江西农业大学生物科学与工程学院的赵英杰、张文平和程新*等人从乳扇中分离产胞外多糖酵母菌并进行鉴定,进而对其生长特性、产糖能力、代谢特征及抗氧化能力进行测定,为进一步丰富产胞外多糖菌株微生物资源提供一定的理论基础和实验依据。
产胞外多糖菌株的筛选
通过多次平板划线分离,共得到38株具有典型酵母菌形态的微生物,对其进行发酵产糖测定。实验结果表明,共有9 株酵母菌产胞外多糖能力较好,其中12号产量较高,发酵48 h后胞外多糖产量可达1 024.92 mg/L。
产胞外多糖菌株的鉴定
2.1 形态学观察
将具有产胞外多糖能力的酵母菌在平板上培养后,进行菌落形态及个体形态观察。各菌株的菌落形态、个体形态如图2所示。9 株酵母菌在平板培养6 d后,1~3号均为粉红色,9号为乳黄色,12号为浅黄色,其余均为白色,且所有酵母菌落均为边缘整齐的圆形,表面光滑,质地黏稠,不透明,有光泽,凸起,且菌落直径较大;在显微镜下观察,6、9号和12号细胞形态为椭圆,其余菌株均为圆形。
2.2产胞外多糖酵母菌的生理生化鉴定
纯化酵母菌的碳、氮源同化能力测定结果显示,所有菌株均能同化选用的碳源及酵母浸粉,均不能同化尿素,5号菌株不能同化硫酸铵、硝酸钾和硝酸铵,6号菌株不能同化硫酸铵。糖发酵及产酸鉴定结果显示,在实验所采用的糖类范围内,所有菌株均不能发酵产气,同时除4号菌株外均不能利用糖发酵产酸。9 株酵母菌都未发现其发酵产乙醇,都无令人愉快的酯香。
筛选所得菌株的分子生物学鉴定
将筛选到的菌株进行26 SrDNA测序,利用MEGA 6.0软件,进行多序列同源性比对,绘制系统发育树结果如图3所示,1~3号菌株为胶红酵母(Rhodotorulamucilaginosa);4号菌株为白假丝酵母(Candida albicans);5~7、9号菌株为涎沫假丝酵母(Candida zeylanoides);12号菌株为金黄蝶形担孢酵母(Papiliotrema aurea),又名金黄色隐球酵母(Cryptococcus aureus)。
产胞外多糖酵母菌的生长曲线及发酵特性
结果显示,9 株酵母的生物量均在发酵前期迅速增加,pH值迅速降低,而胞外多糖在发酵中期开始积累,发酵后期达到最大。在发酵168 h时,12号的胞外多糖的产量最高,可达3 510.69 mg/L,2号菌株也较高,产量为2 384.03 mg/L,其余菌株产量较低,介于800~1 500 mg/L之间。最终选定高产胞外多糖的菌株12号菌株进行后续实验,并将其命名为DF-12。
碳源对DF-12胞外多糖产量的影响
结果显示,当采用葡萄糖或蔗糖为碳源时,胞外多糖产量较高,可达3 250~3 500 mg/L;碳源为其他实验糖类时,胞外多糖产量仅为1 500~2 500 mg/L,说明培养基中碳源种类对胞外多糖产量有较大影响。除此以外,DF-12也能利用制糖工业副产物糖蜜合成胞外多糖,产量仅略低于葡萄糖、蔗糖及果糖,在可见该菌株具有工业化发酵生产的潜力。
DF-12的胞外多糖体外抗氧化活性
本研究以VC作为阳性对照,测定DF-12胞外多糖活性。结果显示,在较低质量浓度时,VC对超氧阴离子自由基和DPPH自由基有较强的清除效果,而对羟自由基的清除率与质量浓度表现出良好的剂量-效应关系。综合来看,酵母菌胞外多糖对羟自由基、DPPH自由基的清除率及还原力均随质量浓度增加而增大,在质量浓度高于6 mg/mL时还原力甚至高于同等浓度的VC,但对羟自由基清除率较低。该实验表明DF-12胞外多糖具有良好的体外抗氧化活性,具备开发为食品或药品的潜力。
结 论
本研究以云南传统乳制品乳扇为材料,从中分离筛选出9 株产胞外多糖的酵母菌并进行鉴定,其中1 株金黄蝶形担孢酵母,又名金黄色隐球酵母,具有较好的胞外多糖合成能力,在以葡萄糖和蔗糖为碳源的培养基中胞外多糖产量可达3 510 mg/L左右,高于目前所报道的绝大多数酵母菌株,且其所合成的胞外多糖具有较好的抗氧化能力。碳源实验表明所得菌株具备利用糖蜜产胞外多糖的能力,且产量高于现有类似报道,展示出其在工业化生产中的巨大潜力。本研究报道了金黄蝶形担孢酵母具备高产胞外多糖的能力,为开发产胞外多糖的酵母菌资源提供了新的思路。