一氧化氮合酶的过量表达及其在发酵香肠中的呈色应用研究

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色泽是衡量香肠品质的重要指标。在工业生产中,亚硝酸盐被广泛用于香肠发色,但其潜在的致畸致癌性,引起了消费者的极大担忧。为减少亚硝酸盐的使用,提高肉制品安全性,研究者急迫的寻找亚硝酸盐替代方法。凝固酶阴性葡萄球菌(CNS)被发现具有一氧化氮合酶(NOS),能够催化产生NO,与肉中肌红蛋白结合生成红色亚硝基肌红蛋白(NO-Mb),促进香肠呈色。然而,与添加亚硝酸盐相比,CNS呈色能力因NOS表达有限而远远不足。本研究通过超高压处理及重组表达两种方法实现NOS的过表达,并应用于小牛葡萄球菌(Staphylococcus vitulinus)接种的发酵香肠中,考察其对香肠颜色变化的影响,并开展相关机理探究。研究结果表明:(1)高静水压(HHP)处理能通过提高S.vitulinus的氧化应激水平上调其nos、kat A和sod等抗氧化基因的表达,其中经200 MPa处理后4 h,S.vitulinus的nos表达量最高(P<0.05)。对接种有S.vitulinus的发酵香肠进行200 MPa HHP处理,其中NO-Mb含量明显增加,且其红度值与亚硝酸盐处理组无显著差异(P>0.05)。这为通过诱导NOS表达提升微生物促发酵香肠呈色能力提供了可行的方案。(2)通过枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)表达系统成功表达出重组NOS。重组NOS蛋白分子量约为48 k Da,酶活性约为B.subtilis 168中正常表达的58倍,具有抗氧化胁迫作用;重组NOS能在模拟体系中将高铁肌红蛋白转化为NO-Mb。添加重组NOS至接种有S.vitulinus的发酵香肠中,可以显著提升香肠的NO-Mb含量和红度值(P<0.05),其呈色效果与亚硝酸盐相当。此外,重组NOS的添加对发酵香肠水分含量、水分活度、p H值和蛋白氧化等理化特性无不良影响(P>0.05)。研究结果为重组NOS在发酵香肠工业生产中的促呈色应用提供了理论基础,对代替亚硝酸盐发色作用、提高发酵香肠安全性具有重要意义。
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