乙醇胁迫对乳酸杆菌关键酶活力的影响

分别以面包乳杆菌(Lactobacillus crustorum D2-5)和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum D5-5)为研究对象,进行不同乙醇体积分数胁迫后菌体活力的对比,测定了乙醇胁迫后菌体中己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、乳酸脱氢酶(LDH)及ATP酶的活力变化,分析了乙醇胁迫后造成菌体失活的主要因素。结果表明:5%乙醇胁迫处理有助于提高菌体存活率,但是效果不显著;8%乙醇胁迫后的菌体存活率明显降低,面包乳杆菌D2-5和植物乳杆菌D5-5存活率依次仅为26.61%和23.50%,菌体的生长受到严重抑制,致使相关酶活力降低。乙醇胁迫对乳酸杆菌己糖激酶影响不显著,对其丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶及ATP酶具有极显著的影响。这一结果说明,丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶及ATP酶是影响乙醇胁迫损失的关键酶,酶活力变化与菌体活力相关。

乙醇胁迫酵母凋亡过程的单细胞喇曼光谱

在群体细胞水平和单个酵母细胞水平上,应用光镊喇曼光谱技术对高浓度乙醇胁迫过程中细胞内生物大分子物质的动态变化进行实时监测.基于两种水平上的研究结果显示:在高浓度乙醇胁迫下,归属于核酸的喇曼峰(721,1 083,1 301cm-1)、归属于蛋白质的喇曼峰(721,858,1 001,1 301,1 445,1 608,1 657cm-1)和归属于脂类(1 083,1 301,1 445cm-1)喇曼峰的峰强度都随处理时间的延长而显著降低,说明了高浓度乙醇诱导酵母凋亡过程中核酸、蛋白质、脂类等物质的含量是逐渐降低的.结合单因素分析法与重复测量分析法发现,群体细胞与单个细胞光谱的变化有明显差异性,反映基于群体细胞的研究,个体细胞的信息被平均光谱信息所掩盖,无法体现个体间所存在的差异.应用激光镊子喇曼光谱技术基于单个细胞水平上的研究能更直接、真实地反映高浓度乙醇胁迫下细胞内生物大分子变化的动态信息.

副干酪乳杆菌SMN-LBK在乙醇胁迫下的转录组分析

以分离自新疆塔城地区传统马奶酒中的1株副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)SMN-LBK为研究对象,分别以4%、6%、8%、10%(体积分数)乙醇对其进行胁迫处理,其存活率依次为25.84%、18.39%、10.86%、1.67%;以10%乙醇胁迫对其进行转录组分析,研究其在乙醇胁迫下差异基因在转录水平的表达情况。转录组分析表明:表达显著下调基因有50个,分别为参与丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢1个基因,脂肪酸生物合成2个基因,ATP结合盒式蛋白转运体8个基因,磷酸转移酶系统3个基因,其余基因全为假定蛋白;表达显著上调基因28个,4个参与丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,其余基因全为假定蛋白。选取6个差异基因进行实时荧光定量聚合酶链式反应验证转录组测序结果,两种方法的基因在表达水平上具有一致趋势。这些基因与细胞壁主要成分肽聚糖、磷壁酸的生物合成相关,其通过提高这些基因表达抵御乙醇对自身的损害。这些基因可能与副干酪乳杆菌SMN-LBK的乙醇胁迫机制密切相关。本研究为进一步阐明乳酸杆菌的耐乙醇机制提供了理论依据。

乙醇胁迫对植物乳杆菌D5-5代谢活力的影响

以（Lactobacillus plantarum D5-5）为研究对象,用不同体积分数乙醇胁迫菌体,测定乙醇胁迫后菌体中乳酸脱氢酶（LDH）、ATP酶的活力,胞外β-半乳糖苷酶相对酶活及细胞膜特性的变化,分析乙醇胁迫后造成菌体失活的主要因素,探讨乙醇胁迫对乳酸杆菌的损伤机制。结果表明：在乙醇体积分数为6%~8%胁迫条件下,菌体存活率分别降低了44.07%、61.81%、69.79%,乙醇胁迫对植物乳杆菌D5-5LDH、ATP酶具有显著影响,胞外β-半乳糖苷酶相对酶活升高,细胞膜完整性和表面结构受破坏程度增强。说明LDH、ATP酶是影响乙醇胁迫损伤的关键酶,乙醇胁迫致使菌体关键酶失活,细胞膜完整性破坏,细胞表面结构受损,从而影响植物乳杆菌D5-5的正常生理代谢。

