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海参蛋白发酵菌株筛选及条件优化

韩爽  
【摘要】:在海洋生物中,海参具有极高的食用和药用价值。在海参中最具利用价值的是蛋白含量丰富的海参体壁。研究发现,胶原蛋白约占海参体壁总蛋白的70%左右。胶原蛋白构成海参体壁的骨架,对其他营养物质进行包裹,因此,海参蛋白有效利用率极低,难以被消化吸收。当海参蛋白被降解为海参多肽后,具有更佳的溶解性和稳定性,因此更易消化吸收,同时具有抗疲劳、抗氧化、抗菌、抗肿瘤等功效。提高海参蛋白利用效率的有效途径是将海参蛋白转变为海参多肽。目前,海参肽的制备方法日益多元化,但主要方法仍沿用酶解法、直接提取法、化学法和发酵法。发酵法制备海参肽效率高且不易产生有毒物质,但目前海参蛋白质分解的相关微生物制剂数量较少,分解效果不佳且价格较高。因此本研究以海水为源头进行可以分解海参蛋白菌株的筛选,优化其发酵条件,进行发酵产物的跟踪并与目前常见商业化菌株进行发酵效果对比。首先,进行筛选培养基的设计及海水菌株的筛选和发酵能力的测定。对马丁式培养基和海参匀浆液中氮含量进行计算,使海参蛋白成为培养基中唯一的氮源。利用传统的微生物筛选方法进行海水中菌株的筛选,并利用分子生物学鉴定的方法进行菌株测定。筛选得到2株菌SW01、SW02,分别为黄杆菌属(Tenacibaculum sp.)和葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)。再利用2株菌进行摇床发酵实验,并选定发酵效果最佳的菌株利用单因素和响应面实验优化其发酵条件。经水解海参蛋白能力的比较后,SW01、SW02,分别可以达到水溶性蛋白含量为(7.86%±0.05%)μg/μL、(9.52%±0.08%)μg/μL,筛选出得到SW02是发酵能力最强的菌株。利用响应面法对发酵条件进行进一步的优化提升,优化后的最佳发酵条件如下:发酵温度26℃,接种量2.9%,初始p H值6.9。在此优化条件下,该菌株发酵液蛋白含量达到108.2μg/μL。最后,将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)、植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)及SW02分别制备种子液6 m L,在OD_(600 nm)=1时,将菌液接种于200 m L液体马丁式培养基中,进行摇床发酵培养,测定菌株的生长曲线及发酵过程中发酵液的p H和水溶性蛋白含量的变化,并对SW02发酵液中蛋白分子量、总氨基酸含量及其抗氧化性进行同步测定。实验结果可知在达到发酵平衡时SW02具有更高的菌浓度且发酵过程中p H变化最小,发酵结束水溶性蛋白含量更高。在SW02的发酵过程中蛋白分子量不断降低,总氨基酸含量呈波动性变化,发酵液具备一定的抗氧化性。


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