保加利亚乳杆菌LDB_RS00370基因作为酸奶后酸化生物标志物的应用

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酸奶后酸化始终是困扰乳品行业发展的一个重要问题。目前,市场上的酸奶大多是由保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的共同发酵作用所制成。耐酸性较强的保加利亚乳杆菌可以在酸乳贮存阶段中不断分解乳糖形成乳酸并最终引起后酸化。目前,许多学者提出了不同的措施来抑制后酸化,但是对这些措施抑制后酸化效果的评估往往是比较复杂的,通常需要对酸奶整个贮藏期间的酸度变化进行监测。因此,建立一种能够快速评估后酸化抑制效果的方法并且能够利用该方法去挖掘出更多的后酸化抑制措施显得尤为重要。本研究以保加利亚乳杆菌为研究对象,采用Pearson相关性分析法挖掘出了一个基因(LDB_RS00370)可以作为可靠地后酸化生物标志物,利用该生物标志物实现了对酸奶后酸化抑制措施的大规模筛选。进一步地,根据该基因表达量与后酸化抑制效果的关系,从挖掘的潜在后酸化抑制措施中开发出了一套弱后酸化酸奶发酵工艺。研究内容及结果如下:(1)基于相关性分析对后酸化生物标志物的筛选。通过对不同保加利亚乳杆菌发酵的酸奶酸度进行测定,探究了酸度值之差与基因表达量之间的关系。酸度值之差与基因表达量若呈现出显著关系则表明能够利用该基因的表达量对菌株的产酸性能进行预判。对筛选出的候选后酸化生物标志物进行进一步的验证,最终确定LDB_RS00370是一个更可靠地后酸化生物标志物。NCBI功能注释表明LDB_RS00370编码的蛋白质为醛/酮还原酶,属于NADPH依赖的氧化还原酶超家族。该蛋白质的分子式为C1389H2161N3790421S4,理论等电点5.27,由20种常见的氨基酸组成,不稳定指数为23.48,表明该蛋白属于稳定蛋白。(2)LDB_RS00370作为后酸化生物标志物对后酸化抑制措施的筛选。对35种措施进行了筛选并确定其中14种措施能够使LDB_RS00370基因表达量下调。其中的一些措施已经得到了报道验证,例如添加乙醇、山梨酸钾以及Cu2+。从表达上调和下调的措施中分别随机挑选了两种措施应用于酸奶发酵,结果表明使LDB_RS00370表达量下调的措施的确可以抑制酸奶后酸化,证实了利用后酸化生物标志物来筛选后酸化抑制措施的方法是可行的。(3)根据感官评定和响应面实验确定了一套最佳后酸化抑制措施组合,其中干酪素、烟酸以及β-环状糊精的添加终浓度分别为3 g/kg、210 mg/kg、3 g/kg。利用该措施开发的弱后酸化酸奶发酵工艺不仅成本低廉能够有效抑制后酸化,而且并不会对酸奶中的活菌造成不利的影响。对酸奶的理化指标测定也表明最优措施的加入有助于提高产品的持水性和感官品质并且对蛋白质、总固形物含量影响不大。
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