乙醇胁迫对小麦幼苗几个生理生化指标的影响

[目的]研究小麦幼苗对乙醇污染的耐受性。[方法]用不同浓度的乙醇溶液培养小麦幼苗4d,测定叶片的POD活性、Pro含量及MDA含量。[结果]乙醇浓度为0.20%、0.40%时,POD活性和Pro含量均随乙醇浓度增加而升高,MDA含量低于对照;当乙醇浓度达到0.60%时,POD活性大幅下降且低于对照,Pro含量大幅升高,MDA含量大幅升高且高于对照。[结论]小麦幼苗对低浓度的乙醇胁迫有一定抗性,但对高浓度的乙醇没有抗性。不同品种小麦之间对乙醇胁迫的表现有差异,这是由基因型导致的,但这种差异具有一致性。

利用乙醇胁迫作用提高花生四烯酸产量

利用乙醇胁迫作用提高花生四烯酸(AA)产量。探讨了乙醇加入时间及加入量,并通过发酵后期降低转速延长了乙醇胁迫作用时间,确定了降低转速的时间点。结果表明,发酵5d后添加4%的乙醇,并在5.5d后降低转速减少机械力所带来的对发酵后期菌丝体的破坏作用,最终将AA产量从10.6g/L提高到17.6g/L。

乙醇胁迫对植物乳杆菌膜生理及黏附性的影响

目的:探讨植物乳杆菌在乙醇胁迫下黏附性变化及其抗乙醇胁迫的生理响应机制。方法:用不同体积分数的乙醇胁迫植物乳杆菌,测定菌体存活率、细胞膜完整性及超微结构的变化;采用人体结肠癌细胞HT-29作为体外黏附模型,测定乙醇胁迫后菌体对HT-29细胞的黏附率;通过气相色谱-串联质谱法分析菌体细胞膜脂肪酸的变化。结果:随着乙醇体积分数的增加,植物乳杆菌的存活率逐渐下降,菌体细胞膜完整性及其表面结构遭到破坏,对HT-29细胞黏附率降低,同时,细胞膜中脂肪酸的不饱和脂肪酸比例升高。结论:乙醇胁迫可降低菌体黏附HT-29细胞的能力,植物乳杆菌细胞膜中脂肪酸的组成及其完整性在抗乙醇胁迫过程中发挥重要作用。

乙醇胁迫对啤酒酵母生长及蛋白表达的影响

研究了乙醇胁迫对啤酒酵母生长的影响,应用光镊拉曼光谱(LTRS)技术获得并分析酵母单细胞拉曼光谱,从分子水平分析酿酒酵母细胞内的蛋白质组变化。结果表明乙醇可抑制酵母生长,随着乙醇浓度的提高,酵母细胞直径变小、稳定期推迟、生物量和蛋白质含量也呈减少趋势;通过光镊拉曼光谱分析可了解酵母细胞内的乙醇浓度和生化组成的相对含量等信息;在不同乙醇浓度下,采用SDS变性凝胶电泳(SDS-PAGE)共检测到22个明显的差异条带,并对其中7个差异条带进行质谱鉴定,发现这7个差异蛋白的功能主要与端粒稳定性、细胞自溶及代谢相关;不同乙醇浓度可诱导酵母特定蛋白质表达发生变化,如HSP104等蛋白质,说明这些蛋白质所参与的代谢途径在啤酒酵母乙醇耐性中具有普遍作用。

精酿啤酒酿造中存在的乙醇胁迫问题及对策

精酿啤酒麦汁浓度高、酒精度高、浓烈香郁,越来越受到啤酒爱好者的青睐,是我国啤酒酿造的新兴重要领域。但是较高浓度的乙醇对酵母的胁迫危害已经成为制约精酿啤酒高酒精度发酵的瓶颈。该文阐述了国内外精酿啤酒发展现状,指出了精酿啤酒的乙醇胁迫问题。结合酿酒酵母乙醇耐受机理研究进展从乙醇耐受菌株选育,发酵过程中增加海藻糖浓度、提高麦角甾醇含量、添加氮源4个方面探讨了解决精酿啤酒乙醇胁迫问题的对策,为精酿啤酒的高酒精度酿造提供了思路和方法。

