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γ-氨基丁酸(γ-aminobutyricacid,GABA),是一种具备食用安全性的小分子量非蛋白质氨基酸,具有改善睡眠、降血压、防止动脉硬化和控制哮喘等多种生理功能。很多乳酸菌可将谷氨酸(α-aminoglutaric acid,GA)通过谷氨酸脱羧酶(Glutamic acid decarboxylase,GAD)的脱羧作用转化为GABA。枸杞作为药食同源的植物资源,本身含有少量的GABA,但含量较低无法满足人体对GABA的需求,所以将通过乳酸菌发酵提高其GABA含量。而产GABA乳酸菌因其分离源及种属的不同,其GABA产量及发酵特性存在很大的差异。基于此,本研究从西北地区特色发酵食品浆水中筛选出高产GABA的乳酸菌,将其用于枸杞汁的发酵中,并结合LC-MS非靶向代谢组学技术对富含GABA发酵枸杞汁消化特性进行初步研究。具体研究结果如下:(1)产γ-氨基丁酸乳酸菌的分离筛选、鉴定及发酵条件优化。从浆水中分离得到21株乳酸菌,通过薄层层析法和高效液相色谱法筛选出6株GABA产量相对较高的菌株,其中菌株G1产量最高,为0.22 g/L。经形态学、生理生化试验及分子生物学鉴定,确定5株为植物乳杆菌(菌株G1、N2、G3、N8、S6);1株为发酵乳杆菌(菌株S4)。通过比较6株菌的生长活性及耐受能力发现,菌株G1不仅具有较强的生长繁殖能力,且在pH值为2.5的酸性环境和0.3%的高胆盐环境下生长3 h后存活率均达到85%以上,活菌数高于106CFU/mL。综合比较后,选择菌株G1为试验菌株,并将其命名为植物乳杆菌NXU-Js-G1。并通过优化发酵培养基组成,以提高其GABA产量。得到:以MRS培养基为基础,葡萄糖添加量为18 g/L,酵母粉添加量为15 g/L,L-谷氨酸添加量为15 g/L,磷酸吡哆醛添加量为0.3 g/L,在此条件下测得的GABA产量为(0.553±0.54)g/L,比优化之前(0.22 g/L)提升了约2.5倍。(2)植物乳杆菌NXU-Js-G1发酵枸杞汁的条件优化及风味物质变化分析。将筛选得到的植物乳杆菌NXU-Js-G1作为试验菌株发酵枸杞汁,以GABA产量和感官评分为评价指标。通过单因素及响应面优化试验,得到最佳发酵条件为:白砂糖添加量为5%、L-谷氨酸添加量为0.3%,发酵时间为16h。在此条件下,GABA产量为(5.17±0.08)g/L,与未发酵前(2.04 g/L)相比提升了约2.5倍;感官评分为92.5±0.53;多酚含量为(5.12±0.11)mg/mL;多糖含量为(4.73±0.13)mg/mL;活菌数为(2.12×108)CFU/mL。同时,通过GC-IMS分析共定性出18种挥发性物质。3-羟基-2-丁酮、2,3-戊二酮、异戊醇、丁酸甲酯为发酵过程中产生的特征性挥发性物质。发酵16 h的枸杞汁和发酵24 h的枸杞汁挥发性物质种类基本一致。(3)产γ-氨基丁酸菌株NXU-Js-G1发酵枸杞汁的消化特性研究。基于LC-MS非靶向代谢组学技术,从未发酵、发酵及体外模拟消化后的发酵枸杞汁中共筛选出20大类64种差异代谢物。在未发酵组和发酵组中,共筛选出3条关键代谢通路,注释到的关键代谢物有13种,结果表明,枸杞汁经发酵后对核苷类物质代谢影响最显著。在发酵组与消化组中,共筛选出3条关键代谢通路和8种关键代谢物,其中L-谷氨酸作为生成GABA的必要前体物质同时参与了 3条代谢通路,并在消化后表达量显著下调,说明在消化过程中GABA被吸收利用。同时枸杞汁经消化后,对氨基酸类物质代谢影响最显著。