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硒是对人体具有多种生理功能的必需微量元素,而我国多数人群硒摄入量不足,因此进行富硒产品的研究与开发对于提高国民健康水平意义重大。富硒酵母菌作为一种有机硒源,比无机硒源具有更高的生物活性和安全性,是富硒功能性产品的理想添加剂,应用前景广阔。本研究以贵州开阳这一富硒地区的桑葚果园为酵母菌的分离源,通过定性定量的方法筛选出一株富硒能力强的酵母菌,对其进行了分子生物学鉴定和生长特性研究,同时对菌株的富硒发酵条件进行了优化,分析了富硒酵母菌的氨基酸组成,最后基于转录组学技术对酵母菌的富硒机理进行了初步探究,以期为富硒酵母菌的进一步开发利用提供参考。研究的主要结果如下:(1)从富硒地区开阳的某桑葚果园中,共分离得到75株酵母菌,然后利用耐硒法和红硒法进行初筛,再以硒转化率进行复筛,得到一株硒转化率较高的酵母菌,其富硒量为2278.35μg/g,生物量为4.31 g/L,硒转化率为49.11%,编号为SY2,通过WL培养基初步鉴定及26S r DNA序列分析,鉴定该菌株为酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)。(2)对S.cerevisiae SY2的生长特性进行了研究,其延滞期为0~2 h,对数期为2~10 h,之后进入稳定期,该菌株发酵能力较强,具有起酵快,产气量大等特点,其最适生长温度为28℃,最适发酵温度为30℃,致死温度为68℃,最适生长p H为4.5,最适发酵p H为4.5,耐SO2浓度为260 mg/100 m L,耐酒精浓度为14%(v/v),基础发酵培养基为最佳富硒培养基。采用Box-Behnken中心组合实验确定最佳富硒培养条件为:硒添加时间为培养后6 h、培养温度为30℃、初始p H为4.5、接种量为6%、硒浓度为20.00μg/m L、装液量为100/250 m L,在150 r/min的恒温摇床上培养72 h,在此条件下得其生物量为5.40 g/L,富硒量为2427.24μg/g,转化率为65.50%。对富硒前后的酵母菌进行氨基酸分析结果表明:未富硒的酵母菌氨基酸总含量为418.57 mg/g,必需氨基酸含量为146.56mg/g,富硒后的酵母菌氨基酸总含量为431.83 mg/g,必需氨基酸含量为175.77mg/g,二者分别增加了3.17%和19.93%,此外在富硒后的酵母菌中还增加了Met这种氨基酸种类,表明富硒后的酵母菌具有更高的营养价值。(3)通过Illumina Novaseq 6000平台对富硒前后的两种酵母菌分别进行高通量测序,采用转录组学分析手段进行分析,结果显示:共鉴定出差异表达的基因994个,其中有498个基因表现为下调;有496个基因表现为上调。KEGG Pathway富集分析发现,差异表达基因被成功注释到113条KEGG代谢通路中,主要有“减数分裂-酵母”、“糖酵解/糖异生”、“硫代谢”、“半胱氨酸和蛋氨酸代谢”、“谷胱甘肽代谢”及“硒化合物代谢”等。通过分析筛选得到9个差异表达基因,即MET22、MET5、SPE4、MEU1、GSH2、ZWF1、STR2、TRR1、YML082W,它们主要编码与硫代谢有关的3’(2’),5’-双磷酸核苷酸酶、亚基β-亚硫酸还原酶;与半胱氨酸和蛋氨酸代谢有关的精胺合成酶、S-甲基-5-硫代腺苷磷酸化酶;与谷胱甘肽代谢有关的谷胱甘肽合成酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶及与硒化合物代谢有关的胱硫醚γ合成酶、硫氧还蛋白-二硫键还原酶、假定胱硫醚γ合成酶,且均表现为上调。综合分析,推测菌株S.cerevisiae SY2对硒的富集过程主要为,在富硒状态下,硒通过硫酸盐转运系统进入细胞,与谷胱甘肽反应形成硒代谷胱甘肽(GS-Se-SG),然后被细胞中的还原剂还原为硒化氢,再进一步转化成硒代氨基酸和硒蛋白。同时,许多代谢通路的相关基因也被激活或上调,从而进一步促进了有机硒的合成及胞内富集。