黄水芽胞杆菌抗逆性潜力挖掘及乙醇耐受机制分析

黄水芽胞杆菌(Bacillus aquiflavi)3H-10分离自浓香型白酒的黄水,是我国四川省宜宾地区首株酿酒微生物新种菌株,具有较好的产蛋白酶活力且菌种安全性风险较低,在白酒发酵过程中具有潜在应用价值。为了进一步挖掘该菌株的抗逆性潜力,从乙醇、酸、碱、NaCl和温度等方面对菌株开展特性研究,并从基因层面探究其抗逆性潜在机制。结果表明,菌株可在4%乙醇环境生长,对乙醇具有一定耐受性,推测菌株对乙醇的耐受性是其与环境适应性进化的结果。基因分析发现,菌株含有数量较多的热休克蛋白编码基因,使菌株在乙醇胁迫环境中能够产生应激反应,减弱乙醇对细胞的毒害作用;菌株基因组中含有完整的乙醇代谢途径,可将乙醇依次氧化生成乙醛和乙酸,后者进入柠檬酸循环,最终生成二氧化碳和水。因此,丰富的热休克蛋白与完整的乙醇代谢途径是菌株耐受乙醇的主要原因。

黄水芽胞杆菌Bacillus aquiflavi 3H-10全基因组序列分析及功能探究

黄水芽胞杆菌Bacillus aquiflavi 3H-10分离自浓香型白酒黄水样品,是我国四川省宜宾地区首株酿酒微生物新种菌株。为了深入挖掘其功能特性,利用高通量测序技术测定菌株的全基因组序列,并通过数据库比对、平板透明圈法、福林酚法和GC-MS技术解析该菌株的功能基因、产生物酶和发酵风味物质的能力。研究结果表明,菌株B.aquiflavi 3H-10基因组大小3.62 Mb,G+C含量35.40 mol%,其中预测到3224个蛋白质编码基因。通过与KEGG、NR和CAZy数据库比对发现,基因组中含有编码22种蛋白酶和多种碳水化合物酶类的基因;B.aquiflavi 3H-10在蛋白酶培养基平板上透明圈较明显,蛋白酶活力可达85 U/mL;在大豆酪蛋白液体培养基37℃培养72 h的菌体发酵液中,可检测到56种代谢风味化合物,包括酯类、醇类、芳香族、羰基化合物、杂环化合物等,其中,相对含量较高的物质包括苯甲醛(杏仁香,坚果香)、2,5-二甲基吡嗪(炒芝麻香)、正丁醇(水果香)、3-甲基己醇以及浓香型大曲酒的主体香味物质己酸乙酯(甜香,水果香,窖香,青瓜香)。研究表明,黄水芽胞杆菌B.aquiflavi 3H-10具有显著的产蛋白酶能力,可发酵产生多种风味物质,促进浓香型白酒风味的形成,推测其在白酒发酵过程中具有潜在应用价值。

基于全基因组测序的黄水芽胞杆菌Bacillus aquiflavi 3H-10安全性评价

黄水芽胞杆菌Bacillus aquiflavi 3H-10分离自我国四川省宜宾地区传统发酵浓香型白酒黄水样品,具有产生蛋白酶和多种风味物质的能力。对黄水芽胞杆菌3H-10进行高通量基因组测序,并开展耐药基因、毒力基因和致病性分析,以及药物敏感性检测、小鼠毒力实验,以综合评价黄水芽胞杆菌3H-10的安全性。结果显示,黄水芽胞杆菌3H-10基因组为一条环状的DNA,大小3806094 bp,G+C含量为35.66%(摩尔百分含量),基因组中预测到4031个基因、81个tRNA基因、27个rRNA基因、16个sRNA基因;3H-10基因组中未检测到潜在耐药基因,且对常见的9大类、10种抗生素表现为敏感,判断菌株无横向转移耐药性的风险;3H-10基因组中未检测到潜在毒力相关基因,受试小鼠不产生毒性反应或死亡,判断菌株无毒力或人体致病性。黄水芽胞杆菌3H-10在耐药性、毒力与致病性方面无安全性风险。