产ClassⅡa类抗菌肽乳酸菌的筛选及其抗菌特性研究

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随着消费者健康意识的增强和对食品安全问题关注的提高,食品防腐问题也越来越受到人们的重视,目前食品工业上普遍使用的化学合成型的食品防腐剂对人体健康产生不利的影响,从而使微生物型的防腐剂更加得到人们的青睐。乳酸菌这类工业微生物代谢产生的抗菌肽因其无毒、安全的特点而成为国内外的研究热点。本研究从实验室现有的大量乳酸菌资源中筛选出了产广谱、高效、特异性抗菌肽的菌株Lactobacillus rhamnosus4121,并对其所产的ClassⅡa抗菌肽进行分离纯化,优化了分离纯化参数;同时研究了不同酸碱处理、热处理、蛋白酶和化学试剂作用对其抗菌肽抑菌活性的影响,为该抗菌肽在食品防腐方面的应用奠定了理论基础。本研究以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、志贺杆菌、沙门氏菌以及单增李斯特菌等致病菌和食品腐败菌为指示菌,从实验室前期分离保藏的91株乳酸菌中筛选出5株产抗菌肽乳酸菌,分别为菌株3123、3222、3325、3521和4121。经16SrDNA分子生物学鉴定,其中4株为魏斯氏菌属,1株鼠李糖乳杆菌,即3123为Weissellahellenica NCFB2973T;3222和3521为Weissella viridescens NRIC1536T;3325为Weissella minor NRIC1625T;4121为Lactobacillus rhamnosus JCM1136T,其近缘性均在99%以上。此外,根据Ⅱa类乳酸菌抗菌肽保守序列设计引物(P1)BCgr2NSf:5’-ATGAAAAAGAAAKTAKTWAA-3’和引物(P2)BCgr2R1K:TTACAATAMASACCATTTCC,以这5株乳酸杆菌的总基因组为模版PCR扩增,结果发现均出现阳性扩增条带,据此判断所产生的抗菌肽为ClassⅡa抗菌肽。结合抑菌谱、抑菌性强弱和PCR验证结果,选取菌株4121所产抗菌肽进行分离纯化,分别采用细胞吸附解析法和SP-Sepharose Fast Flow阳离子交换层析法,纯化过程中对阳离子交换层析参数进行最佳条件的确定。研究表明层析洗脱液用含0.1~1mol/L NaCl磷酸缓冲液(pH6.5)进行3步线性梯度洗脱,洗脱流速为1mL/min的条件下,抗菌肽得率为29.10%,纯化倍数为27.46,最终比活力为3695.15AU/mg。与之相比,细胞吸附解析法的抗菌肽得率为40.80%,纯化倍数为78.38,比活力为10543.65AU/mg。为进一步提高抗菌肽活力,设计了细胞吸附解析-阳离子交换层析两步结合分离纯化法,最终使抗菌肽纯化倍数达到91.99倍。使该方法可以成为菌株4121所产抗菌的有效纯化手段。将纯化的抗菌肽进行Tricine-SDS-PAGE电泳,发现该抗菌肽的分子量大小为10KDa左右,属于ClassⅡa抗菌肽分子量大小的范畴,进一步证明乳酸菌4121所产抗菌肽为ClassⅡa抗菌肽。研究菌株4121所产抗菌肽的抗菌特性发现,乳酸菌4121所产抗菌肽在pH2.0~8.0的范围内均具有抑菌活性,在温度20~120℃范围之间都具有较好的热稳定性。不同蛋白酶的处理结果表明该抗菌肽对胃蛋白酶和胰蛋白酶并不敏感,而蛋白酶K和α-胰凝乳蛋白酶却可以使该抗菌肽失活。此外, Tween80和Tween20对抗菌肽的抑菌活性没有显著影响,而无机盐NaCl、蛋白酶抑制剂EDTA和去污剂SDS在一定浓度条件下都能够显著降低抗菌肽的抑菌活性,并存在一定的时间剂量关系。
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