黑龙江大学生命科学学院,微生物省高校重点实验室,农业微生物技术教育部工程研究中心的姜 静、杜仁鹏、郭尚旭、赵 丹*利用微生物学方法从自制发酵水果中分离筛选高产EPS的乳酸菌,并对EPS进行分离纯化,研究其部分理化性质,其结果不仅丰富了EPS菌株来源,还可以为EPS的功能特性研究提供理论依据。
1、高产EPS乳酸菌的分离与鉴定
通过对49 种碳水化合物的代谢情况分析,可以对细菌在种水平进行鉴定,结果表明该菌株的发酵特征与Weissella保持一致。16S rDNA序列分析表明,菌株H2部分序列长为1 436 bp,与该序列相似性较高的相关菌株均为Weissella细菌。将菌株序列与NCBI数据库进行比对,结果表明该菌株与多株W. confuse基因序列的亲缘关系最近,相似性达到99%。结合H2生物学特性和生理生化结果分析,将H2鉴定为W. confusa,并命名为W. confusa H2。将序列提交NCBI,获得登录号为MG560152.1。
2、EPS的分离纯化及化学组成分析结果
经纯化后,H2 EPS的质量浓度为(26.92±2.15)g/L,得率为(66.95±0.67)%。该EPS样品在水中呈半透明黏稠状,经冷冻干燥后,呈现白色棉花状固体。
3、EPS溶解性、持水率及乳化性
随着时间延长,H2 EPS对有机溶剂的乳化作用增强,在24 h时,乳化率从大到小分别为己烷>大豆油>煤油>葵花油>苯>汽油>椰子油>柴油>橄榄油,其中对己烷和大豆油的乳化率分别为(78.28±1.73)%和(73.23±2.40)%。
4、EPS抑菌能力分析
H2 EPS具有良好的抑菌活性,对指示菌的抑制能力从大到小依次为P. aeruginosa>E. coli>S. castellani>St. aureus,不能抑制Salmonella,且抑制能力随着H2 EPS质量浓度的升高而逐渐增强。
5、H2 EPS的抗氧化活性
总还原力
随着质量浓度的升高,H2 EPS和VC的总还原力呈现先急速上升后稳定的趋势,但H2 EPS的总还原力始终低于VC。在质量浓度为5 mg/mL时,H2 EPS的总还原力为1.32±0.13,显着高于Leu. mesenteroides GX-3 EPS和Pediococcus pentosaceus SR2-2 EPS。
对O2-?的清除作用
清除率随着H2 EPS和VC质量浓度的增大,呈现先急速升高后保持平稳的变化趋势,在质量浓度为5 mg/mL时,H2 EPS和VC对O2-?的清除率达到最大,分别为(97.34±2.31)%和(58.46±1.72)%。
对?OH的清除作用
清除率随质量浓度的增加呈现先升高后趋于稳定的趋势,当质量浓度为5.0 mg/mL时,H2 EPS和VC对?OH的清除率分别为(42.56±2.16)%和(94.34±5.67)%。
对DPPH自由基的清除作用
随着H2 EPS质量浓度的增加,DPPH自由基清除率逐渐增大,但始终低于VC的清除率。当质量浓度为5 mg/mL时,H2 EPS对DPPH自由基的清除率为(48.45±2.47)%。DPPH自由基是一类较为稳定的合成自由基,可以将其清除的化学物质具有较强的自由基清除能力。
结 论
本实验从自制水果发酵液中分离得到一株高产EPS的乳酸菌,经形态学鉴定、生理生化实验和分子生物学实验鉴定该菌株为W. confusa,并命名为W. confusa H2。以该菌株为出发菌株,进行发酵产EPS,并分离纯化,得到高纯度EPS,其产量为(40.21±3.63)g/L。H2 EPS的溶解率和持水率分别为(98.78±1.37)%和(426.03±7.26)%。此外,H2 EPS具有良好的乳化性、抑菌性能和较高的抗氧化活性,且随着质量浓度的增加而增强。因此,W. confusa H2发酵得到的EPS作为天然食品添加剂或抗氧化剂具有广阔的应用和开发前景。