鹰嘴豆是世界第二大消费豆类,产量居世界豆类第三。鹰嘴豆富含蛋白质、氨基酸、维生素、粗纤维、谷胱甘肽及钙、铁、镁等成分,而淀粉和脂肪含量较低,且其具有降胆固醇及降血糖等功效。此外,其含有5%~10%的低聚半乳糖,有助于乳酸菌的生长,为GABA的产生提供了必要条件。目前,尚鲜见富含GABA鹰嘴豆乳生产的相关报道。
南京农业大学食品科技学院的李 文、董明盛在筛选获得具有发酵鹰嘴豆乳产GABA能力的野生型菌株的基础上,采用紫外诱变及紫外-氯化锂复合诱变的方式来提高菌株产GABA的能力,采用纸层析、筛选平板法、比色法、液相色谱法等筛选方式来获得产量提高的菌株,并检测其遗传稳定性,以期获得1 株GABA产量提高且遗传稳定的菌株,更好地将其应用于富含GABA发酵鹰嘴豆乳的生产。
1、出发菌株的生长曲线
菌株在MRS培养基中生长迅速,延滞期很短,2 h后即进入对数期,14 h后进入稳定期,当菌体处于对数中后期时,细胞生长迅速,代谢旺盛,对外界条件的变化较为敏感,因此,选定10~12 h的菌体进行之后的诱变实验。
2、紫外诱变最佳时间的确定
随着诱变时间的不断延长,M-6的致死率呈上升趋势,而当致死率在70%~80%左右时,有利于正突变的产生,故诱变的最佳时间为240 s。
3、紫外-氯化锂复合诱变剂量的确定
随着氯化锂质量分数的升高,菌株的致死率呈现上升趋势,低质量分数范围内致死率上升很快,质量分数大于1.5%后,上升速率变缓,当氯化锂质量分数继续增大至2%,平板上无菌落长出,当氯化锂质量分数为1.25%时,菌株的致死率为78.05%,选用此剂量作为氯化锂诱变的最佳剂量。
4、菌株初筛
高浓度MSG平板初筛
可以看出,出发菌株在含138 g/L MSG的平板上,不再有菌落长出,因此,选用此质量浓度的MSG平板作为筛选平板,若突变株能在此平板上生长,则其GABA产量应有所提高。采用此法从紫外诱变的突变株中筛选出18 株能在高MSG平板上生长的突变株,留待复筛。
纸层析初筛
与出发菌株相比,2、3、5号GABA斑点加深,6号GABA斑点变浅,其他变化不大,因此,挑出2、3、5号进行后续的筛选。
5、Berthelot比色法及HPLC法复筛
紫外诱变所得的7 株菌GABA产量都极显着高于出发菌株(P<0.01),其中U-15产量最高,为795.75 mg/L,比出发菌株的产量提高了45.34%;复合诱变的菌株,除UL-1、UL-66、UL-148、UL-155四株菌与出发菌株无显着差异外,UL-56的GABA产量显着高于M-6(P<0.05),其他9 株菌的GABA产量极显着高于M-6(P<0.01)。其中UL-4的产量最高,为899.27 mg/L,比出发菌株M-6产量提高了64.25%。
6、突变株性状
突变菌株和出发菌株的菌落形态均呈圆形,较小而厚,表面光滑,边缘整齐,形态基本一致。但紫外诱变后的菌落出现的时间稍晚于出发菌株,而紫外-氯化锂复合诱变后的菌株的出现时间更晚,这可能是因为紫外照射使细胞受到一定程度的损伤,需要一定时间的恢复,才能正常生长。
7、遗传稳定性结果
每代菌株的GABA产量间无显着性差异(P>0.05),即传代次数对GABA的产量无显着影响,说明该菌株具有较好的遗传稳定性。
讨 论
紫外诱变方法是一种广泛采用的对微生物菌种进行改良的方法,其简便快捷,效果较为显着。在GABA的菌种选育方面,也得以广泛应用。本实验尝试紫外-氯化锂复合诱变的方法对植物乳杆菌进行选育,得到的突变菌株UL-4,其在MRSG培养基和鹰嘴豆乳中的GABA产量分别为899.27 mg/L和369.53 mg/L,比出发菌株M-6产量分别提高了64.25%和30.46%,比单独紫外照射诱变获得的GABA产量增加幅度最大的突变株提高了13.01%和11.41%,可见紫外-氯化锂复合诱变可以发挥紫外线和氯化锂两种诱变剂的协同作用,好于单一紫外线诱变的效果。
随着天然食品与有机食品概念的提出,人们越来越倾向于采用益生菌发酵食品中的谷氨酸及其钠盐的方式来生产富含GABA的功能性食品,或是通过其他天然的方式来增加食品中的GABA含量,而不是额外地加入化学合成的GABA。GABA含量较高的发酵产品有发酵乳制品,酱油和奶酪等。本实验诱变所得菌株可以较好地用于鹰嘴豆乳的发酵以富集GABA,为新型富含GABA功能性食品的开发提供了可能性。