3.3 直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株鉴定及其安全性评价试验(包括检测)应由具备微生物相关专业知识和试验技能的专业人员在具备相应设施设备的试验场所,按照规范的操作程序进行。试验应在有效的质量控制下开展,并且由试验机构指定的负责人负责。用于新饲料添加剂申报的,微生物鉴定及其安全性评价试验应由农业农村部指定的评价试验机构开展。农业农村部尚未指定评价试验机构的,应由具有
7、相应条件和能力的检测评价机构开展。3.4 直接饲喂微生物或发酵制品生产中使用复合菌株时,应分别针对每个菌株开展相关评价。3.5 本指南中涉及的用于菌株安全性分析、比对、评价的相关数据库、药物名单等,应采用最新版本。3.6 鉴于菌株在使用过程中可能产生变异或衰退,开展安全性评价时应充分考虑菌株鉴定报告及安全性评价相关检测报告的时效性。4 基本要求通过形态观察、生理生化检测和分子生物学分析等技术方法对直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株进行鉴定。通过表型试验、分子生物学试验、全基因组序列(WGS)分析、相关文献资料综述等,对微生物产毒能力和致病性、抗菌药物敏感性、抗菌药物产生等特性进行评价,对直接饲喂
8、微生物和发酵制品生产菌株安全5性进行综合评估。不同微生物及生产菌株评价基本要求见表 1。表 1菌株鉴定及其安全性评价基本要求评价内容章节直接饲喂微生物发酵制品生产菌株细菌酵母和丝状真菌细菌酵母和丝状真菌微生物鉴定5.1产毒能力和致病性5.3抗菌药物敏感性5.4抗菌药物产生5.5生产菌株的遗传修饰5.6仅适用于转基因微生物仅适用于转基因微生物发酵制品中无生产菌株活细胞评价5.7发酵制品中生产菌株DNA 检测5.8必要时必要时5 评价方法5.1 微生物鉴定5.1.1 基本信息明确直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株的来源、属名、种名(包括中文学名、拉丁学名等)和菌株名称或编号。细菌的命名应遵循原核生物
9、系统学国际委员会(ICSP)的规定,并符合原核生物国际命名法规(ICNP)要求。酵母和丝状真菌的命名应符合国际藻类、真菌和植物命名法规(ICN)的要求。明确菌株的改良史,包括实施的诱变步骤和遗传修饰。转基因生产菌株的遗传修饰按照5.6 的要求进行描述。65.1.2 鉴定直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株应明确鉴定至少到种或亚种水平。若根据最新方法和当前知识菌株无法明确鉴定至已有物种,应进行菌株及其近缘种的系统发育分析。5.1.2.1 细菌鉴定综合形态观察、生理生化检测、分子生物学分析对细菌进行鉴定。形态观察:包括菌落颜色、形状、边缘、透明度等宏观形态观察,以及菌体大小、形状、革兰氏染色反应、是否
10、有芽胞、芽胞的着生位置等微观形态观察。生理生化检测:包括碳源利用、氮源利用、氧化酶反应、过氧化氢酶反应等关键生理生化特征检测。分子生物学分析:如 16S rDNA 序列、持家基因序列或WGS 等分析。用于新饲料添加剂申报的,应利用 WGS 数据进行分析鉴定。5.1.2.2 酵母菌鉴定综合形态观察、生理生化检测、分子生物学分析对酵母菌进行鉴定。形态观察:包括菌落质地、颜色、边缘等宏观形态观察,以及菌体大小、形状、是否有真假菌丝、生殖方式等微观形态观察。生理生化检测:包括碳源利用、糖类发酵、氮源利用等关7键生理生化特征检测。分子生物学分析:如 26S rDNA、ITS rDNA 等特征序列或WGS
