论文部分内容阅读
如果食品在加工、储存过程中存在不当操作,可能会被多种食源性病原体和腐败菌污染,从而引起腐败变质甚至造成人们患食源性疾病。而随着公众对健康理念的加深,人们越来越青睐于含有天然防腐剂的食品。因此,食品工业迫切地需要一种天然、安全、高效的防腐剂。细菌素是核糖体合成的一类蛋白质或者多肽,对多种食源性致病菌具有抑制作用。由乳酸菌产生的细菌素,通常被认为是安全的,未来有潜力作为天然食品防腐剂应用在食品工业中。生物资源实验室易兰花等人从面包乳杆菌MN047挖掘到两种细菌素BM1122、BM1300,并在大肠杆菌异源表达(Yi et al.2016;Yi et al.2018a;Yi et al.2018c)。通过结构预测和功能注释,发现两种细菌素结构与功能注释均不同,BM1122功能预测为DNA-binding protein,而BM1300含有丰富的α-螺旋(Yi et al.2018a),说明两种细菌素可能有不同的抑菌机制。但是,两种细菌素的理化特性、具体抑菌作用机制和在食品中的抑菌效果尚不清楚。本研究对新型细菌素BM1300进行纯化鉴定并对细菌素BM1122和BM1300的理化特性进行探究;其次阐明了两种细菌素对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌作用方式;最后初步探索了BM1122和BM1300对牛奶、牛肉中微生物的抑制效果。为两种新型细菌素的未来应用奠定了良好的理论基础。研究结果如下:(1)细菌素的纯化鉴定和理化特性分析表明:细菌素BM1300粗样经阴离子色谱交换和RP-HPLC纯化后进行LC-MS/MS鉴定,得到氨基酸残基覆盖率为76.39%,含有核心片段。细菌素BM1122和BM1300均具有广谱的抗菌活性,可以抑制多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长。BM1122和BM1300都对温度(60-120℃)、p H(2.0-11.0)、酶(木瓜蛋白酶、过氧化氢酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶)及部分化学试剂(5%EDTA、5 mmol/L SDS、5%Tween-40、5%Tween-80、5%Triton X-100)都具有良好的稳定性。这些结果表明细菌素BM1122和BM1300都具有良好的加工稳定性。同时,通过溶血板法发现细菌素BM1122和BM1300没有明显的溶血圈,表明两细菌素无溶血性。(2)细菌素的抑菌机制分析表明:两种细菌素都对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的有良好的抑菌效果,且对大肠杆菌的抑菌效果优于金黄色葡萄球菌,相同细菌素浓度下,BM1122比BM1300的抑菌效果更好。扫描电镜和透射电镜结果表明BM1122引起金黄色葡萄球菌细胞表面向内凹陷,并且使大肠杆菌细胞表面形成空洞,造成细胞内物质流出。BM1300引起了金黄色葡萄球菌和大肠杆菌细胞膜的破坏,靶细胞内物质流出后细胞死亡。碘化丙啶(PI)的摄入实验和乳酸脱氢酶的释放也证明了两种细菌素对细胞膜完整性的破坏。同时,实验结果表明BM1122和BM1300均可抑制两种指示菌生物膜的形成,而且两种细菌素也引起细菌细胞周期S期的停滞。因此,细菌素BM1122和BM1300通过多种作用方式(细胞膜、细胞壁、生物膜、细胞周期)发挥抑菌作用。(3)细菌素对牛奶及牛肉中微生物的抑制试验结果表明:BM1122和BM1300均以浓度依赖的方式显著性的降低了牛奶中的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的活菌数,随着浓度增加,抑菌效果更好。同时,两种细菌素都可以增强抑制4℃贮藏的牛肉中的活菌数的能力。因此,BM1122和BM1300在一定储存时间内显著抑制牛奶(0-7天)和牛肉中(0-10天)金黄色葡萄球菌和大肠杆菌活菌数的增加。