镇远道菜中生物胺降解菌的筛选及其降解机制研究

来源 :贵州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bobo20092009
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道菜是一种具有地方特色的发酵蔬菜,近年来发酵蔬菜中生物胺累积的问题引起了大众的关注,若不对其进行合理调控,势必会影响道菜这一特色美食的长期发展。本文以贵州省镇远县某食品加工厂中不同生产阶段的道菜为研究对象,对依附于产品上的生物胺产生菌、降解菌进行研究,筛选出既能产生物胺又能对高浓度生物胺具有降解作用的优良菌株,以确保微量生物胺对机体增益作用的同时,又能避免高浓度生物胺对人体的损害。首先,对生产样品中分离出的微生物进行产胺、降胺能力测定,对降胺种类较全及降胺率较高的菌株进行菌种鉴定,探究目标菌株的降胺特性;其次,利用Pac Bio第三代测序技术对该菌进行测序分析并根据测序结果完成功能注释、挖掘目的基因;最后以生物信息学工具、异源表达技术对该菌的降胺机制进行了初探。该研究不仅丰富了镇远道菜及传统发酵蔬菜中生物胺降解菌的种类,还为生物胺降解菌的降胺机理提供了理论支撑,为传统发酵食品的健康化发展提供了新的技术和数据基础。本研究得出的主要结论如下:1、从不同生产阶段的道菜样品中分离纯化出42株细菌,经平板显色法筛选出32株具有产生物胺能力的菌株,再经HPLC技术定量测定各菌株的降胺能力,最终筛选出3株降胺范围广、降胺能力强的菌株LS1-002-014、LS1-003-016以及FJ5-002-005。通过形态学和分子生物学鉴定其分别为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。其中菌株LS1-002-014和LS1-003-016对7种生物胺均具有降解作用,对亚精胺降解能力最强,降解率分别为43.95%、34.41%。菌株FJ5-002-005对酪胺降解效果明显,降解率最高达59.40%,但该菌株缺乏对组胺的降解能力的同时还具有产胺性能,较空白组而言组胺生成量增加了4.59%。2、通过降胺曲线和生长曲线发现,菌株LS1-002-014和FJ5-002-005在第4d时生物量达最低值,降胺率却达最高值,而菌株LS1-003-016在第3 d时降胺率即达到最大值。混合生物胺培养时3株菌均出现生物量降低,以及稳定期和衰退期提前的现象,这与培养基中氮源的缺乏具有一定关系。单种生物胺对3株菌的生长具有一定的抑制作用,其中色胺与亚精胺的抑制作用最为明显。高浓度亚硝酸盐对色胺的降解具有促进作用,但考虑到亚硝酸盐对人体的危害,将不纳入培养条件中。菌株LS1-002-014和FJ5-002-005在37℃,NaCl含量为0%时,降胺作用最为明显;而菌株LS1-003-016在30℃,NaCl含量为0%时,降胺能力较强。3、菌株Bacillus amyloliquefaciens LS1-002-014含有clnA、vmlR两种抗生素抗性基因,它可通过改变抗生素靶点从而对抗生素产生抗性。该菌基因组中存在较多生物胺前体物质的代谢相关基因和生物胺降解基因,如将精氨酸脱羧成腐胺的speA、分解腐胺的speE、色氨酸转运蛋白trpP、组氨酸激酶lnrJ等。4、菌株Bacillus amyloliquefaciens LS1-002-014在腐胺、亚精胺代谢通路中存在亚精胺合成酶(speE)、二胺-乙酰转移酶(speG)、精氨酸酶(arg)、乙醛脱氢酶(ALDH)等降胺关键酶。腐胺经亚精胺合成酶(speE)转化为亚精胺,再由乙醛脱氢酶(ALDH)代谢为脂类;或是腐胺经二胺-乙酰转移酶(speG)、乙醛脱氢酶(ALDH)代谢为脂类;最终由丁酸代谢途径完成代谢。5、亚精胺合成酶speE-1由276个氨基酸组成,分子量为31425.94 Da,分子式为C1437H2210N352O422S8,与PDB数据库中1iy9.1.A的相似度为95.27%。该酶具有较强的亲水性,属于易溶蛋白;蛋白中不含跨膜区、无信号肽、存在于细胞质内;酶活为2.22 U/L,对腐胺降解作用最高为34.53%。6、乙醛脱氢酶ALDH分为ALDH-1和ALDH-2。ALDH-1由495个氨基酸组成,分子量为53995.45 Da,分子式为C2411H3770N632O734S20,与PDB数据库中5gt6.1.A的相似度为62.63%;该酶为亲水性的易溶蛋白,无跨膜区、信号肽,存在于细胞质内;酶活为9.31 U/L,最高可降解33.59%的亚精胺。ALDH-2为ALDH-1的同功异构蛋白,分子量约为54 kDa,酶活为7.78 U/L,最高可降解38.67%的亚精胺。
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