嗜热链球菌发酵剂的筛选及其发酵特性研究

嗜热链球菌作为发酵剂菌株,其发酵特性直接影响着酸奶质地和风味。本研究采用选择性平板、形态观察和16S rDNA基因序列分析,从发酵乳制品和植物制品样品中共鉴定出10株嗜热链球菌;并通过测定菌株生长曲线、pH值及乳酸产量,从中筛选出S.thermophilus ST-M-03和ST-P-07两株性能较好的菌株。培养14h发现,ST-M-03和ST-P-07的OD_(600)为1.75,pH值分别为4.44和4.47,乳酸含量为241.63和238.17μmol/mL;两株菌株在5h内均可使酸奶的pH值达到4.5;贮藏期结束S.thermophilus ST-M-03和ST-P-07发酵的酸度分别增加了7.64和10.13 T,活菌数为8.74和8.78 lg CFU/g,黏度为3602.78和20140.38mPa·s,离心沉淀率为57.18%和49.99%。表明S.thermophilus ST-M-03和ST-P-07菌株均具有良好的生产性能,其产酸能力、弱后酸、稳定性和低离心沉淀率均与商品化发酵剂菌株相当,是两株性能优良的酸奶发酵剂菌株。

嗜热链球菌对液态发酵黑蒜品质的影响

目的:以新鲜大蒜为原料制备液态黑蒜,研究嗜热链球菌对液态黑蒜品质的影响。方法:新鲜大蒜于180℃高温下进行蒜氨酸酶灭活,而后破碎加入嗜热链球菌,以未添加嗜热链球菌的灭酶破碎大蒜(空白)为参照,研究嗜热链球菌比例、不同蒜氨酸酶灭活时间及二者共存时间对制备液态黑蒜品质的影响。结果:大蒜高温以灭活蒜氨酸酶的时间最优为9 min,加入嗜热链球菌比例最佳为5%,嗜热链球菌与灭酶破碎大蒜共存时间最优为32 h,80℃恒温恒湿发酵箱中发酵所需时间为15 d,各品质指标达到黑蒜发酵标准,相比于空白,此时液态黑蒜总酚含量是其2倍、总酸含量是其1.9倍、还原糖含量是其1.3倍、DPPH·清除率和·OH清除率分别是其1.5倍和1.46倍。结论:嗜热链球菌可促进黑蒜发酵,提升黑蒜品质指标,缩短发酵时间,具有较大应用前景。

嗜热链球菌c-di-AMP合成酶的结构预测

作为一种新兴第二信使分子,c-di-AMP具有全局调控胞内渗透压平衡、DNA损伤和生物膜形成等生理功能。本实验室在实验前期筛选出了一株高产胞外多糖的嗜热链球菌菌株S-3,但未对其进行c-di-AMP信号通路研究。本研究在嗜热链球菌S-3全基因组中筛选出c-di-AMP合成酶(StDAC),对其二级结构进行预测,结果显示St DAC二级结构包含42.98%α-螺旋、15.32%β-折叠和38.30%无规则卷曲。利用SWISS-MODEL和Modeller对StDAC进行单模板和多模板同源建模,由SWISS-MODEL建立的模型通过了Ramachandran、Errat和Verify-3D评估,表明其结构较为合理;而Modeller建立的模型仅通过了Ramachandran评估,总体结构评分较低。本研究预测的嗜热链球菌StDAC三维模型为解析其结构和功能奠定了基础。

嗜热链球菌937胞外多糖生物合成途径及表型分析

嗜热链球菌在生长过程中产生的胞外多糖能够改善发酵乳制品质地,还具有多种生理生化功能。为探究组氨酸、异亮氨酸和谷氨酸对嗜热链球菌937胞外多糖的调控机制,该研究通过全基因组测序,分析了菌株胞外多糖合成途径,随后探究了3种氨基酸浓度提升对菌株生长、胞外多糖产量和性质以及epsABCD转录水平的影响。结果发现,该菌具有转运葡萄糖、蔗糖等特异性PTS转运系统和乳糖渗透酶;具有合成UDP-葡萄糖、UDP-半乳糖和dTDP-鼠李糖的潜力;染色体上存在由18个编码基因组成的eps基因簇。当3种氨基酸浓度提升至15 mmol/L时,菌株胞外多糖产量提升1.5倍、分子质量提升1.2倍、单糖组成摩尔比发生变化并且epsABCD转录水平均显著上调(P<0.05)。3种氨基酸通过调控epsABCD的表达,提升了胞外多糖产量并调节了化学性质,该研究结果在基因水平上为嗜热链球菌胞外多糖生物合成提供了更好的解释。

