枯草芽孢杆菌广泛存在于传统发酵食品内,可产生多种对人体有益的生物活性物质。枯草芽孢杆菌发酵的纳豆因其富含具有抗血栓功能的纳豆激酶(Nattokinase),作为一种风味食品受到部分消费者的青睐。枯草芽孢杆菌液体发酵生产的纳豆激酶也已被用于抗血栓功能食品或药品的制备。另外,也有报道,口服枯草芽孢杆菌可调节机体肠道菌群和免疫功能,发挥抗炎、抗肿瘤以及延缓衰老等作用。目前,纳豆激酶口服产品的剂型单一,且耐胃酸和肠道缓释能力较差;枯草芽孢杆菌益生菌制剂主要为冻干菌粉,食用人群局限。上述产品的局限性,限制了其应用范围。本研究针对上述产品的不足,利用筛选的同时产生纳豆激酶和凝乳酶的枯草芽孢杆菌菌株,研制了一种新型的枯草芽孢杆菌功能发酵乳和一种纳豆激酶口服缓释制剂,对其制备工艺和相关功能进行了系统研究。主要研究内容和结果如下:首先,用从自然界采集的稻草作为发酵菌种的来源制作纳豆,从自制纳豆浸出液中分离、筛选出产双酶(纤维蛋白溶解酶和凝乳酶)的菌株。通过对菌株形态观察和生化特性检测,结合16SrDNA基因序列测定结果,确定此菌株为枯草芽孢杆菌,命名为B.subtilisJNFE0126。在优化后的培养条件下,该菌株产纳豆激酶活性最高达14512.4IU/mL,产凝乳酶活性最高达875.5SU/mL,可以满足中性条件下制备凝固型发酵乳的要求。酶抑制剂试验结果表明,发酵液纤溶活性来源于丝氨酸蛋白酶,凝乳活性来源于金属蛋白酶。提取该菌株的DNA,根据基因库中已经报道的纳豆激酶和凝乳酶(金属蛋白酶M4)的基因序列设计引物进行PCR基因调取扩增后测序,结果表明该菌株具有上述两种酶的基因,其序列分别与已经报道的纳豆激酶和金属蛋白酶M4具有高度相似性(同源性分别为99.1%和97.6%)。其次,分别收集B.subtilisJNFE0126纳豆激酶和凝乳酶最高产酶期的发酵液,采用硫酸铵沉淀、离子交换色谱及凝胶过滤色谱分别对纳豆激酶和凝乳酶进行分离纯化,然后用SDS-PAGE检验样品纯度及测定其相对分子质量。结果表明,纯化的纳豆激酶和凝乳酶的相对分子质量分别为27KD和42KD左右。纳豆激酶最适温度为40℃,最适pH为7.0,pH6.0-9.0条件下具有较高的酶活和较好的稳定性。凝乳酶的最适作用温度为55℃,最适pH值为6.5,在pH6.0-8.0条件下具有较高的酶活,在pH5-10条件下有较好的的稳定性。在此基础上,研究并优化了B.subtilisJNFE0126发酵鲜牛乳制作凝固型发酵乳的配方和发酵条件,评价了所得产品的品质特性和抗血栓功能。优化的配方和发酵条件为:鲜牛乳,大豆蛋白2%,蔗糖4%,羟丙基二淀粉磷酸酯1.5%,果胶0.1%,藻酸丙二醇酯(PGA)0.1%,发酵温度41℃,发酵时间8h。得到发酵乳为软嫩的乳白色凝乳块,奶香浓郁,口感爽滑,无明显不良风味。扫描电镜观察表明,凝乳块内部呈现海绵状微观结构,酪蛋白胶束及亚胶束相互交联形成整体的三维结构,胶束间仍然存在大量微细孔隙,这些孔隙起着保持水分的作用。发酵乳的纤溶活性达215.1U/mL,4℃储藏14天酶活性可保留66%,储藏60天活性仍保留43%;小鼠黑尾试验表明,口服该发酵乳具有显著的体内抗血栓效果。应用Dextransulfatesodiumsalt(DSS)诱导性炎症性肠病动物模型评价了上述发酵乳对肠道菌群的调节作用和对炎症性肠病的防治效果,并探讨了其作用机制和实际应用前景。动物疾病症状观察和肠道组织病理分析结果表明,口服B.subtilisJNFE0126发酵乳可明显减轻DSS诱导性炎症性肠病动物的疾病严重程度,减轻动物的肠道粘膜的出血、炎症和溃疡等病理损伤;动物肠道菌群的检测分析和和肠粘膜内炎症相关因子和上皮再生相关蛋白表达水平的测定结果表明,口服B.subtilisJNFE0126菌株发酵乳可调节动物的肠道菌群,增加菌群的多样性,抑制有害菌生长;该发酵乳可抑制肠道粘膜内炎症因子表达水平,提高炎症抑制因子表达水平,因而减轻肠粘膜的炎症性损伤。与此同时,B.subtilisJNFE0126发酵乳可促进肠粘膜上皮干细胞的增殖分化,促进粘膜细胞的粘液蛋白和上皮连接蛋白的表达,加速肠粘膜屏障和上皮屏障的修复,从而抵御有害菌和炎症因子的侵入。最后,研制了一种具有双层壳-核结构(壳聚糖核-纳豆激酶-酪蛋白)的纳豆激酶口服缓释颗粒,并通过动物试验评价其在体内抗血栓作用。采用壳聚糖为核心,京尼平为壳聚糖核-纳豆激酶交联剂,牛乳酪蛋白为颗粒外层保护材料,TG酶为保护层的交联剂,按照分步交联的程序制备纳豆激酶缓释颗粒。用扫描电子显微镜对获得的缓释颗粒进行形态学分析,并使用纳米金交联的IgG作为模型药物验证了酪蛋白保护层的包埋效果,确定其形成了双层壳-核结构。通过体外模拟胃、肠液消化试验测定了该缓释颗粒的释放动力学特征,结果表明该颗粒在胃酸中能有效保护纳豆激酶活性,并在肠液中缓释达12小时。最终对该缓释颗粒进行动物口服试验,动态观察颗粒内纳豆激酶的体内缓释过程及其抗血栓效果。结果表明,上述纳豆激酶口服缓释颗粒具有很强的抗胃酸能力,并在肠道内可缓慢释放出纳豆激酶及其不同大小相对分子质量的具有纤维蛋白溶解活性的降解产物,缓释过程超过12小时。小鼠黑尾模型动物口服该颗粒,可明显抑制小鼠尾部血管内的血栓形成并促进血栓溶解,效果显著优于口服游离纳豆激酶。综上所述,本研究利用筛选的B.subtilisJNFE0126制备的发酵乳具有抗血栓和调节肠道功能的作用,有良好的应用前景。本研究开发的纳豆激酶口服缓释颗粒具有耐胃酸能力和肠道缓释功能,可提高纳豆激酶的口服利用度,有望作为功能食品添加剂用于研制抗血栓功能食品。