论文部分内容阅读
当今社会燃料酒精在节能减排和低碳中发挥着越来越重要的作用,但是,在生产燃料酒精的过程中,会产生大量的副产物——玉米酒糟,其富含大量的营养物质,如何将其丰富的营养资源化利用推动经济的发展已成为亟需解决的问题。L-乳酸是经过生物发酵精制而成的一种有机酸,可以应用在食品、医药、化工和农业等领域中,特别是在可再生资源方面的应用,近些年来在全球范围内需求量增长迅速。乳酸菌发酵是目前生产L-乳酸常用的方法,但是其营养条件要求高,主要是以价格较贵的酵母粉作为氮源。本研究通过筛选获得具有耐酒精能力且高产L-乳酸的菌株,优化其以玉米酒糟为氮源的发酵基质,为L-乳酸工业生产及乳酸菌发酵饲料奠定理论基础,并通过蛋白质组学分析筛选菌株耐酒精机制。本研究的主要内容及结果如下:1.以传统自然发酵食品中筛选出的6株乳杆菌菌株为出发菌株,经耐酒精试验及其产L-乳酸发酵试验,筛选获得1株耐酒精且高产L-乳酸的菌株,对该筛选菌株进行5%的酒精驯化,驯化后的存活率较驯化前,提高了34.50%,经鉴定为鼠李糖乳杆菌,命名为鼠李糖乳杆菌AK-0779,该菌株具有好的发酵性和稳定的产酸能力。益生特性试验分析发现鼠李糖乳杆菌AK-0779对几种常见致病菌具有良好的抑制作用、模拟人工胃肠液耐受性、黏附性及体外抗氧化能力;同时发现鼠李糖乳杆菌AK-0779对硫酸链霉素和卡那霉素表现出较强的抗性,最低抑制浓度分别为128μg/m L和256μg/m L,但是对氨苄青霉素、盐酸四环素和氯霉素敏感。2.基于TMT标记定量蛋白质组学技术对鼠李糖乳杆菌AK-0779（Control vs Et OH）在酒精存在条件下的蛋白质组表达进行了分析,共鉴定蛋白质总数1722个。通过相对定量值差异倍数和显著性分析,发现178个差异表达蛋白（p-value＜0.05）。其中,表达上调的92个,下调86个。GO（Gene Ontology,基因本体论）注释及富集分析结果表明差异表达蛋白主要富集在N-乙酰转移酶活性、脂肪酸生物合成、ATP结合盒（ABC）转运蛋白复合物等功能上。KEGG通路分析结果发现差异表达蛋白最显著富集的KEGG通路是脂肪酸生物合成和脂肪酸代谢,其他较显著富集的信号传导通路包括代谢途径、次级代谢产物的生物合成、嘌呤代谢、丙酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、丙酮酸代谢、一个叶酸碳池、磷酸转移酶系统（PTS）等代谢通路。3.在单因素试验的基础上,通过响应面优化试验确定鼠李糖乳杆菌AK-0779以玉米酒糟为基质发酵产L-乳酸最佳发酵基质配方为:葡萄糖添加量为10%、玉米酒糟添加量为1%、酵母粉添加量为2%,在该条件下L-乳酸产量预测值为79.25 g/L,对其进行验证重复试验,L-乳酸产量为78.91 g/L。对比以玉米酒糟代替部分酵母粉为氮源和完全以酵母粉为氮源L-乳酸的产量,结果表明:以玉米酒糟代替部分酵母粉为氮源L-乳酸产量为78.91 g/L,完全以酵母粉为氮源发酵L-乳酸产量为82.36 g/L,产量相差不大不显著,说明玉米酒糟能有效代替部分酵母粉作为发酵培养基的氮源,降低L-乳酸生产成本,同时发酵后废弃物可以用作动物饲料。