11、 分析。5.1.2.3 丝状真菌鉴定综合形态观察、分子生物学分析对丝状真菌进行鉴定。形态观察:包括菌落的质地、颜色、生长速度、色素的产生等宏观形态观察,以及菌丝的颜色、产孢结构的大小及发生方式、孢子颜色、形状、是否具有有性生殖结构等微观形态观察。分子生物学分析:如 18S rDNA 序列、ITS rDNA 序列及其他特征基因(如微管蛋白基因、钙调蛋白基因、翻译延伸因子等)序列或 WGS 分析。5.2 WGS 测序采用二代和三代测序技术对直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株进行全基因组测序,获得其基因组完成图,测序报告至少应包括以下信息:DNA 提取方法;测序方案和仪器;序列组装方法,如生物信息学方
12、法、从头测序或重测序等;序列质量评价,如平均 Phred 得分、reads 数目、覆盖度、N50 和 K-mer 等;WGS 的 FASTA 电子文件;相对于预期基因组大小的 contigs 总长度;基因注释方法;对于酵母和丝状真菌,还需提供从相关数据库(如 BUSCO 数据库)获得的注释质量信息。85.3 产毒能力和致病性应通过国内外安全性评价资料综述、动物致病性试验和 WGS分析对直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株的产毒能力和致病性进行综合评价,其中丝状真菌还应开展产毒试验。鉴于屎肠球菌(Enterococcus faecium)和芽胞杆菌(Bacillus spp.)已有成熟的致病性评价方
13、法,可分别按附录 A 和附录 B 开展评价。5.3.1 国内外文献资料综述通过国内外文献数据检索(具体要求见附录 C),收集整理菌株的国内外使用历史、安全性评价资料,包括对人和靶动物的产毒能力和致病性的相关信息;若无该评价菌株的上述资料,应收集整理同种内其他菌株或与其相近种属的相关信息。若对菌株进行了任何降低毒性和致病性的选育(包括诱变和/或遗传修饰),应予以说明。5.3.2 动物致病性试验制备直接饲喂微生物或发酵制品生产菌株的菌悬液,将其作为受试物,通过腹腔注射和经口灌胃等途径给予实验动物,评价不同暴露途径下受试物对实验动物的致病性。动物致病性试验按照国家、行业标准方法开展。5.3.3 WG
14、S 分析5.3.3.1 细菌将菌株 WGS 与最新数据库(包括但不限于 VFDB、PAI DB、9CGE 等)中存储的序列进行比对,分析菌株遗传物质中是否存在已知毒力因子的编码基因。分析结果重点关注该种或近缘种中已知毒力因子(如毒素、入侵与粘附因子)的完整编码基因。结果至少应包括如下信息:基因名称、定位(染色体或质粒)、编码蛋白的功能、覆盖度(序列长度覆盖度70%)、相似性百分比(输入序列与数据库中序列的匹配度80%)和 e 值(临界值时,认为菌株对该抗菌药物耐药。对于附录 D 中未列出的细菌,测定的 MIC 值应与该种或相关种的已发表文献值进行比较。5.4.2 WGS 耐药基因分析对菌株 W
15、GS 进行分析,检测对用于人或动物的抗菌药物(WHO 发布的 CIAs 或 HIAs)耐药的编码基因或起促进作用的基因。对菌株 WGS 进行分析时,应将其与最新耐药基因分析数据库21进行比对,如 CARD 和 ResFinder 等。分析结果重点关注抗菌药物耐药性完整编码基因,至少应包括如下信息:基因名称、定位(染色体或质粒)、编码蛋白的功能、覆盖度(序列长度覆盖度70%)、相似性百分比(输入序列与数据库中序列的匹配度80%)和 e 值(临界值(附录 D),若通过 WGS 分析未发现与选定抗菌药物表型相关的已知耐药基因,则认为菌株不具有获得性耐药;若通过 WGS 分析检测到与抗菌药物表型直接相
