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嗜酸乳杆菌耐酸机理研究

作　者: 袁峥
导　师: 赵瑞香
学　校: 河南科技学院
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 嗜酸乳杆菌耐酸机理菌体形态细胞膜质子泵产碱机理
分类号: TS201.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

嗜酸乳杆菌是栖息在人体肠道内的益生菌之一，当其活菌数达到一定数量时，它能起到促进宿主健康的功效。但是，食品和胃肠道中的酸性环境对它们的生存是一个很大的挑战，酸胁迫的存在会影响嗜酸乳杆菌的存活率，进而影响其在肠道中的进一步定殖和生理保健功效的发挥。大量研究表明嗜酸乳杆菌有耐受低pH环境的能力，但其耐酸机理至今尚无定论。本课题就实验室分离的两株嗜酸乳杆菌的耐酸机理进行了研究，得到如下主要结果：嗜酸乳杆菌在低pH条件下的存活率直接反应其耐酸能力，通过对嗜酸乳杆菌La-XH1、La-XH2进行菌落计数，发现在pH1.5的条件下培养2h时，它们的活菌数仍达10~4cfu/mL以上，6h时，虽然大部分嗜酸乳杆菌死亡，但仍有部分存活下来，La-XH1的活菌数为1.55×10~3cfu/mL，La-XH2的活菌数为4.23×10~3cfu/mL。说明La-XH1、La-XH2有较强的耐酸能力，能够顺利通过胃酸环境而存活下来。菌体形态的变化是嗜酸乳杆菌应对环境酸胁迫的一种常见反应，通过环境扫描电镜观察其菌体形态的变化，结果发现：在极端pH为1.5的条件下，嗜酸乳杆菌菌体呈短杆状，且菌体粗壮、两端钝圆；在最适pH为6.2的条件下，嗜酸乳杆菌菌体纤细，杆状较长。通过对比发现，随着pH的下降，嗜酸乳杆菌的菌体形态由长杆状变成短杆状，由菌体纤细变成菌体粗壮。细胞膜是嗜酸乳杆菌生存的环境中生理胁迫的首要侵袭目标，而细胞膜脂肪酸的组成和比例的变化是其对外部环境胁迫的一般性应答。采用气相色谱与质谱联用的方法对试验菌株La-XH1、La-XH2的细胞膜中8种特殊脂肪酸进行检测，结果发现随着pH的降低嗜酸乳杆菌细胞膜的总不饱和脂肪酸(C16:1，C18:1和C18:2)的相对含量分别由67.9%升至70.69%和61.85%升至65.06%，总的长链脂肪酸(C18:0，C19:0和C20:0)的相对含量分别由6.35%升至7.78%和11.9%升至13.06%，而短链脂肪酸(C14:0和C16:0)的含量却下降了，分别由25.70%至21.53%和26.25%至21.88%。说明嗜酸乳杆菌可能通过增加单不饱和脂肪酸的含量和碳链长度，降低短链脂肪酸的含量来降低细胞膜对H+的透过性，防止细胞膜内的pH迅速下降，以维持细胞正常的生理功能。产碱酶的存在能催化精氨酸和尿素分解产生中和细胞内的H+的氨，从而维持胞内pH的相对稳定。通过对嗜酸乳杆菌产碱酶活力的测定，发现随着pH的降低，嗜酸乳杆菌细胞内的精氨酸脱亚氨酸酶的酶活反而升高，与最适pH6.2相比，pH1.5时，La-XH1的精氨酸脱亚氨酸酶的酶活上升了14倍，La-XH2的精氨酸脱亚氨酸酶的酶活上升了近7倍；而脲酶的活性pH1.5时与最适pH6.2相比变化不大且活性较低，而且在培养基中添加尿素并不能明显提高嗜酸乳杆菌的活菌数。乳酸菌细胞膜质子泵具有主动排出质子，调节胞内pH值的能力。通过对质子泵相关酶酶活的测定，发现：La-XH1的H+-ATPase的酶活随着pH的降低而升高，耐酸菌株与最适pH下的菌株H+-ATPase的酶活相差近两倍；而La-XH2的H+-ATPase的酶活则无明显变化，pH4.5时酶活最大，最适pH6.2和最低pH1.5时的酶活较小。嗜酸乳杆菌La-XH1和La-XH2的谷氨酸脱酸酶的酶活随着pH的降低其活性呈上升趋势，最低pH1.5时的酶活与最适pH6.2相比酶活分别升高了6倍和14倍，说明在酸胁迫时，嗜酸乳杆菌通过激活谷氨酸脱酸酶的活性来提高其耐酸性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-23
