发酵肉中产细菌素乳酸菌的筛选鉴定及细菌素的分离纯化和特性研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:wanghuayu1985
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近些年由于一些典型添加剂检测出毒性,常规防腐剂在食品中的应用受到重新评估,因此天然防腐剂的探索和应用受到广泛关注。细菌素是细菌在代谢过程中通过核糖体合成机制产生的一种具有抑菌活性的蛋白质或多肽类物质,其属于天然防腐剂,可以加入到食品中,也可代替抗生素在医学领域使用。本研究从5种发酵肉(宣威火腿、牛干巴、咸肉、南京板鸭、海南腊鱼)中初步筛选出具有抑菌活性的乳酸菌(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌作为指示菌),以肉制品发酵剂的标准对筛选到的菌株进行复筛。通过有机酸和过氧化氢试验排除抑菌物质为这两种物质的可能,并通过抑菌物质对蛋白酶的敏感性确定抑菌物质的特性。然后结合生理生化试验和16SrDNA对筛选到的菌株鉴定。并对菌株产生的细菌素通过硫酸铵分级沉淀法、纤维素DEAE-52、葡聚糖G-50柱层析和高效液相色谱法进行纯化。通过SDS-PAGE凝胶电泳试验对细菌素的分子量进行了初步预测。最后,对细菌素的理化特性进行分析,并且通过差示扫描量热法对细菌素抑菌机理进行初步研究。本研究取得的结果如下:1、从5种发酵肉制品中分离得到96株乳酸菌,其中75株菌具有抑菌效果,37株菌抑菌作用明显,但是这35株中只有14株菌不仅能抑制金黄色葡萄球菌的生长,还对大肠杆菌有抑制作用,在这14株菌中Y19的抑菌活性最强,对金黄色葡萄球菌的抑菌直径为14.06 mm,对大肠杆菌的抑菌直径达14.13 mm。以发酵剂的标准进行复筛后仅有6株菌即Y2、Y9、Y19、Y24、B1、B18不仅满足抑菌条件而且满足发酵条件。其中B18,Y19,Y24产生的抑菌物质对蛋白酶敏感证明其具有蛋白特性,属于细菌素类物质。2、B18,Y19,Y24经生理生化试验和16SrDNA鉴定,结果表明B18与Enterococcus faecalis的相似度为99.5%,Y19与Lactobacillus sakei的相似度为99.4%,Y24与Weissella hellenica的相似度为99.9%。这三株菌中Y19的抑菌活性最强对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌直径均达14 mm以上,而且Y19的产酸速率最快,并且最终培养24 h后pH达4.2,所以后续的试验以Y19为目标菌株。3、Y19产生的细菌素的粗提是通过硫酸铵分级沉淀法实现的,硫酸铵的浓度达33%时出现沉淀,而硫酸铵的浓度为85%时则不再有沉淀析出。细菌素的纯化是通过纤维素DEAE-52离子交换层析柱和葡聚糖G-50凝胶层析柱进行的。经纤维素DEAE-52离子交换后,在含0.1 mol/L NaCl的柠檬酸磷酸盐缓冲液(pH 6.4)时获得1个吸收峰,经抑菌试验后证明该峰为活性峰。收集离子交换后的吸收峰继续经葡聚糖凝胶G-50层析柱纯化后,获得4个吸收峰经抑菌试验得峰4为活性峰。中度纯化后的细菌素的分子量经SDS-PAGE凝胶电泳测定约为20 kDa。经高效液相色谱法纯化后细菌素的纯度达97.5%。4、Y19产生的细菌素对温度稳定,在60℃、80℃、100℃、115℃、121℃,分别加热10 min、20 min、30 min,抑菌活性在121℃加热30 min后降低了14%。pH在2-13范围内表现出良好的抑菌活性,但是在中性和弱酸性时抑菌活性明显比碱性条件下的高。NaCl对细菌的生长有明显的抑制作用,因此NaCl的最佳添加量为2-4%。随NaNO2添加量的增加细菌的生长受到抑制,NaNO2的添加量在50 mg/L时细菌的菌体浓度为空白对照的50%,NaNO2含量为100和150 mg/L细菌的生长量大约为40%左右,NaNO2的添加量在100 mg/L和150 mg/L时对细菌的生长抑制相差不大,按照国准添加即可。该细菌素除了对指示菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有抑菌作用外,对本试验列出的其他11种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌也均有良好的抑制作用。拓宽了细菌素的应用范围。5、经过差示扫描量热法可以看出经细菌素处理后的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌核糖体峰、DNA峰和与细胞壁成分有关的峰值均有所减小。通过差示扫描量热法的试验结果推测该细菌素的抑菌机理为:细菌素通过破坏细菌的细胞膜进入细胞内部,进而影响细菌的DNA或RNA的合成,从而达到抑菌作用。
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