德氏乳杆菌与嗜热链球菌ISL3家族转座子的比较与分析

对存在于德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)和嗜热链球菌(Lactobacillus delbrueckii)中的3类ISL3家族转座子进行了筛选和定位,确定了各自的反向重复序列(IRs)和其外部的正向重复序列(DRs).观察到3类转座子的IRs有部分相同(5’-GGCTCTATAATTT-3’//5’-TTGACAAAGAGCC-3’),碱基A和T丰富的8 bp的DRs中保守碱基均为第5位T.3类转座子中,转座酶之间约30%的相同性,与IRs的部分相同性以及对最保守碱基的识别有关.分析结果为后续进行相关的分子实验与研究或建立简单转座子的数据库打下基础.

小黄鱼酶解产物促嗜热链球菌FUA329增殖和抗氧化性研究

本研究旨在探索小黄鱼酶解产物对嗜热链球菌FUA329的增殖作用,并测定不同分子量酶解产物的抗氧化活性。在选择不同酶水解小黄鱼加工副产物的基础上,选用木瓜蛋白酶对小黄鱼副产物进行酶解。以酶解产物对嗜热链球菌的增殖效应为评价指标,采用单因素实验和响应面法优化酶解条件,并对酶解产物的体外抗氧化活性进行测定。结果表明,小黄鱼加工副产物酶解的最佳工艺参数为:酶解时间5 h,料液比1:5.1(w/v),加酶量2.8%。将优化条件下制备的小黄鱼酶解液按分子量大小分为4个片段:>10000 Da,5000~10000 Da,3000~5000 Da,<3000 Da,其中分子量<3000 Da的片段促进嗜热链球菌的增殖能力最强。小黄鱼酶解产物对于DPPH、羟自由基和超氧阴离子自由基的清除率分别达到68.75%、56.23%和30.64%。小黄鱼酶解产物对于嗜热链球菌的增殖有一定的促进效果,同时具有一定的抗氧化能力,有开发为嗜热链球菌氮源的潜力。

嗜热链球菌937增殖培养基及发酵条件的优化

该研究以化学限定培养基为基础,通过单因素实验、响应面实验和正交优化实验对嗜热链球菌937的培养基、培养条件进行优化。通过实验确定嗜热链球菌937最适培养基:乳糖20 g/L,酶解脱脂乳16.60%,大豆低聚肽18.88 g/L,乳清蛋白粉1.69%,10 mmol/L组氨酸、10 mmol/L异亮氨酸、5 mmol/L酪氨酸、1 mmol/L半胱氨酸和1 mmol/L谷氨酸、2 mg/L烟酸、0.5 g/L抗坏血酸、40 mg/L氯化镁、2 mg/L泛酸钙、4 mg/L盐酸硫胺素、0.4 g/L氯化钙。初始pH值6.5,接种量2%,39℃发酵,嗜热链球菌937活菌数高达1.75×10^(9)CFU/mL。由此可见,该研究实现嗜热链球菌937低成本、高效率的培养技术,为高活菌数的嗜热链球菌商业产品的开发生产奠定基础。

嗜热链球菌grx02化学限定增殖培养基及变温培养策略的研究

文章研究了能够促进嗜热链球菌grx02生长的化学限定培养基成分、浓度及其变温培养方法。通过单一成分扣除实验确定化学限定培养基的碳源、氨基酸、维生素矿物质等营养成分的组成,进一步通过单因素实验,对化学限定培养基组分浓度、变温培养方法进行优化,以提高嗜热链球菌grx02的活菌数。结果表明,嗜热链球菌grx02化学限定增殖培养基由1种碳水化合物、16种氨基酸、6种维生素、3种矿物质、4种无机盐、2种有机盐组成;培养初始温度、延滞末期及对数末期温度分别为39、37、39℃。最终嗜热链球菌grx02生物量达到1.40,较优化前提高了1.63倍,活菌数达到9.04 log CFU/mL。可为嗜热链球菌生产及其代谢与功能研究提供参考。

一株嗜热链球菌的分离与鉴定

本研究通过对健康牛乳进行细菌分离、形态学观察、生化试验并进行16s rRNA鉴定分析,分离得到一株嗜热链球菌,编号为GX20231204。对分离获得的菌株进行溶血活性测定以及药敏试验,探究其对抗生素的耐药性。结果表明,分离株不具有溶血活性,对试验所用的22种抗生素均表现为敏感,具有良好的安全性,可作为饲料添加剂和研制微生物制剂的潜在有益菌。