紫外诱变法选育酒酒球菌乙醇胁迫耐受菌株及其发酵性能研究

该研究以酒酒球菌(Oenococcus oeni)SD-2a为研究对象,采用紫外诱变法选育乙醇胁迫耐受突变菌株,评价其在乙醇胁迫条件下的生长能力,并测定其产β-葡萄糖苷酶活性及其在模拟酒中苹果酸、乳酸含量及活菌数的变化。结果表明,分离筛选到3株乙醇胁迫耐受性好的突变菌株,分别编号为UVe1、UVe2、UVe3,在高体积分数乙醇(12%和14%)胁迫环境下,3株突变菌株的生长速度均显著高于出发菌株SD-2a(P<0.05);突变菌株UVe2的β-葡萄糖苷酶活性显著高于出发菌株SD-2a和对照菌株L-450(P<0.05);在模拟酒中,3株突变菌株的苹果酸降解与乳酸生成速度均显著高于出发菌株SD-2a(P<0.05),且突变菌株UVe1和UVe2的存活率显著高于出发菌株SD-2a(P<0.05);综上,突变菌株UVe2具有优良商业酒酒球菌的潜力。

苹果酸-乳酸发酵细菌乙醇胁迫应答机制研究进展

由乳酸菌引起的苹果酸-乳酸发酵是生产优质葡萄酒的一个重要工艺过程。在这个过程中,乙醇是乳酸菌活性的主要抑制因子,特别是随着全球气候变暖带来的葡萄含糖量的增加,乙醇对乳酸菌的抑制作用越来越成为人们的研究热点。乙醇胁迫使得乳酸菌细胞结构发生变化,影响苹果酸-乳酸发酵的顺利进行。因此,乳酸菌在乙醇胁迫下的生长、代谢对葡萄酒生产是非常重要的。该文对苹果酸-乳酸发酵过程中常见乳酸细菌在乙醇胁迫下的应答机制进行了阐述,为乳酸菌乙醇胁迫耐受性机制的研究和优良菌株的选育提供参考。

乳酸菌乙醇胁迫的应答机制研究进展

乳酸菌广泛参与乳制品、植物蛋白制品、果蔬制品、肉制品、调味品、酒精制品等食品的发酵,在发酵过程中,乳酸菌产生有机酸、细菌素、多糖等代谢物。随着发酵时间的延长,其酸度、乙醇浓度、发酵温度的变化引发乳酸菌生理代谢响应。当乳酸菌面临乙醇胁迫,其细胞形态、组分发生变化,酶活性和多个代谢途径都会受到影响。乳酸菌面临乙醇胁迫有一套自我调控机制,细胞中脂肪酸比例发生变化,不饱和脂肪酸增加;热激蛋白的合成使得细胞膜更加稳定;如精氨酸和谷氨酸的积累,提高了细胞对逆境的抗性;且部分乙醇耐受基因的上调同样提高了乳酸菌对于乙醇的耐受性,如acrR、clp和hsp基因。本文概述了乙醇胁迫下乳酸菌的生理响应及应答机制,为日后乳酸菌在酒类发酵中的应用提供参考。

乳酸菌的乙醇耐受机制及其在食醋生产中的应用

传统固态发酵食醋因其丰富的菌群在风味、品质等方面有着不可比拟的优势,乳酸菌作为固态食醋发酵中重要的功能微生物,广泛应用于食品、生物等领域。然而,食醋在发酵过程中乳酸菌会受到高乙醇环境的胁迫,因此探究乳酸菌如何在高乙醇环境下生存具有积极意义。该研究选择耐乙醇副干酪乳杆菌(PC-5)和不耐乙醇植物乳杆菌(PR-7)作为实验对比菌株,通过检测生物指标发现:在体积分数为8%的乙醇环境下,PC-5的多糖含量占比和细胞膜通透性分别提高至0.56%和75%,且显著高于PR-7。此外,代谢途径中的己糖激酶(Hexokinase,HK)、6-磷酸果糖激酶(6-Phosphofructokinase,PFK)、丙酮酸激酶(Pyruvate Kinase,PK)的活性均高于PR-7,并分别提高至99.82、2.78、3.43 U/mg。最后,在食醋不同发酵阶段中加入PC-5使其与酵母菌实现共同发酵,结果发现:共发酵食醋体系中多酚的生成和总抗氧化能力比单菌发酵分别提升了32.14%和55.56%。因此乳酸菌对食醋发酵有着良好的促进作用,为乳酸菌参与食醋共发酵提供了良好的理论依据。

