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棉籽糖作为一种α-低聚半乳糖,对人体具有多种保健功能。但人体的小肠中缺乏α-半乳糖苷酶,棉籽糖并不能被有效利用。本课题所用菌株IMAUCD001由L.plantarum P-8(IMAU10120)适应性进化(碳源限制性条件下传代)选育获得。与IMAU10120相比,该菌株代谢棉籽糖的速率较快,而且对于改善人体对大豆制品的吸收利用率、提高大豆制品的营养价值具有重要作用。本论文先后测定了两株菌的安全性及培养于添加2%的棉籽糖的培养基中的生长代谢状况,并利用iTRAQ蛋白质组学对IMAUCD001与IMAU10120的代谢分子机制差异进行研究,结论如下:(1)IMAUCD001和IMAU10120对15种抗生素的表型及基因型并无差异,对利奈唑胺、万古霉素和环丙沙星均耐药,对克林霉素极敏感。在两株菌中还检出了耐药基因erm(B)和vanX,但是,IMAUCD001的耐药基因vanX未发生基因转移。(2)菌株生长过程中,在0-14 h内,IMAUCD001的活菌数、OD600值增长较IMAU10120快,达到相同值后IMAUCD001以较大速率下降;IMAUCD001和IMAU10120的pH值变化趋势一致,其中IMAUCD001的pH下降速率更快。(3)在菌株生长至12 h时,以差异倍数>1.5倍,且p<0.05为筛选条件对差异蛋白质进行筛选后发现,与IMAU10120相比,IMAUCD001中有125个蛋白质显著上调(>1.5倍,P<0.05),106个蛋白质显著下调(<-1.5倍,P<0.05)。此时随着IMAUCD001中棉籽糖的消耗殆尽,与棉籽糖代谢相关的α-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷酶表达发生下调,而与山梨醇、甘露醇代谢相关的蛋白质表达上调,说明IMAUCD001可利用山梨醇、甘露醇替代棉籽糖参与供能。(4)随着菌株生长过程中pH值的下降,细胞代谢发生了改变,与IMAU10120相比,IMAUCD001中肽聚糖、环丙烷脂肪酸的合成速率较快,且分子伴侣蛋白和应激蛋白(sHSP、Dna J和Dna K)等表达明显上调,这对于减轻酸胁迫对细胞造成的损害具有重要作用。有趣的是,通过比较细胞内氨基酸的含量发现,与IMAU10120相比,IMAUCD001的细胞内积累了更多的天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和缬氨酸。但与天冬氨酸和谷氨酸代谢有关的蛋白表达发生了下调,说明工程菌株通过富集细胞内天冬氨酸和谷氨酸含量来应对酸胁迫,以减少细胞损伤。本课题从蛋白质组学水平上揭示了IMAUCD001与IMAU10120在添加棉籽糖培养基条件下生长代谢机制的差异,系统分析了引起蛋白差异表达的因素。为外源添加天冬氨酸和谷氨酸来提高IMAUCD001对棉籽糖的发酵速率提供数据支持,并为巩固其在酸豆奶制品生产中的广泛应用奠定基础。