腐乳乳酸乳球菌的功能特性研究

作     者：南树港 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李理;符姜燕

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：乳酸乳球菌 安全性 豆乳发酵 全基因组测序 响应面方法 

摘      要：乳酸乳球菌(Lactococcus lactis,***)是腐乳发酵过程中的主要优势菌种,对腐乳产品特征风味具有潜在的贡献。为探究腐乳中乳酸乳球菌的功能特性及其工厂化应用的可能性,对课题组前期从腐乳各生产阶段样品中分离的一组乳酸乳球菌进行耐受性、安全性及发酵特性评估,并筛选出1株高耐盐且发酵性能优越的菌株17M1。本研究旨在结合表型和基因组研究乳酸乳球菌17M1的耐盐机制、安全性及代谢机理,并以豆腐乳清作为基础培养基探究该菌株的高密度培养条件,为其工业化应用奠定理论基础。首先,探究了10株乳酸乳球菌的株型差异、耐受性及安全性。通过RAPD技术将其划分为4种株型。所有乳酸乳球菌对酸、高渗透压等不利环境均具有一定的抗性,其中,菌株17M1和17M2可耐受10%(m/v)Na Cl。进一步研究表明,8株乳酸乳球菌对测试的抗生素不产生耐药性,7株不产生测试的四种生物胺,所有菌株均不产生明胶酶、溶血素以及色氨酸酶。其次,研究了7株安全性良好的乳酸乳球菌在豆乳中的发酵特性。所有菌株均可以利用豆乳中的糖类产酸,其中,菌株17M1表现出较强的产酸能力,酸度值达到69.47°T。此外,所有菌株均可以利用豆乳中的大分子蛋白,且不同菌株发酵产生的风味物质在种类和相对浓度上具有明显差异。特别地,由菌株17M1发酵的豆乳香气浓郁、风味特征显著,表明该菌株具备较好的豆乳发酵能力。第三,为进一步揭示菌株17M1的代谢途径、耐盐机制及安全性,对其进行了全基因组测序,得到1个环状染色体和1个环状质粒,共含有2264个编码基因和83个RNA基因。将菌株17M1鉴定为乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus lactis ***,*** ***)。预测了揭示碳水化合物生物转化和蛋白质水解相关酶和转运系统的编码基因及脂类代谢基因,证实了菌株17M1具有较强的产酸、水解蛋白质和生成脂肪酸的能力。另外,在基因组中发现了多种应对高渗胁迫反应机制的编码基因,未发现与抗生素抗性、生物胺的生成相关的编码基因,从基因层面说明菌株无潜在的安全问题。第四,应用响应面分析方法,以豆腐乳清为基础培养基对乳酸乳球菌17M1的培养基和培养条件进行优化。结果表明,菌株17M1的最佳培养基组成为:在豆腐乳清中加入2.00%大豆蛋白胨、1.70%胰酪蛋白胨、2.30%柠檬酸铵,调整p H至6.15。在此培养基中37℃培养15 h,乳酸乳球菌17M1的活菌数达到了1.17×10CFU/m L,高于M17肉汤培养基活菌数(1.04×10 CFU/m L)。在降低成本的前提下显著提高了乳酸乳球菌17M1的活菌数,达到了商业化发酵剂的要求。综上所述,从腐乳中分离出的一株耐盐性高、安全性良好的乳酸乳球菌17M1,具备改善发酵豆乳的潜力,本研究为其在生产实际中的应用奠定了基础。