传统发酵酸面团菌群结构的对比及优选菌株益生性能研究

【摘要】：我国传统面食发酵剂的应用历史悠久,种类繁多,其复杂的微生物群系使得传统发酵面食风味独特,深受广大消费者的青睐。迄今,有关我国不同地域的酸面团菌群对比分析研究较少,缺乏菌株与风味物质形成相关性的系统研究。为此,本文以我国不同地区传统发酵酸面团为研究对象,系统考察了酸面团中菌群多样性,并对其分离菌株的生物学功能进行了评价,对乳酸菌在面团发酵过程中的性能及代谢产物进行了分析,旨在为传统面食发酵剂的基础研究提供参考。高通量测序结果表明,山东、山西、甘肃和青海四个地区的酸面团样品之间细菌菌群差异较大,其中山东地区的酸面团菌群最为丰富,共鉴定到274种细菌,其中特有的菌种达到128种,远多于其他地区酸面团的数量。此外,来源于青海的两个不同基质(青稞和荞麦)的酸面团中的菌群具有较高相似性,表明酸面团中的细菌菌群具有地域性。结合传统分离法和16S rDNA基因测序从山东酸面团中分离获得13株乳酸菌,共鉴定出8种菌,分别为:副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)、植物乳杆菌(L.plantarum)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、弯曲乳杆菌(L.curvatus)、发酵乳杆菌(L.fermentum)、瑞士乳杆菌(L.helveticus)、嗜酸乳杆菌(L.acidophius)和乳酸菌(Lactobacillus sp.)。为深入挖掘酸面团发酵剂中的乳酸菌资源,采用单菌发酵实验对上述13株菌的发酵性能(酸化能力、游离氨基酸种类及含量、代谢物)进行了分析。结果发现,乳酸菌发酵能使酸面团获得较为适宜的酸度,大幅度增加酸面团中的游离氨基酸种类和含量,尤其是必需氨基酸。瑞士乳杆菌D01产脯氨酸、谷氨酸,嗜酸乳杆菌D02产精氨酸的能力较强。HPLS-MS和GC-MS技术监测表明,面团经乳酸菌发酵后形成了多种新的物质。综合评价,5株乳酸菌(瑞士乳杆菌D01、嗜酸乳杆菌D02、乳酸菌D03、发酵乳杆菌D04和弯曲乳杆菌D05)的发酵性能较好。为进一步评价分离乳酸菌的生物学性能,对上述5株乳酸菌进行小鼠灌胃实验。结果显示,除嗜酸乳杆菌D02和发酵乳杆菌D04有显著降低尿酸水平作用外(p0.05),灌胃菌株对小鼠血清中谷氨酸转氨酶(ALT)、总胆红素(TBIL)、肌酐(CREA)、尿酸(UA)、总胆固醇(TC)等10项生化指标基本无影响。而尿酸是评价肾功能状况的指标之一,由此推断这两株菌可能会影响含氮化合物的代谢,具有潜在调节肾功能的作用。小鼠肠道菌群数量及其功能的变化是作为评判或筛选酸面团中益生性菌株的一个重要依据。活菌计数结果表明,部分乳酸菌可在一定程度上增加肠道菌群中乳酸菌数量,降低疑似条件致病菌的数量,发挥益生性。小鼠肠道菌群对酸、胆盐的耐受性测试结果表明,灌胃发酵乳杆菌D04、弯曲乳杆菌D05及乳酸菌D03能在一定程度上增强肠道菌群对酸、胆盐的耐受能力。灌胃后小鼠肠道菌群物质代谢及其相关代谢酶活性测定结果显示,部分分离菌株(如发酵乳杆菌D04)对小鼠肠道菌群的代谢能力有增强效果,推定灌胃乳酸菌可通过增强相关物质代谢酶活性来提高整体肠道菌群的代谢能力。综上所述,本文采用高通量测序结合传统分离方法对4个地区的传统酸面团中的菌群结构、菌株生物学功能进行了系统剖析,为更大范围地筛选安全及良好性能的酸面团发酵菌株提供了方法和依据。