基于比较基因组学分析嗜热链球菌的遗传多样性和防御系统

【目的】嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)是发酵乳制品的基础发酵菌种之一,全基因组水平解析嗜热链球菌的遗传多样性和工业发酵特性对于优良发酵菌株的筛选意义重大。【方法】本研究通过比较基因组学方法对27株嗜热链球菌的遗传多样性和防御系统进行分析。【结果】全基因组分析结果显示嗜热链球菌群体内具有较高的遗传多样性;基于核心基因集构建的系统发育树划分为2个分支,其中分支2菌株缺乏完整的组氨酸合成途径,经验证,分支2菌株在缺乏组氨酸的培养基中不能正常生长。通过对嗜热链球菌不同菌株的防御系统进行分析发现,同类型的CRISPR基因座和限制修饰系统在基因组中出现的位置相对固定。CRISPR-Cas系统(P<0.05,r=0.43)和限制修饰系统(P<0.01,r=–0.59)的数量与编码转座酶基因的数量均显著相关,表明嗜热链球菌为了阻止外源DNA入侵会进化出多种防御系统来保护自身遗传完整性。此外,分支1菌株的CRISPR-Cas系统数量极显著(P<0.001)多于分支2,而限制修饰系统无显著差异,表明分支1菌株在噬菌体抗性方面可能更具优势。【结论】本研究基...     

可代谢半乳糖嗜热链球菌的诱变选育及其在发酵乳生产中的应用

【目的】嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)作为酸奶、奶酪等发酵乳制品的常用发酵剂,在乳品工业中应用广泛。大多数嗜热链球菌为半乳糖阴性(Gal^-)菌株,不能代谢半乳糖而将其排出到胞外,导致发酵乳中半乳糖含量增加。因此可通过化学诱变的方法处理嗜热链球菌,使其可代谢半乳糖,开发一种低半乳糖含量的发酵乳。【方法】利用亚硝基胍(nitrosoguanidine, NTG)对嗜热链球菌IMAU80846进行诱变处理,测定野生株嗜热链球菌IMAU80846与突变株β-半乳糖苷酶(β-galactosidase,β-Gal)、半乳糖激酶(galactokinase, GalK)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)和葡萄糖激酶(glucokinase, GK)活性,分析编码这些酶的氨基酸序列,得到一株可代谢半乳糖的嗜热链球菌IMAU80846Y,同时对突变株进行全基因组测序,并检测野生株和突变株发酵乳中乳酸、乳糖、半乳糖和葡萄糖的含量,最后将野生株和突变株分别与德氏乳杆菌保加利亚亚种IMAU20450进行复配发酵,测定两组发酵乳在发酵与贮藏期间的发酵特性,制备一款低半乳糖含量的发酵乳。【结果】突变株嗜热链球菌IMAU80846Y的β-Gal、GalK活性高于野生株,PK和GK活性低于野生株,氨基酸序列与全基因组测序结果表明突变株与糖代谢有关基因发生突变,HPLC检测结果表明突变株发酵乳中乳糖、半乳糖的含量均低于野生株,而乳酸、葡萄糖的含量高于野生株。发酵特性的分析结果表明,与野生株复配组相比,突变株复配组发酵乳具有良好的滴定酸度、活菌数、黏度以及持水力。【结论】嗜热链球菌IMAU80846经NTG诱变后,菌株代谢半乳糖的能力发生了变化,利用该突变株可生产一款低半乳糖含量的发酵乳。     

嗜酸乳杆菌与嗜热链球菌共发酵互生机理的研究

目的:对嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌共发酵时两者的互生作用机理进行研究。方法:以质量浓度100gL脱脂乳为培养基,将嗜酸乳杆菌主要代谢产物—氨基酸,如赖氨酸、精氨酸、缬氨酸分别以0.0083mgml、0.0036mgml、0.0053mgml的量加入含嗜热链球菌脱脂乳培养基中,40℃培养,测定凝乳时间;将嗜热链球菌的代谢产物-乳酸、甲酸分别为0.1332mgml和0.075mgml的量加入含嗜酸乳杆菌脱脂乳培养基中,37℃培养,测定其发酵乳的凝乳时间。结果:嗜热链球菌发酵乳凝乳时间由12h缩短到4h,pH为4.52～4.62,吉尔涅尔度为54.23～64.74°T;嗜酸乳杆菌发酵乳的凝乳时间由16h缩短为5h,pH为4.61～4.65;且嗜酸乳杆菌在CO2环境中发酵时,发酵时间明显缩短。结论:嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌共发酵时具有互生关系。     

嗜热链球菌胞外多糖EPS333对酸乳品质的影响

本研究以酸乳为基质,通过测试酸乳酸化速率曲线、脱水收缩敏感性、持水力、水分迁移、质构及流变特性等参数,研究了嗜热链球菌胞外多糖与市场常规应用多糖对酸乳品质的影响。研究结果表明:嗜热链球菌胞外多糖EPS333在酸乳凝胶过程中较其他几种多糖能明显减缓酸化趋势,后熟及储藏阶段减少"自由水"含量,降低流动性,改善其流变特性。     

