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乳酸菌的一些菌株可产生胞外多糖(EPS),乳酸菌EPS具有很好的流变学特性,在食品、乳制品加工中具有很大的应用潜力。乳酸菌EPS能增强细菌黏膜吸附,具有抗肿瘤、抗溃疡、促进免疫以及降低胆固醇等生理作用。此外由于乳酸菌是通常认为安全的细菌,具有多种生理活性,不仅产品具有可靠的安全性,而且菌体也可用于食品。但乳酸菌分泌EPS的能力不稳定,许多条件如菌株、培养条件、基质组成,以及EPS生物合成代谢调节均可影响EPS的产量。因此通过培养基与发酵条件优化,超量表达EPS合成的相关酶,在单个质粒上高拷贝克隆eps基因簇,或将含eps操纵子的质粒转入其它微生物进行表达都有可能提高EPS的产量。
本文主要进行了产EPS菌种的筛选,大肠杆菌 UDP-葡萄糖焦磷酸化酶(UGPase)基因在乳酸乳球菌中的克隆表达,及其对该菌产生胞外多糖的影响等。主要工作如下:
1.通过黏度测定初筛,EPS产量复筛,筛选到一株高产EPS的乳酸菌,为实验室保藏的Lactococcus lactis L18,发酵液黏度为349.42 mPa·s,用苯酚.硫酸法测得其EPS产量为716.05 mg/L。在EPS提取过程中,比较了两种除蛋白的方法,8%三氯乙酸除蛋白的方法效果最好。
2.采用TA克隆方法构建克隆载体pMDl8-T-galU,并通过抗性筛选到阳性克隆子。通过原位PCR,酶切,测序鉴定阳性克隆子含目的基因,构建正确,并进行了同源性检索分析。结果表明,此序列广泛存在于E.coli基因组中,与E coli O157:H7 str.Sakai DNA仅3个碱基的差异,且均分布于密码子第三位,同源性达到99%,因而编码的蛋白质是相同的,可用于下一步的表达实验。
3.成功构建了表达载体pNZ8048-galU,并将其转化到受体菌L.lactis L18中,PCR扩增和限制酶切分析显示构建正确。测序结果表明插入片段大小、序列、位置、方向均正确。采用20 ng/mL nisin进行诱导,SDS-PAGE电泳获得约为33.0 kD大小的表达蛋白带,经FR200型凝胶成像仪扫描,表达蛋白占胞内可溶蛋白18.6%左右。
4.对L.lactis L18和构建的L.lactis L18/pNZ8048-galU在EPS产量方面进行了对比。比较了不同的糖,浓度,发酵温度,时间,pH等条件对该菌产生EPS的影响,并比较了相同条件下出发菌株和重组菌产EPS的情况,在含葡萄糖:乳糖(20:20g/L)的MRS培养基中,L.Lactis L18/pNZ8048一galU在30℃,pH6.5的条件下培养26小时,EPS产量达到最高,为1489.54 mg/L;而同条件下L.lactisL18培养28小时达到最高产量,为848.93 mg/L。L.lactis L18/pNZ8048-galU的EPS产量为L.lactis L18的1.75倍。培养时间缩短2小时。