一種冬瓜食療食品的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冬瓜食療食品的制備方法,包括:將產(chǎn)納豆激酶兼吡咯喹啉醌的納豆芽孢桿菌10261和10263分別進行亞硝基胍誘變,然后混合二者誘變后代,進行細胞融合傳代培養(yǎng),并在基因組重排技術(shù)基礎(chǔ)上進一步采用底物誘導適應(yīng)性策略,高通量篩選得到高產(chǎn)納豆激酶兼吡咯喹啉醌的納豆芽孢桿菌;將干酪乳桿菌進行亞硝基胍誘變,從中篩選出甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型的干酪乳桿菌;將篩選出的納豆芽孢桿菌和干酪乳桿菌共發(fā)酵冬瓜,得到富含納豆激酶和吡咯喹啉醌的發(fā)酵冬瓜。本發(fā)明得到的富含納豆激酶和吡咯喹啉醌的發(fā)酵冬瓜中,吡咯喹啉醌含量達到89-151ng/mL,納豆激酶活力達到476-888U/mL。
【專利說明】一種冬瓜食療食品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微生物工程與發(fā)酵領(lǐng)域,具體涉及一種冬瓜食療食品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納豆由大豆經(jīng)納豆芽孢桿菌(Bacillus natto)發(fā)酵而成,具有多重生理功效:
[0003] ①納豆對心血管系統(tǒng)的作用:納豆中一種標志性生理活性物質(zhì)納豆激酶 (Nattokinase,NK)是能夠溶解血栓的蛋白質(zhì),由275個氨基酸殘基組成,分子量27KD左右, 無毒、無副作用,是一種絲氨酸蛋白酶,其溶栓效果甚至超過溶栓制劑尿激酶。納豆激酶除 具有直接溶栓作用外,還具有促進靜脈內(nèi)皮細胞產(chǎn)生纖維蛋白溶酶原激活劑的能力,從而 間接表現(xiàn)其溶栓活性。納豆中亞油酸占全脂質(zhì)的50%,亞油酸能夠降低血漿中膽固醇含量, 有預防動脈硬化、心臟病和高血壓的功效,具有血栓溶解作用;
[0004] ②納豆對消化系統(tǒng)的作用:大豆蛋白質(zhì)經(jīng)納豆酶的作用轉(zhuǎn)化成可溶性多肽和氨 基酸,有利于人體吸收。Ig納豆中含有10億個以上納豆菌,納豆菌繁殖快,能消耗腸道中 的氧,可以抑制引起腸內(nèi)異常發(fā)酵的痢疾桿菌等腐敗菌,促進乳酸菌繁殖,調(diào)節(jié)腸內(nèi)細菌平 衡,預防痢疾、腸炎和便秘等。大豆經(jīng)過納豆菌發(fā)酵蓄積了大量蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、酯 酶、纖維素酶和脲酶等酶群,這些生物酶在消化系統(tǒng)中能夠有效調(diào)理促進消化吸收。納豆芽 孢桿菌在通過分解利用大豆蛋白進行繁殖的過程中,可以產(chǎn)生大量酵素、維生素、多聚谷氨 酸和多聚果糖等粘性物質(zhì),其被覆在胃腸粘膜表面起到保護作用,飲酒時可緩解酒醉。納豆 菌還能殺死腸道出血性大腸桿菌;
[0005] ③納豆對免疫系統(tǒng)的作用:通過接種納豆菌的動物實驗發(fā)現(xiàn),納豆可以提高機體 抵抗力,排除侵入的葡萄球菌,還可以誘發(fā)機體干擾素生成,增強機體免疫力;納豆中含有 活性物質(zhì)如皂草甙、維生素 B2、維生素 E等,每天食用可除去體內(nèi)致癌物質(zhì),預防癌癥發(fā)生, 并可軟化血管,促進肌膚光滑;
[0006] ④促進骨骼發(fā)育:維生素 K2可促進鈣與蛋白質(zhì)結(jié)合從而促進骨骼形成,在骨骼形 成過程中起著重要作用,而納豆中維生素1(2含量是其他發(fā)酵食品的數(shù)百倍,有預防骨質(zhì)疏 松、腰痛等老年病的功效。
