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乳链菌肽(nisin)是某些乳酸乳球菌(Lactococcus lactis,L.lactis)产生的羊毛硫氨酸类细菌素,对芽孢、多种革兰氏阳性菌有强烈的抑制作用,对人体安全无毒,在食品、医药、畜牧业中有较好的应用前景。目前,nisin的生产菌株大都是通过天然菌株的筛选或诱变获得,其活力的提高和功能的改造受到一定的限制。因此,本研究在克隆nisA的基础上,利用DNA重组技术获得产nisin的重组乳酸乳球菌工程菌株,并优化了其发酵条件。主要研究结果如下:
(1)以含有nisin前体基因(nisA)的重组克隆载体pUCm—T/LNI为模板(本实验室保存),设计一对分别含有NcoI、XbaI的表达引物,对nisin基因进行亚克隆,构建重组克隆载体pUCm—T/Nis。序列测定表明,亚克隆得到的nisin基因序列与原基因一致。
(2)pUCm—T/Nis经Nco I和.Xba I双酶切,与经相同酶切的乳酸乳球菌表达载体pNZ80连接,转化E.coli MC1061感受态细胞,经双酶切和PCR鉴定,筛选获得含重组质粒的阳性菌。提取重组质粒电击转化入乳酸乳球菌L.lactis LZ(nisA缺失株),筛选得到含重组质粒pNZ80/Nis的基因工程菌—L.lactis NIP。抑菌试验表明,L.lactis NIP发酵上清液对金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌、枯草芽胞杆菌、李斯特杆菌等(G+菌)及嗜水气假单孢菌(G—菌)都有明显的抑菌效果。
(3)L.lactisNIP的发酵条件优化结果表明,产nisin的最佳发酵氮源、碳源和磷源分别是酵母粉、麦芽糖和磷酸氢二钾,添加量分别是1.5%、1.5%和3%;发酵最适初始pH为6.5,最适培养温度是28℃,发酵时间为14h,在上述优化条件下,L.lactis NIP发酵上清液中目的蛋白的抗菌活力(nisin效价)达到最高值5040IU/ml,比非优化条件下的效价提高了404%。
以上结果为提高nisin产量和降低nisin生产成本提供基础,也为进一步深入研究nisin的结构与功能及扩大nisin的商业应用提供了一定的材料和理论基础。