自然发酵乳中嗜热链球菌糖代谢特征与功能基因分析

嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)在发酵乳生产过程中应用广泛,通过对该菌种糖代谢相关功能基因的研究,可为优良工业菌种的筛选提供理论依据。该研究以27株分离自自然发酵乳的嗜热链球菌为试验菌株,利用碳水化合物鉴定生化试剂条,来对比分离株的糖类代谢情况,并通过基因组重测序和相关性分析,挖掘与菌株优良特性相关的基因。通过表型实验,将嗜热链球菌归纳为两组,其中一组仅可利用葡萄糖、乳糖、蔗糖,另一组还可以利用除上述糖类外的核糖、半乳糖、果糖、甘露糖、N-乙酰葡萄糖胺、苦杏仁苷、熊果苷、水杨苷、纤维二糖、麦芽糖、海藻糖、龙胆二糖等。两组间在多糖代谢基因和碳水化合物活性酶GT8差异显著(P<0.05);相关性分析结果显示,几丁质、N-乙酰葡萄糖氨基编码基因与菊粉、D-松三糖、木糖的利用显著正相关(P<0.05),淀粉的利用与碳水化合物活性酶家族GH13_14和CE2具有显著正相关(P<0.05)。研究通过分析嗜热链球菌中参与碳水化合物代谢的基因,发现部分糖代谢表型与基因间差异相匹配,为发酵乳菌株的开发和利用奠定理论基础。

嗜热链球菌m6A甲基化差异研究

嗜热链球菌是乳制品工业生产中最为重要的发酵剂之一,具有良好的发酵特性。DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式,可在不改变DNA序列的前提下影响基因表达。本文选取2株产酸表型具有较大差异的嗜热链球菌为研究对象,通过甲基化组学探究m6A甲基化与遗传表型的关系。利用PacBio SMRT测序平台对嗜热链球菌IMAU80278与嗜热链球菌IMAU20416进行基因组测序及m6A甲基化测定,比较2株嗜热链球菌功能基因及m6A甲基化差异。结果表明,嗜热链球菌IMAU80278与嗜热链球菌IMAU20416基因组相似,且功能基因均以碳水化合物代谢及氨基酸代谢为主。嗜热链球菌IMAU80278与嗜热链球菌IMAU20416限制修饰系统,m6A甲基化位点和m6A基序均存在显著差异,特别是在碳水化合物代谢及氨基酸代谢相关功能基因的m6A甲基化存在明显差异。推测m6A甲基化的差异可能导致嗜热链球菌IMAU80278与嗜热链球菌IMAU20416产酸表型的不同。此外,从表观遗传学角度探究嗜热链球菌DNA甲基化对发酵特性的影响,为优良发酵剂的筛选及利用奠定理论基础。

不同保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌S10复配对发酵乳特性的影响

嗜热链球菌S10分离自青海地区自然发酵酸牛乳,具有良好的弱后酸化能力和发酵特性。本研究将分离自不同国家传统发酵乳及酸马奶的4株保加利亚乳杆菌IMAU20450、IMAU95110、IMAU62091和IMAU62161,分别与嗜热链球菌S10进行复配组成发酵剂(A、B、C和D),以商业发酵剂(E)为对照,采用多频扩散波谱法研究发酵过程中的微流变学特性,并对贮藏稳定性和后酸化进行综合评价。结果表明:发酵过程中A组发酵乳的固液平衡值最低,而黏性因子、弹性因子高于B、C、D组发酵乳,表明A组发酵乳形成具有较高强度的乳凝胶结构。在4℃贮藏21 d期间,A组和C组硬度与对照组无差异,均显著大于其它试验组(P<0.05),各试验组发酵乳的黏度、持水与对照组无显著性差异(P>0.05)。25℃贮藏14 d后酸化评价表明,B组和D组发酵乳pH值和滴定酸度均分别小于和大于其它各组(P<0.05),而A组和C组的发酵乳与对照组无显著性差异,说明A组和C组发酵剂具有弱后酸特性。同时A、C组感官评价得分最高,发酵乳酸甜比恰当,组织均匀,质地细腻丝滑。综上,保加利亚乳杆菌IMAU20450、IMAU62091分别与嗜热链球菌S10复配时酸乳发酵和贮藏特性较好,具有进一步研究价值和较好应用前景,为乳酸菌发酵剂开发提供物质基础和数据参考。