薏苡仁多菌发酵液的菌种优选及其抑制黑色素生成的作用研究

以薏苡仁作为发酵基质,确定利于提高发酵液体外活性的较优乳酸菌种,并分析优势乳酸菌种薏苡仁发酵液对斑马鱼胚体黑色素生成的抑制作用。通过比较分析乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）3种单一乳酸菌和三者复合乳酸菌的薏苡仁发酵液的还原糖、总酚、游离氨基酸、蛋白、总酸和乳酸含量等理化指标及体外羟自由基清除能力和酪氨酸酶活抑制率确定较优发酵菌种,采用高通量测序测定发酵过程中微生物菌群结构;利用斑马鱼模型研究发酵液对黑色素生成的抑制作用。研究结果表明,采用乳酸乳球菌、嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌3种乳酸菌复合发酵比单一乳酸菌发酵更具优势。使用以上菌种复合发酵薏苡仁过程中,乳酸乳球菌和嗜热链球菌为发酵前期优势菌群,发酵中后期则以保加利亚乳杆菌为优势菌群。经复合乳酸菌发酵后,薏苡仁发酵液的羟自由基清除率和酪氨酸酶活抑制率分别提高了20.82%和87.26%;斑马鱼模型实验结果表明,薏苡仁发酵液可以显著减少斑马鱼体表黑色素分布,当使用含量为2.0%时,对黑色素...     

嗜热性乙醇发酵的研究进展

本文介绍了嗜热硫化氢梭菌,布氏嗜热厌氧细菌、乙醇嗜热厌氧杆菌,热纤梭菌等嗜热乙醇苗的生长特性以及嗜热性乙醇发酵过程中与终产物形成相关的酶学特性和代谢调控机理,最后讨论了几种提高乙醇产量的技术。     

嗜热链球菌IMAU20246胞外多糖基因簇及其表达分析北大核心

【目的】嗜热链球菌IMAU20246是一株具有良好发酵特性且高产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)的菌株,但其EPS基因簇及合成途径尚不清晰。因此可通过全基因组测序及生物信息学分析菌株基因组序列,探究EPS合成及调控机制。【方法】本实验对嗜热链球菌IMAU20246进行全基因组测序并进行生物信息学分析,解析EPS生物合成相关基因簇及EPS合成途径,同时采用实时荧光定量PCR技术(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)对其不同时间点EPS基因簇的表达进行定量分析。【结果】嗜热链球菌IMAU20246基因组中有一个18.1 kb的EPS生物合成基因簇,编码15个与EPS生物合成相关的基因。嗜热链球菌IMAU20246通过转运葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖、乳糖、海藻糖、纤维二糖及蔗糖合成UDP-葡萄糖、dTDP-葡萄糖、dTDP-鼠李糖、UDP-半乳糖、UDP-呋喃半乳糖、UDP-N-乙酰葡萄糖胺和UDP-N-乙酰半乳糖胺等7种糖核苷酸。qRT-PCR的结果表明,EPS基因簇中的基因在细胞生长阶段均能表达,特别是糖基转移酶基因epsE、epsF、epsH和epsJ在培养6 h时表达量最高,此时EPS产量达到最高。【结论】本研究从基因组解析了嗜热链球菌IMAU20246 EPS基因簇及其合成途径,为菌株的进一步开发提供了理论依据。     

郑州部分市售酸奶中乳酸菌的分离鉴定与益生特性的研究

目的调查郑州部分市售的酸奶中嗜热乳酸链球菌与保加利亚乳酸杆菌存在情况与益生特性。方法无菌采取样品进行乳酸菌分离,并对分离菌进行形态学、生化特性、产酸性、耐酸性、耐胆汁性、高温耐受性和抑菌性等生物学特性研究。结果从8种品牌中分离到4株保加利亚乳酸杆菌、7株嗜热链球菌,且分离菌株均能产酸、对高温具有一定的耐受性,在pH 3.0以上均能生长良好,而且分离菌的抑菌物质具有一定的热稳定性,保加利亚乳酸杆菌经70、100℃热处理抑菌活性基本不变。嗜热链球菌经70℃热处理后保留90%以上的抑菌活性,但经100℃高温处理后抑菌活性有所降低。分离菌产生的抑菌物质对胰蛋白酶敏感,保加利亚乳酸杆菌在偏中性条件下抑菌活性较高,而嗜热链球菌在偏中性条件下丧失抑菌活性。结论本研究为河南市售酸奶质量以及为消费者提供有利信息奠定基础。     

植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵特性的研究

在添加5%(v/v)番茄汁的改良配方乳中对植物乳杆菌ST-Ⅲ单菌或与嗜热链球菌及保加利亚乳杆菌混合发酵的生长特性、发酵乳风味进行了研究.结果表明,在脱脂乳中添加5%(v/v)番茄汁可以明显缩短植物乳杆菌ST-Ⅲ单菌发酵时的凝乳时间,提高其活菌数.在改良的配方乳中,三菌混合发酵制备的发酵乳具有良好的酸奶风味、无涩味.但与...     

响应面法优化嗜热链球菌增殖培养基

目的 为了降低嗜热链球菌工业化生产成本,提高其发酵活菌数,对嗜热链球菌原始培养基的成分进行了响应面优化.方法 利用Design-Expert软件首先采用Plackett-Burman试验设计筛选出了影响嗜热链球菌生长的显著因子,再依据响应面法设计试验,得到嗜热链球菌的优化培养基配比.结果 乳糖、酵母粉和L-半胱氨酸为嗜热链球菌生长的显著性因子;优化后培养基配比由结果分析可知,当活菌数达到最大值时,即:乳糖的浓度为3.6％,酵母粉的浓度为1.74％,L-半胱氨酸的浓度为1.1％,牛肉蛋白胨1％,酪胨1％,KH2PO4 0.20％,Na2 HPO40.20％,叶温-80 0.1％活菌数为最高2.34×109 CFU/mL.结论 采用响应面分析法优化的培养基较经典TPY培养基活菌数提高了近2～3倍.