絮凝酵母海藻糖合成酶基因TPS1启动子区的克隆和乙醇胁迫下启动子活性的变化

提高生物能源生产菌株对各种胁迫因素的耐受性对于提高生产过程的经济性和高效生产生物能源具有重要的意义。对酿酒酵母乙醇耐性的分子机制的研究,可揭示影响其耐受性的关键基因,并通过代谢工程操作定向提高酵母菌的乙醇耐受性,从而提高燃料乙醇的生产效率。海藻糖对酵母菌在多种环境胁迫下的细胞活性具有保护作用,但其对乙醇耐性分子机制的研究还不够深入。克隆了自絮凝酵母Saccharomyces cerevisiae flo的海藻糖-6-磷酸合成酶基因TPS1的启动子区域,利用pYES2.0载体骨架,构建了PTPS1启动绿色荧光蛋白EGFP标记基因的报告载体,并转化酿酒酵母ATCC4126。对酵母转化子在含有7%和10%乙醇的生长培养基中的EGFP的表达情况进行相对荧光定量分析,发现PTPS1活性在7%乙醇存在下受到强烈诱导。EGFP表达量对高温和高糖胁迫无明显差别,显示了TPS1启动子对乙醇浓度的特异响应。研究结果表明,絮凝酵母海藻糖的合成是对乙醇胁迫的保护性反应。

乙醇胁迫处理对酒酒球菌SD-2a生理特性的影响

为制备高效的葡萄酒乳酸菌发酵剂,以酒酒球菌SD-2a为试验材料,研究了5%、10%不同浓度的乙醇胁迫处理对菌体生长、细胞内MLE活性、冻干存活率及细胞膜脂肪酸组分的影响。试验结果表明乙醇胁迫处理明显降低了菌体的生长速率和生物产量。与对照相比,5%乙醇胁迫处理降低了菌体的冻干存活率,而10%乙醇处理却显著增加了菌体的冻干存活率。细胞膜脂肪酸组分的测定结果表明,前者细胞膜U/S比值为1.12,比对照降低了26.3%,而后者细胞膜U/S比值为2.29,比对照增加了50.6%。故认为酒酒球菌SD-2a为适应不同浓度的乙醇胁迫环境,在细胞膜脂肪酸水平上所采用的机制不同,且菌体的冻干存活率与其细胞膜脂肪酸组分密切相关。

海藻糖与热激蛋白在酿酒酵母耐受乙醇胁迫中的作用

在燃料乙醇发酵生产过程中,酿酒酵母经常会受到高浓度乙醇的胁迫,导致乙醇转化率和产量降低。面对高浓度乙醇的胁迫,酿酒酵母也具有应对胁迫的应激机制。在对这种应激机制进行了解的基础上,如能提高酿酒酵母对乙醇的耐受性,对于燃料乙醇生产具有重要意义。在高浓度乙醇胁迫下,酿酒酵母细胞会产生一系列保护性物质,如海藻糖、热激蛋白、脯氨酸等,这些物质能够提高酿酒酵母细胞对乙醇的耐受性。海藻糖作为一种重要的碳源、能量贮藏物质,不仅能稳定细胞膜、蛋白质和核酸等大分子物质,还可增强酿酒酵母对高浓度乙醇的耐受性。此外,酿酒酵母还可以产生大量的热激蛋白,增强酿酒酵母的抗逆性。从海藻糖和热激蛋白在乙醇胁迫下对酿酒酵母细胞保护作用的研究方面进行了综述,并对存在的问题进行了讨论与展望。