淮山活性物质对嗜热链球菌的促生长作用研究

嗜热链球菌在食品加工中应用广泛,挖掘能有效促进菌体增殖和维持活性稳定的物质具有重要意义。通过菌株活菌数与淮山全粉中活性成分质量分数的相关性比较和偏相关分析,研究不同来源淮山全粉及其主要活性物质对嗜热链球菌的促生长作用。结果显示,不同来源淮山全粉对嗜热链球菌增殖的影响存在差异,其中HS-4全粉的促生长效果最显著,嗜热链球菌活菌数可达到(9.42±0.04)lg CFU/mL。此外,多糖质量分数与菌株活菌数之间存在明显的正向相关性(P<0.05),而其余活性成分与菌株活菌数的正相关关系不显著或呈现出负相关关系。进一步研究发现,不同来源淮山粗多糖均能明显促进嗜热链球菌增殖,其中HS-4粗多糖的促生长效果最好;当HS-4粗多糖添加量为0.1%~0.2%(质量分数)时,对应的活菌数能达到9.00 lg CFU/mL以上;HS-4粗多糖分离纯化得到的4种组分的促生长效果也表现出明显差异,菌株活菌数整体上较对照(CK)组提高了6.03%~11.48%。研究结果说明多糖是淮山全粉中能有效促进嗜热链球菌增殖的主要活性因子。

鱼糜副产物蛋白水解物的抗冻活性及对嗜热链球菌的抗冻效果及机制

研究鱼糜加工副产物蛋白水解物(surimi by-product protein hydrolysate,SBPH)的结构与抗冻活性,并通过测定嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)在冷冻处理后的生长性能、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、相关蛋白酶活力、代谢活性与膜电势等指标探究SBPH对嗜热链球菌的抗冻作用机制。结果表明,SBPH的分子质量范围为260~2 550 Da,共鉴定出78个氨基酸长度为8~18的肽段,部分肽段具有三肽重复序列的特征结构,赋予SBPH较高的抗冻活性(热滞活性为1.76℃)。与其他抗冻剂(蔗糖、脱脂牛乳、甘油)相比,SBPH(质量浓度2 mg/mL)可提升冷冻处理后嗜热链球菌的细胞存活率、生长活性和细胞酸化活性,并且SBPH可减轻低温对细胞造成的氧化应激损伤,显著抑制相关蛋白酶活力的下降(P<0.05),并提升细胞代谢活性,减轻细胞膜的超极化,利于保持细胞膜的完整性和流动性。SBPH可在一定程度上维持磷脂双分子层间的作用力,保护细胞膜的结构。综上所述,SBPH可保护细胞的功能和完整性,在一定程度上降低了细胞的低温损伤。

体外发酵条件下嗜热链球菌S131对肠道健康的调控机制

该研究以HT-29细胞与人体肠道菌群批量发酵模拟系统相结合,探究嗜热链球菌S131对肠道屏障的影响、拮抗致病菌造成的肠道损伤及对有益菌的增殖效果。结果表明,与对照组相比S131使HT-29细胞黏蛋白MUC2、紧密连接蛋白ZO-1、ZO-2、Claudin-1与Occludin mRNA相对表达分别提升至1.34、4.59、2.17、5.81和4.25,同时能够缓解产肠毒素性大肠杆菌(Enterotoxigenic E.coli,ETEC)对相应基因表达的抑制,各基因分别提升至1.42、6.28、3.27、5.03和4.79。S131对ETEC造成的HT-29细胞炎症因子分泌增加具有显著抑制作用,使IL-8和IL-1β分别由821.79 pg/mL和2.22 pg/mL降至573.92 pg/mL和0.29 pg/mL。S131改善了ETEC造成的上皮细胞损伤,将细胞增殖率提升至21.07%。同时S131缓解了ETEC造成的AQP-3 mRNA相对表达下调,使AQP-3基因表达提升至1.21。并且通过qPCR检测发现S131提升了体外发酵体系中柔嫩梭菌属(Faecalibacterium)和多形拟杆菌属(Bacteroides thetaiotaomicron)的相对丰度,改善了ETEC造成的乳杆菌属(Lactobacillus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、多形拟杆菌和柔嫩梭菌属的降低。综上,嗜热链球菌S131可能通过增强肠道屏障、拮抗致病菌损伤和调节肠道菌群来改善肠道健康。