16、关的已知耐药基因,则认为菌株具有获得性耐药。5.4.3.3 对所有菌株,若通过 WGS 分析,发现存在除附录 D 中选定抗菌药物以外的其他 CIAs 或 HIAs 的耐药基因,则应分别测定对应抗菌药物的 MIC 值,并与文献值进行比较:当 MIC 值文献值,应评估耐药基因变为活性基因的可能性(如与活性基因序列进行比较等),并进行综合判断菌株是否具有获得性耐药;31 当 MIC 值文献值,则认为菌株具有获得性耐药。5.5 抗菌药物产生应对直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株是否产生人或动物用抗菌药物(WHO 发布的 CIAs 或 HIAs)进行评价,已知不产生人或动物用抗菌药物的微生物菌种除外。产品
17、生产过程中若使用任何抗菌药物,应予以说明。应评价培养物上清液对抗菌药物敏感的参考菌株的抑菌活性。推荐 EUCAST、CLSI 等相关方法中的参考菌株,也可使用国家级菌种保藏中心的等效菌株,也可根据实际生产情况增加参考菌株。若检测结果显示拟评价菌株培养物上清液对一种或一种以上参考菌株出现抑菌活性,应对抑菌物质进行鉴定,确定其是否为人或动物用抗菌药物。若用于发酵制品的生产菌株能产生人或动物用抗菌药物,应证明发酵制品中无抗菌药物残留。应明确说明用于抗菌药物残留检测样品的具体采样阶段。样品应来自工业化生产线,若尚无工业化产品,可采用中试产品。5.6 生产菌株的遗传修饰若发酵制品生产菌株为转基因微生物,
18、应对菌株遗传修饰信息进行如下描述。5.6.1 遗传修饰目的说明遗传修饰的目的,以及遗传修饰后微生物表型和代谢相41关的特性及其变化。5.6.2 遗传修饰的序列特征详细描述插入、缺失、碱基对置换或移码突变等遗传修饰的序列特征。5.6.2.1 插入序列转基因微生物的插入序列可来自于特定生物体,也可以通过设计获得。当插入的 DNA 是由不同来源的序列组合而成时,应分别提供每条序列的相关信息。(1)来源于特定供体的 DNA提供供体生物属和种水平的分类学信息。若序列来自环境样品,应提供与其最近的直系同源基因。对插入序列的描述应包括以下内容:所有插入元件的核苷酸序列,包括功能注释以及所有功能元件的物理图谱
19、;插入元件的结构和功能,包括编码和非编码区;编码蛋白质的名称,推导的氨基酸序列和功能,提供编码酶的 EC 编号(如有)。(2)设计序列设计序列是非自然存在的基因序列,如密码子优化基因、合理设计嵌合/合成基因或包含嵌合序列的基因等。描述应包括以下内容:51 设计原理和策略;DNA 序列和功能元件的物理图谱;推导氨基酸序列和编码蛋白质的功能;应通过与最新数据库(如 ENA、NCBI、UniProt 等)比对,确定重组蛋白的功能结构域,并描述数据库中与插入序列相似性最高的蛋白信息。5.6.2.2 缺失序列对有意缺失的序列进行描述,并说明预期效果。5.6.2.3 碱基对替换和移码突变应对引入的碱基对替
20、换和/或移码突变进行说明,并说明其预期效果。5.6.3 遗传修饰结构分析推荐采用 WGS 进行生产菌株遗传修饰结构的特征分析。5.6.3.1 细菌遗传修饰结构分析用于新饲料添加剂申报的,应利用 WGS 分析菌株遗传修饰的结构特征。应提供包括遗传修饰的所有基因组区域(染色体、重叠群或质粒)图谱或图示的详细说明,包括:插入、修饰或缺失的开放阅读框(ORF)。应详细描述每个 ORF 的基因产物信息,至少包括氨基酸序列、功能和代谢作用。重点描述引入的关注基因,包括毒力/产毒、产临床相关抗菌药物、耐药性等相关基因。61 插入、缺失、修饰的非编码序列。对序列(如启动子、终止子等)的作用和功能进行描述。可通