  1.1 嗜酸乳杆菌研究现状与进展  11-15
    1.1.1 嗜酸乳杆菌的生理特性  11
    1.1.2 嗜酸乳杆菌在自然界的分布  11
    1.1.3 嗜酸乳杆菌的益生功能  11-14
    1.1.4 嗜酸乳杆菌的应用  14-15
  1.2 微生物耐酸机制的研究进展  15-20
  1.3 选题依据和目的意义  20-21
  1.4 研究内容与技术路线  21-23
    1.4.1 研究内容  21-22
    1.4.2 技术路线  22-23
第二章酸胁迫下嗜酸乳杆菌的存活能力  23-29
  2.1 引言  23
  2.2 材料与方法  23-24
    2.2.1 菌种  23
    2.2.2 主要试剂及仪器  23-24
    2.2.3 试验方法  24
  2.3 结果与分析  24-27
    2.3.1 嗜酸乳杆菌的存活能力  24-26
    2.3.2 嗜酸乳杆菌生长曲线的测定  26-27
  2.4 本章小结  27-29
第三章酸胁迫下嗜酸乳杆菌的菌体形态变化  29-35
  3.1 引言  29
  3.2 材料与方法  29-30
    3.2.1 试验材料  29
    3.2.2 试验方法  29-30
  3.3 结果与分析  30-33
    3.3.1 酸胁迫下菌体形态的扫描电镜图  30-32
    3.3.2 酸胁迫下菌体的形态大小  32-33
  3.4 本章小结  33-35
第四章酸胁迫下嗜酸乳杆菌细胞膜脂肪酸的变化  35-43
  4.1 引言  35
  4.2 材料与与方法  35-36
    4.2.1 试验材料  35
    4.2.2 试验方法  35-36
  4.3 结果与分析  36-41
    4.3.1 不同 pH 处理嗜酸乳杆菌细胞膜脂肪酸的气相色谱  36-39
    4.3.2 不同 pH 处理嗜酸乳杆菌细胞膜脂肪酸的组成  39-41
  4.4 本章小结  41-43
第五章酸胁迫下嗜酸乳杆菌产碱酶的活力测定  43-51
  5.1 引言  43
  5.2 材料与方法  43-45
    5.2.1 试验材料  43-44
    5.2.2 试验方法  44-45
  5.3 结果与分析  45-49
    5.3.1 最佳测定波长的确定  45-46
    5.3.2 L-瓜氨酸标准曲线  46
    5.3.3 精氨酸脱亚氨酸酶的活力  46-47
    5.3.4 脲酶的活力  47-48
    5.3.5 尿素水解对嗜酸乳杆菌活菌数的影响  48-49
  5.4 本章小结  49-51
第六章酸胁迫下嗜酸乳杆菌质子动力酶的活力测定  51-61
  6.1 引言  51
  6.2 材料与方法  51-56
    6.2.1 试验材料  51
    6.2.2 试验方法  51-56
  6.3 结果与分析  56-59
    6.3.1 H+-ATPase 的活力测定  56-57
    6.3.2 谷氨酸脱酸酶的活力测定  57-59
  6.4 本章小结  59-61
第七章总结论  61-63
参考文献  63-69
致谢  69-71
攻读学位期间取得的研究成果  71

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