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近年来,我国发面面食的消费逐年攀升,多品种、高质量、富有保健功能的发酵面制品日益为消费者所期待。参与酸面团发酵过程的微生物主要有酵母菌和乳酸菌两大类。有关酵母菌的发酵机理已有大量的报道,而乳酸菌改善酸面团品质和风味方面的研究则鲜见报道。面团作为乳酸菌存在的生境,研究其与菌体之间的相互影响的研究还相当薄弱。不同乳酸菌在面团中受发酵环境的影响,能启动不同的代谢途径,产生特殊的风味物质、功能性成分,从而形成独特的产品。相对于西方,我国在发面面食方面更缺乏系统的基础理论研究。故此,本文选取两株酸面团来源的乳酸菌,借助转录组学测序探索面粉机制对其代谢的影响。同时,我们借助传统的分子克隆手段表达相关的酶,以期从分子水平去研究其相关基因,阐明乳酸菌改善酸面团品质的途径,丰富我国在发面面食方面分子机制的研究。首先,Lactobacillus acidophilus 0201与Lactobacillus helveticus 0103单菌发酵面团后,检测面团的pH、总酸含量及游离氨基酸含量,结果表明两株菌都具有良好的发酵特性。转录组测序比较L.acidophilus 0201与L.helveticus 0103发酵前后菌体基因的变化,其中L.acidophilus 0201发酵后有87个基因显著上调,23个基因显著下调,而L.helveticus 0103发酵后有577个基因显著上调,36个基因显著下调。对于L.acidophilus 0201,我们根据其高产精氨酸与脯氨酸的特性筛选7个代谢通路中的14个基因以RT-qPCR进行验证,对于L.helveticus 0103高产谷氨酸我们根据转录组测序结果中筛选了11个代谢通路中的43个基因以RT-qPCR进行验证,结果基本与转录组学测序一致。在RT-qPCR的验证基础上,我们选择对L.acidophilus 0201精氨酸与脯氨酸代谢通路中的两个基因LBA1116(pyrroline-5-carboxylate reductase,吡咯啉羧酸还原酶)和LBA1957(prolyl aminopeptidase,脯氨酰基氨肽酶),以及瑞士乳杆菌L.helveticus 0103谷氨酸盐代谢通路中的两个基因LHE_RS16190(UDP-N-acetylmuramoyl alanine--D-glutamate ligase,二磷酸尿核苷-N乙酰胞壁酸丙氨酸-谷氨酸连接酶)与LHE_RS19445(orotate phosphoribosyl transferase,乳清酸磷酸核糖转移酶)进行克隆表达。成功构建了这四个基因的表达载体后,在大肠杆菌中以IPTG诱导表达蛋白,除吡咯啉羧酸还原酶,其他三个酶成功表达并得到纯化蛋白。分别以纯化后的PEPL、MURD、OPT免疫小鼠,分别得到对应的抗血清用于Western Blotting检测。我们发现,L.acidophilus 0201在发酵2 h、4 h和8 h所产生的脯氨酰基氨肽酶与对照组相比分别显著上调1.28倍、1.47倍、1.66倍。L.helveticus 0103在发酵2 h、4 h和8 h所产生的MURD与对照组相比分别显著上调1.41倍、1.37倍、1.51倍。OPT对照组相比分别显著上调1.24倍、1.47倍、1.67倍。这些结果与转录组学测序和RT-qPCR的结果基本一致,说明这三种酶在酸面团发酵过程中上调表达。另外,外源添加纯化的脯氨酰基氨肽酶到发酵面团中,精氨酸与脯氨酸的含量分别为82 mg/kg和120 mg/kg,显著高于对照组(44 mg/kg和76 mg/kg)。我们对两株乳酸菌参与制备的面包进行了一系列的检测,包括图像分析、质构分析以及感官评定。乳酸菌参制备的面包外壳有着较对照组更好的色泽,且面包芯形成的空洞小而均一。L.acidophilus 0201参与制备的面包测得其硬度值为104.0 g与回弹性为96.23%,显著优于对照组的硬度170.4 g与回弹性为90.97%。在感官评价中,添加乳酸菌的面包都有着较为明显的酸气息,且外观与味道的评分均优于对照组。本研究探索了一株嗜酸乳杆菌与一株瑞士乳杆菌改善酸面团品质的分子机制,丰富了乳酸菌在发面面食中应用的分子水平的研究,为乳酸菌与食品基质作用提出了一个新的研究方式。同时,为优化酸面团制作工艺奠定理论基础,也为工业化生产提供了新的微生物制剂。