嗜热链球菌S131对巨噬细胞的免疫调节作用研究

该实验旨在研究嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)S131调节免疫力的功能,并对其提升免疫力的作用机制进行解析。首先,对菌株定殖肠道和产胞外多糖的能力进行评价;然后,通过细胞实验检测菌株对巨噬细胞RAW264.7(小鼠单核巨噬细胞白血病细胞)的增殖、吞噬及对其分泌细胞因子的影响。结果表明,嗜热链球菌S131具有较好的黏附能力,可以高产胞外多糖。其处理RAW264.7细胞后其相对增殖率和吞噬率分别为131.11%和115.13%,且可促细胞分泌肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)、白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)和IL-12细胞因子。综上所述,嗜热链球菌S131可黏附于肠道,可高产胞外多糖,同时可激活巨噬细胞,引起生理性炎症反应,提高机体免疫,能够用于提升免疫力功能食品的开发。

兰州百合粗低聚糖对嗜热链球菌ATCC-14485和保加利亚乳杆菌ATCC-11842产酸及增殖的影响

益生元在促进益生菌生长、调节肠道微生态平衡方面发挥着重要作用。为探究兰州百合粗低聚糖(crude lily oligosaccharides,CLOs)的益生元特性,以兰州百合干为原料,提取、表征CLOs;以低聚果糖和菊粉作为阳性对照,测定CLOs在人工胃肠溶液的水解度,以及对嗜热链球菌ATCC-14485和保加利亚乳杆菌ATCC-11842的产酸、增殖作用的影响。结果表明:CLOs分子量为1194 Da,主要由甘露糖、阿拉伯糖和葡萄糖组成,摩尔比为1:3.57:16.40;CLOs经人工胃肠溶液消化后水解度是26.96%,显著低于菊粉(P<0.05);CLOs促进乳酸菌发酵产酸的效果显著优于菊粉和低聚果糖(P<0.05);当CLOs的添加量为1.0%(W/V)时,能有效促进嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的增殖,并减缓二者在货架期的死亡速率。研究结果说明CLOs具有益生元特性,可为新型共生发酵乳的研发提供理论依据。

嗜热链球菌抑制法测定鲜乳中抗生素残留检验方法的优化

目的:对国标嗜热链球菌抑制法测定鲜乳中抗生素残留的检验方法进行验证并优化,建立优化后的实验室检验方法。方法:按照《食品卫生微生物学检验鲜乳中抗生素残留检验》(GB/T 4789.27—2008)中嗜热链球菌抑制法进行抗生素检测。结果:按照国标方法检验,测试菌液加1 mL时,常见抗生素的最低检出限分别为青霉素30μg·L^(-1)、链霉素5 000μg·L^(-1)、庆大霉素3 000μg·L^(-1)、卡那霉素5 000μg·L^(-1)。当添加测试菌液量减少为100μL时,常见抗生素的最低检出限分别为青霉素3.0μg·L^(-1)、链霉素50μg·L^(-1)、庆大霉素30μg·L^(-1)、卡那霉素50μg·L^(-1)。结论:标准方法的灵敏度低,可以通过减少嗜热链球菌的添加量来提高该检验方法的灵敏度。

嗜热链球菌促生长物质研究及增殖培养基优化筛选

研究了在MRS培养基中添加不同营养物质对嗜热链球菌生长的影响,进一步采用正交试验优化筛选了嗜热链球菌的增殖培养基。结果表明:在MRS培养基中添加玉米浆、番茄汁、啤酒液、乳糖可显著促进试验菌株的细胞生长(P<0.01),而添加蛋白胨、酵母浸膏、CaCl2对细胞生长无显著影响(P>0.01);利用L934正交试验筛选出增殖培养基的最佳配比为:在MRS培养基中添加0.3%玉米浆、7.5%番茄汁、5.0%啤酒液、1.0%乳糖;试验菌株在增殖培养基中经37℃培养24h,活菌数可达4.69×109cfu/ml,较对照MRS培养基的活菌数提高40.78倍。

不同发酵特性的嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌共发酵的特性

为探究具有不同优良性状的嗜热链球菌株与保加利亚乳杆菌株共发酵的特性,用产酸快的嗜热链球菌StCH-1菌株和产黏好的嗜热链球菌StTA040菌株与保加利亚乳杆菌Lb0925B菌株组合,测定其组合菌株的发酵性能。通过实验发现组合菌株发酵速率均比单菌株发酵速率快,其中含有嗜热链球菌StCH-1的组合菌株发酵速率较快,而含有嗜热链球菌StTA040的组合菌株的胞外多糖产量较高,发酵乳的黏度较高,持水力较强;三组分发酵剂的发酵速率快,发酵乳在贮藏期间黏度高,持水力强,通过感官分析得出三组分发酵剂制得的发酵乳的口感和风味最佳。