乙醇胁迫下酿酒酵母(Sc131)生长状态和基因的表达

为了探究果酒发酵酵母菌混合培养条件下酿酒酵母菌(Sc131)细胞行为变化的分子机制,考察乙醇胁迫条件下菌株Sc131细胞生长状态和基因的表达,建立3%,6%和10%乙醇胁迫酿酒酵母体系。通过分光光度法检测Sc131生长状态,SYBR GREEN实时荧光定量PCR检测醇酰基转移酶EHT1和EEB1基因,转醛醇酶TAL1和NQM1基因,乙醇脱氢酶ADH1基因和乙醛脱氢酶ALD2基因表达量。结果表明,低浓度乙醇胁迫下Sc131细胞生长状态差异不显著。然而,醇酰基转移酶EEB1基因、乙醇脱氢酶ADH1基因和乙醛脱氢酶ALD2基因在乙醇胁迫下的相对表达量都有显著变化。例如:乙醇脱氢酶ADH1基因在10%乙醇胁迫下的相对表达量达到对照组的9 000倍。

紫外诱变法选育酒酒球菌酸-乙醇胁迫耐受菌株

为选育优良抗性的酒酒球菌菌株,以酒酒球菌SD-2a为出发菌株,通过紫外诱变法获得酒酒球菌突变菌株,分别对突变菌株进行胁迫耐受性、β-葡萄糖苷酶活性及其在模拟酒中的苹果酸乳酸发酵速率和活细胞数量进行测定。结果表明,诱变产生的3株突变菌株UVae1、UVae2、UVae3,其胁迫耐受性优于出发菌株SD-2a,在模拟酒中UVae2最大细胞存活率可达到出发菌株的3.61倍,突变菌株的苹果酸乳酸发酵能力也较出发菌株有所提高,在培养到第8天时,突变菌株的苹果酸含量分别是出发菌株的86.0%、85.0%和84.9%,β-糖苷酶活力无显著变化。研究获得了3株胁迫耐受性提高的优良发酵菌株。

乙醇胁迫抑制毕赤酵母表达外源蛋白的转录组学分析

在5 L发酵罐中进行毕赤酵母发酵表达猪?干扰素的实验,发现甘油培养末期乙醇的积累会抑制外源蛋白的表达。从转录组学角度系统分析不同浓度乙醇胁迫条件下,毕赤酵母甘油培养期和甲醇诱导期细胞的生理状态变化。研究结果表明,在甘油培养期,乙醇胁迫使得毕赤酵母细胞中的545个基因发生了显著差异表达(265个基因表达上调,280个基因表达下调),这些差异表达基因的功能主要涉及蛋白质合成、能量代谢、细胞周期和过氧化物酶代谢。乙醇胁迫增加了蛋白质错误折叠的情况,降低了核糖体和线粒体的结构完整性,使得甘油培养末期无法得到大量具有健全功能的酵母细胞。在甲醇诱导期,与甲醇代谢、蛋白质加工合成、氨基酸代谢等途径相关的294个基因发生了显著差异表达(171个基因表达上调,123个基因表达下调),导致内质网胁迫不能被及时解除,破坏了细胞内的氨基酸正常代谢。

定向进化Rho1提高酿酒酵母的乙醇耐受性和超高浓度乙醇发酵性能

燃料乙醇发酵过程中酿酒酵母细胞活性被高浓度乙醇严重抑制而导致发酵提前终止,生产强度严重降低,因此构建同时具有高耐受性、高发酵性能的菌株一直是发酵工业追求的目标。选取酿酒酵母细胞形态调节关键基因小GTP酶家族成员Rho1,构建易错PCR产物文库,以酿酒酵母S288c为出发菌株采取“富集-自然生长-复筛”的筛选策略,成功筛选得到两株乙醇胁迫耐受性与发酵性能均提高的突变株M2和M5。测序发现突变株过表达的Rho1序列出现了3~5个氨基酸的突变和大片段的缺失突变。以300 g/L起始葡萄糖进行乙醇发酵,72 h时,M2和M5的乙醇滴度比对照菌株分别提高了19.4%和22.3%,超高浓度乙醇发酵能力显著提高。本研究为利用蛋白定向进化方法改良酵母菌复杂表型提供了新的作用靶点。