21、过比较转基因微生物与未经修饰的受体菌株的 WGS 完成上述分析。应对用于分析和比较的序列/数据库及方法进行详细说明。5.6.3.2 酵母或丝状真菌遗传修饰结构分析对于可获得 WGS 的酵母或丝状真菌,按照 5.6.3.1 进行遗传修饰结构分析。对于无法获得 WGS 的酵母或丝状真菌,应对遗传修饰的所有步骤进行描述。所提供的信息应能识别所有可能引入受体微生物中的遗传物质。主要包括载体特征、遗传修饰过程、残留的载体或供体 DNA 结构及关注基因。(1)载体特征描述载体的来源和类型(质粒、噬菌体、病毒、转座子),若使用了辅助质粒,也应予以描述;提供所有功能元件和其他载体元件位置图谱,并对该图谱进行详
22、细阐述,用以标识每个元件,包括编码和非编码序列、复制和转移的位点、调控元件、耐药基因及其大小、来源和作用等信息。(2)遗传修饰过程信息应对遗传修饰过程进行详细描述,包括 DNA 插入、缺失、替换或改造至受体的方法,以及筛选转基因微生物的方法;说明引入的71DNA 在微生物中的存在位置,明确插入基因是否在载体上,或是插入到染色体和/或真核微生物的细胞器(如线粒体)中。(3)转基因微生物中残留的载体和/或供体核酸结构详细说明实际插入、替换或修饰序列的位置图谱;对于序列缺失的情况,必须提供缺失区域的大小和功能。(4)关注基因对插入到转基因微生物中的任何关注基因进行明确说明。若在遗传修饰过程中可能引入
23、关注基因(包括遗传修饰过程中使用的载体、辅助质粒以及用于转化的质粒/复制子序列中的关注基因),应通过检测证明转基因微生物中不存在该关注基因。检测应采用适宜的方法,如 Southern 杂交或 PCR。Southern 杂交应设置适宜的阳性和阴性对照。应说明所使用探针的长度、位置,琼脂糖凝胶中 DNA 的上样量及印迹前的凝胶图像。阳性对照的浓度应为生产菌株每个基因组中靶片段的1 10 个拷贝。若使用多个探针,则应采用独立的试验分别进行测定。PCR 扩增应设置阳性对照和阴性对照。阳性对照应包括两种:含有遗传修饰过程中引入的关注基因的对照;用于排除 PCR抑制的对照。5.7 发酵制品中无生产菌株活细
24、胞评价发酵制品中应不含有生产菌株活细胞。应详细描述生产过程中去除或灭活微生物的处理工艺步骤,并通过检测证明发酵制品81中无生产菌株活细胞。采用可培养方法检测产品中是否存在生产菌株活细胞。具体的样品采集、样品前处理、培养条件、质控试验和鉴定确认要求见附录 E。对于由相同上游发酵工艺(包括发酵、提取等)生产的中间产品,经不同后处理工艺(如与载体或稀释剂混合、包被等)获得的不同配方添加剂产品,应至少对发酵中间产品进行评价。若为不同发酵生产体系生产的产品,应对每个产品分别评价。5.8 发酵制品中生产菌株 DNA 检测以下两类发酵制品应开展生产菌株 DNA 残留检测:(1)生产菌株为非转基因微生物,但携
25、带获得性耐药基因的;(2)生产菌株为转基因微生物。采用特异 PCR 方法对生产菌株特定 DNA 片段(如获得性耐药基因、遗传修饰目的基因)进行检测。特异 PCR 方法涉及的样品采集、DNA 提取、PCR 扩增和质控要求见附录 F。6 结果判定本部分仅涉及微生物(直接饲喂微生物和发酵制品生产菌株)相关安全性评价结果。6.1 直接饲喂微生物6.1.1 细菌 不具有获得性耐药、不产生临床相关抗菌药物、无致病91性/产毒能力的菌株判定为无危害。具有获得性耐药的菌株判定为具有危害,对靶动物和添加剂暴露物种具有风险,不建议用于直接饲喂微生物的生产。具有致病性/产毒能力,或产生人或动物用抗菌药物的菌株判定为
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