解淀粉芽孢杆菌JY06及其突变株用于酱油发酵的特性研究

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氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate,EC)是一种存在于发酵食品中的致癌物质,对食品的安全性有潜在的影响。由于EC形成后很难被降解,通常采用降低或消除其前体的方法来降低或消除发酵食品中的EC。已经证实采用微生物干预法可减少酱油中氨基甲酸乙酯的含量,因此研究如何进一步减少或消除酱油中EC具有实际应用价值。本研究以一株能够减少酱油中瓜氨酸的解淀粉芽孢杆菌JY06为研究对象,通过诱变对菌株JY06进行改造,考察在酱油发酵过程中应用突变株对EC及其前体瓜氨酸的降解效果。研究结果主要包括:(1)通过单因素实验,对解淀粉芽孢杆菌JY06的培养条件进行了优化,并在3 L发酵罐水平上对优化结果进行了验证。优化后的培养条件为:糊精40 g/L、酵母浸膏5 g/L、胰蛋白胨10 g/L、NaCl 10 g/L、初始pH7.0、接种量4%。在此条件下,解淀粉芽孢杆菌JY06的菌浓达到了1.1×1011 CFU/mL,较优化前提高了3个数量级。(2)分别采用紫外诱变、等离子诱变和定向驯化三种育种方法对解淀粉芽孢杆菌JY06进行改造,应用高通量筛选手段获得了多个可高效利用精氨酸的突变株。与解淀粉芽孢杆菌JY06相比,突变株E6、C12和B1利用精氨酸的能力提高了17.1%、18%和17.4%。在含有乙醇和脂肪酸的体系中,突变株C12、B1和E6利用精氨酸的能力分别比JY06提高了72%、33%和31%;在盐胁迫条件下,突变株C12、E6和B1利用精氨酸的能力分别是JY06的1.26倍、1.20倍和1.23倍。(3)将突变株C12和E6添加至酱醪用于酱油发酵(2 L),酱油发酵终点时添加了突变株C12和E6的酱油中氨基甲酸乙酯的含量分别比对照降低了19.3%和13.1%,瓜氨酸的含量分别降低了15.6%和14.7%。(4)证实了解淀粉芽孢杆菌JY06基因组中存在编码ADI途径中精氨酸脱亚胺酶(ADI)和鸟氨酸转氨酶(OTC)的基因arcA和arcB,并通过酶活测定证实了菌株基因组中含有编码鸟氨酸氨基甲酸激酶(CK)的基因。通过测定出发菌株JY06及其突变株分别在盐胁迫和乙醇、脂肪酸条件下arcA和arcB基因转录水平发现:突变株C12和E6中基因arcA转录水平均高于JY06,并且arcA与arcB的比值小于1(C12在乙醇培养体系中除外)。因此,从基因转录水平证实了突变株C12和E6利用精氨酸能力和减少瓜氨酸积累的能力均高于JY06。
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