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植物乳杆菌热应激研究

廖庆  
【摘要】: 益生菌产品的加工过程稳定性和贮藏稳定性问题是目前益生菌产业的技术瓶颈之一,通过热应激、酸应激、盐应激等处理手段来提高益生菌产品的稳定性已成为研究热点。本研究主要针对益生菌植物乳杆菌株的热应激展开,比较研究了不同菌株、不同生长阶段和不同条件下耐热性和热应激的差异,以揭示影响植物乳杆菌热应激性的因素和其内在机理。首先本研究确定了热适应处理条件为45℃30 min,致死评价条件为55℃15 min,并相继针对实验室两株植物乳杆菌Lp529和LP-Onlly进行对数中期和平台期菌液的耐热性和热应激性研究。结果表明植物乳杆菌Lp529的耐热性明显优于LP-Onlly,而LP-Onlly更易受到热诱导。随后针对LP-Onlly菌株不同生长阶段和条件下的热应激进行系统的研究发现,植物乳杆菌LP-Onlly对数中期菌液比平台期菌液更易被热诱导,并首次发现主要影响平台期热应激性的因素有细胞密度、pH等条件。调节平台期菌液的pH从4.3到7.0后热适应,LP-Onlly热应激性能显著的提高。pH 6.5被确定为最佳的热应激pH,在此条件下热适应后的LP-Onlly平台期细胞,其耐热性和长期保藏稳定性相比对照组分别提高了2700倍和6倍,并显著优于未调节pH的热适应组。此外热适应处理LP-Onlly种子液、对数中期和平台期菌液后继续培养至发酵终点,其终点细胞的耐热性较未经过前期处理的对照分别提高了11倍,38倍和11倍,表明热应激具有传代性,而种子液热适应处理具有重要的应用价值。利用分子生物学手段对于Lp529和LP-Onlly潜在的热休克蛋白基因进行鉴定,确定了Lp529和LP-Onlly具有关键热休克蛋白(HSPs)基因dnak、dnaJ、grpE、groES、groEL,序列分析表明这些基因均高度保守。利用逆转录荧光定量PCR对LP-Onlly菌株的上述基因在热应激中的表达进行定量分析,结果表明对数中期和平台期菌液热适应后5个基因的mRNA水平均较对照显著提高,表明dnak、dnaJ、grpE、groES、groEL与植物乳杆菌耐热性和热应激性密切相关。当调节平台期菌液pH 4.3到6.5后再热适应,5个基因的mRNA水平进一步诱导提高,表明HSPs的热诱导性受到pH的调控。


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