降解胆固醇乳酸杆菌的分离、功能鉴定及其基因的克隆与表达

来源 :河南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANGLONGQI008
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血清胆固醇水平过高是引起心血管疾病的主要致病性因素。而血清胆固醇的降低与人类的健康有紧密的联系,因此,研究行之有效的降低血清胆固醇含量的方法已成为目前研究的焦点。大量研究表明,乳酸菌及其产生的胆盐水解酶不但可显著降低人和动物体内多余的胆固醇,而且还有各种保健功能。本研究内容如下:  1.分离获得了1株具有胆盐水解酶基因且能高效降胆固醇的植物乳杆菌。  本研究成功建立了一种快速定向分离产胆盐水解酶乳酸菌的方法,并通过邻苯二甲醛法对初筛菌株进行胆固醇降解率的测定,进一步采用茚三酮法测定胆固醇降解率最高菌株的 BSH活性。结果表明,从中分离出14株产 BSH且胆固醇降解率在17.5%~35.93%之间的乳酸菌,而菌株 DPP8的胆固醇降解率最高,可达35.93%,且菌株DPP8胆盐水解酶的粗酶活为5.78 U/mL。通过形态学、生理生化和16S rDNA分子生物学法鉴定菌株DPP8为植物乳杆菌,并命名为植物乳杆菌DPP8。  2. L. plantarum DPP8的生物学特性及安全性评价。  首先对 L. plantarum DPP8的酸和胆盐耐受性进行研究,结果表明, L. plantarum DPP8在 pH2.0、3.0、4.0的生理盐水中处理3.0 h后,存活率分别为61.26%、78.92%、87.96%,在0.2%、0.3%、0.4%的牛胆盐 MRS液体培养基中培养6.0 h后,存活率分别为76.90%、71.31%、62.60%。L. plantarum DPP8在1%~7%盐浓度范围内培养24 h后,该菌株的存活率达到13.15%以上。此外,研究了 L. plantarum DPP8在模拟人工胃肠道下的耐受性,结果表明, L. plantarum DPP8在pH3.0的人工胃液中作用3.0 h后,存活率达到14.12%,在人工肠液中处理10 h,存活率达到15.10%。通过测定L. plantarum DPP8生长曲线发现,该菌株在4~10 h处于对数生长期,10~18 h后处于稳定期。并且对 L. plantarum DPP8的安全性进行了评价,发现在整个试验期间小鼠均未出现死亡,表明L. plantarum DPP8是较安全的,对小鼠并未呈现毒害作用。  3.评价了L. plantarum DPP8对小鼠血脂的影响。  本研究将40只8周龄雄性健康 BALB/c小鼠随机分为对照组(A)、高脂模型组(B)、高脂模型+生理盐水组(C)、高脂模型+菌株L. plantarum DPP8组(D)。分别饲喂第15 d、30 d,采血,测定TC、TG、HDL-C、LDL-C的含量。结果表明,灌胃第30 d,与 B组相比,D组 TC、TG、AI均极显著降低( P<0.01), HDL-C显著升高( P<0.05), HDL-C/TC水平极显著升高(P<0.01)。因此,L. plantarum DPP8具有降解小鼠血清胆固醇的能力,为进一步开发其为功能性微生态制剂提供了可能。  4.评价了不同剂量L. plantarum DPP8对罗曼粉蛋鸡生产性能、血清生化指标、蛋品质、营养成分、鸡蛋黄和血清胆固醇含量的影响。  选取300只43周龄罗曼粉蛋鸡,随机分为5组,对照组(Ⅰ组)饲喂基础日粮,试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ组分别饲喂不同浓度的 L. plantarum DPP8制剂。结果(1)Ⅱ组和Ⅲ组的产蛋率显著高于对照组(P<0.05);Ⅳ组的料蛋比显著低于其余各组(P<0.05)。(2)Ⅲ组的血钙水平显著高于对照组(P<0.05),血糖水平极显著低于对照组(P<0.01),且显著低于Ⅱ组(P<0.05);与对照组相比,Ⅳ组血清的钙、磷水平均显著增加( P<0.05),总白蛋白水平显著降低( P<0.05),血糖水平极显著降低( P<0.01);Ⅴ组的血磷水平显著增加(P<0.05),血钙水平极显著增加(P<0.01),血糖含量显著降低(P<0.05);Ⅲ组的血清总白蛋白水平显著低于其余各组(P<0.05)。(3)与对照组相比,各试验组的蛋黄颜色、蛋白高度和哈氏单位均极显著提高(P<0.01);Ⅲ组和Ⅳ组的蛋壳厚度显著提高(P<0.05),Ⅴ组的蛋壳厚度极显著提高(P<0.01)。(4)与对照组相比,Ⅳ~Ⅴ的 TC水平均显著降低(P<0.05);Ⅲ~Ⅴ组较对照组均极显著降低了 TG水平(P<0.01),Ⅲ~Ⅴ组较Ⅱ组均显著降低了 TG水平(P<0.05);Ⅲ组较对照组、Ⅱ组均显著提高了 HDL-C水平(P<0.05),Ⅳ组较对照组、Ⅱ组、Ⅴ组显著提高了 HDL-C水平(P<0.05);Ⅱ~Ⅴ组较对照组均显著降低了 LDL-C(P<0.05)。(5)与对照组相比,Ⅱ~Ⅳ添加组均显著降低了蛋清相对重(P<0.05),且均显著提高了蛋壳相对重(P<0.05);Ⅲ~Ⅴ组较对照组均显著提高了粗蛋白水平(P<0.05)。(6)与对照组相比,Ⅲ~Ⅴ组均显著降低了蛋黄 TC水平(P<0.05)。由此可知,饲料中添加一定量的 L. plantarum DPP8具有改善蛋鸡生产性能和提高蛋鸡蛋品质的作用,且2.0×108 cfu/kg组对蛋鸡生产性能的影响效果优于其他剂量组。  5.成功克隆表达了L. plantarum DPP8的胆盐水解酶。  通过PCR技术获得了L. plantarum DPP8中的bsh基因,将扩增后的bsh基因克隆到 pMD18-T载体上,并对插入序列进行测序,将测序结果进行同源性分析。结果显示:bsh基因长975 bp,与GeneBank上公布的12株L. plantarum的bsh基因进行比较,核苷酸同源性在99.3%~99.9%之间。将目的基因连接到大肠杆菌表达载体 pET32a(+)中,获得了重组表达载体 pET32a(+)-bsh,并将其转化至大肠杆菌 BL21(DE3)中,通过 IPTG诱导,成功表达了重组蛋白, SDS-PAGE结果表明在约52 kDa处有一特异性条带,与目的基因所推导的蛋白质分子量大小相符。对表达条件进行优化,在37℃、0.1 mmol/L IPTG诱导4 h时, pET32a(+)-bsh重组蛋白表达量最高。酶活性分析结果表明,表达胆盐水解酶酶活为21.99 U/mL,是初始菌株L. plantarum DPP8酶活力的3.8倍。
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