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富硒酵母的选育、发酵条件优化及其应用研究

孙平平  
【摘要】:硒是维持人体正常生命活动所必需的元素之一,缺硒会导致多种疾病的发生。天然食品中硒含量普遍较低,紧靠天然食物中的硒并不能满足人的正常需要,要保证人体健康,防治有关疾病,就应当有充分的硒摄入,通过摄取足够的硒来预防有关疾病的发生显得尤其重要,而无机硒毒性较高不能被人类所利用,通过植物和微生物将无机硒转化成有机硒是目前研究的热点,但植物体内的硒含量普遍较低,因而通过微生物转化可以为人类提供高产价廉的有机硒产品。 本文以实验室保存的生香活性干酵母为出发菌株进行了微生物富集硒的研究,主要工作如下: (1)通过对出发菌株进行物理与化学复合诱变,获得了一株高生物量、高硒含量的菌株ZS-Y10。对诱变后菌株ZS-Y10的发酵培养条件进行了优化,通过Plackett-Burman实验得出转速、装液量、初始pH对富硒酵母的生物量影响最为显著。再通过响应面法最终确定富硒酵母的培养条件为:硒含量为25ug/ml的麦芽汁培养基中,温度30℃,初始pH4.75,转速185r/min,接种量10%,装液量65mL/250mL,培养时间为40h,该酵母的生物量提高到13.69g/L,总硒含量提高到1310.34ug/g,比出发菌株分别提高了65%和53%。 (2)初步研究了酵母ZS-Y10中谷胱甘肽过氧化物酶的酶活。在上述最优的发酵条件下,酵母突变株ZS-Y10的谷胱甘肽过氧化物酶活达到16.8U,是出发菌株—活性干酵母的3.2倍。该酵母在含Cu2+的培养基中生长时,其GSH-Px(?)舌性比未添加Cu2+培养时要高。在培养基里添加10-3mol/L的CuSO4,其GSH-Px活达到68.8U。 (3)利用超声波辅助酶法对酵母菌进行破壁处理,以提取胞内硒蛋氨酸,并利用毛细管电泳进行测定。得到的最佳毛细管条件为:100mmol/L的Tris-磷酸为运行缓冲液,pH 3.0,分离电压25KV,柱温20℃,检测波长215nm,14min时出现硒蛋氨酸的特征峰,且分离效果较好。硒蛋氨酸浓度在5.0~1 OOug/mL时,浓度和峰面积有着良好的线性关系。线性回归方程为:Y=4560X-12447,R2=0.9995,线性关系良好。以信噪比(S/N)为3计,该毛细管电泳条件下,硒蛋氨酸的检测限为0.5ug/mL。利用超声波辅助酶法来提取酵母细胞中的硒蛋氨酸,过程中硒蛋氨酸的含量有一定损失,提取效率为88%。 (4)酵母ZS-Y10在含盐量为15%的含硒麦芽汁培养基中,可以生长代谢,但已受到部分抑制,到盐分为19.0%已经不能生长。通过正交试验确定,在加入15%的NaCl之后的麦芽汁培养基中,初始硒浓度为20ug/mL,摇床转速为180r/min,初始pH 5,装液量50mL/250mL,30℃下培养40h,酵母ZS-Y10的的生物量达到最高。将培养好的富硒酵母菌液加入到酱醅中进行后酵增香,酱油中各种基本成分的含量有所升高,并且酱油中总硒含量为1.10mg/L,其中有机硒含量为0.8mg/L。


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