[0007] 近年發(fā)現(xiàn)納豆還具有其它更豐富廣泛的生理功效,源于其另一種標志性生理活性 物質(zhì)--卩比略喹啉醌(pyrroloquinoline quinone,PQQ),它是繼黃素核苷酸和煙酰胺核苷 酸之后在細菌脫氫酶中發(fā)現(xiàn)的第三種輔基,化學名稱為4, 5-二氫-4, 5-二氧化-1-氫吡咯 (2, 3f)醌-2, 7, 9-三羧酸,又名Methaxatin。雖然自然條件下僅少數(shù)細菌如Methylovorus、 Deinococcus radiodurans>Gluconobacter oxydans、Klebsiella pneumoniae 等能夠合成 PQQ,但在各種植物、動物以及人體內(nèi)都發(fā)現(xiàn)含有微量PQQ。日本科學家測定了 26種常見食 物中的PQQ含量,發(fā)現(xiàn)1克食物中PQQ含量在3. 65-61納克不等,例如,蔬菜中的歐芹、青椒, 水果中的奇異果、木瓜,飲品中的綠茶、烏龍茶,以及人們常吃的豆腐。值得注意的是,日本 傳統(tǒng)食物納豆當中PQQ含量最高,達到61納克/克。
[0008] PQQ作為一種普遍存在于動物和植物組織中的氧化還原酶輔基,雖然含量非常低, 但作用重要,不僅是一種新發(fā)現(xiàn)的線粒體呼吸鏈組分,參與催化生物體內(nèi)氧化還原反應(yīng),還 具有非常多樣的生物活性,缺乏時會引起哺乳動物諸多代謝障礙,被認為是一種新型維生 素。PQQ對哺乳動物的主要生理作用有:
[0009] ①全面提高人體免疫功能:PQQ作為人類發(fā)育的必要因子,能刺激人體細胞生長, 尤其是激活人體B細胞、T細胞,提高人體免疫功能;
[0010] ②防治肝損傷:PQQ能顯著降低血清膽紅素和谷丙轉(zhuǎn)氨酶水平,調(diào)理肝損傷,對肝 臟疾病有極好療效;
[0011] ③減少自由基對人體的傷害:PQQ是一種氧化還原酶輔基,參與生物體內(nèi)氧化還 原反應(yīng),能有效清除體內(nèi)自由基,減少自由基對人體傷害所引發(fā)的各種疾病,如心臟病、癌 癥以及各類炎癥;
[0012] ④調(diào)理各種神經(jīng)系統(tǒng)疾?。篜QQ在體內(nèi)能促進神經(jīng)因子合成,調(diào)理各種神經(jīng)系統(tǒng) 疾??;
[0013] ⑤促進氨基酸吸收:PQQ是醌蛋白酶的輔基,參與呼吸鏈電子傳遞,在人體內(nèi)能促 進氨基酸吸收;
[0014] ⑥促進生長因子合成:生長因子是人類生長的激素,PQQ能刺激人體細胞生長,增 加細胞密度,微量PQQ就能提高生物體組織的代謝能力和生長機能;
[0015] ⑦防治老年癡呆癥:PQQ具有修復神經(jīng)纖維、活化神經(jīng)元、激活休眠神經(jīng)細胞的能 力,能有效防治老年癡呆癥和改善記憶力;
[0016] ⑧促進谷胱甘肽合成:谷胱甘肽具有重要抗氧化作用和整合解毒作用,PQQ能促 進機體谷胱甘肽合成,防止白內(nèi)障發(fā)生和肝臟膽紅素積累;
[0017] ⑨極強的抗癌功能:PQQ激活自然殺傷細胞(NK)細胞為ANK細胞,使其具有殺腫 瘤作用;使NK細胞等免疫細胞聚集,更有效地殺滅腫瘤細胞;封閉腫瘤細胞載鐵蛋白受體, 阻斷其功能,抑制腫瘤生長、轉(zhuǎn)移;破壞腫瘤細胞脂質(zhì)雙層,使腫瘤細胞溶解死亡;阻止腫 瘤細胞DNA復制,促其凋亡。
[0018] 在天然食品中,納豆獨有NK,并且PQQ含量最豐富。納豆中的NK和PQQ由納豆芽 孢桿菌產(chǎn)生。納豆是日常健康食品,納豆芽孢桿菌是公認安全的食品級微生物(GRAS微生 物),對納豆芽孢桿菌進行定向選育,然后與乳酸菌共發(fā)酵,制備富含NK和PQQ的食品,對于 人們在日常飲食中補充NK和PQQ、充分發(fā)揮NK和PQQ的生理調(diào)理作用具有重要意義。
[0019] 冬瓜包括果肉、瓢和籽,含有豐富的的蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素以及礦質(zhì)元素 等很高的營養(yǎng)成分。不同產(chǎn)地的冬瓜營養(yǎng)成分略有差異,以中國廣東產(chǎn)冬瓜為例,每IOOg 鮮冬瓜中含有蛋白質(zhì)0. 3g,碳水化合物I. 8g克膳食纖維0. 9g,鉀65mg,鈉0. 2mg,磷14mg, 鎂5mg,鐵0. lmg,抗壞血酸27mg,維生素 E0. 02mg,核黃素0. Olmg,硫胺素0. Olmg,尼克酸 0. 2mg〇
[0020] 研宄表明,冬瓜維生素中以抗壞血酸、硫胺素、核黃素及尼克酸含量較高,具防治 癌癥效果的維生素 B1,在冬瓜子中含量相當豐富;礦質(zhì)元素有鉀、鈉、鈣、鐵、鋅、銅、磷、硒 等8種,其中含鉀量顯著高于含鈉量,屬典型的高鉀低鈉型蔬菜,對需進食低鈉鹽食物的腎 臟病、高血壓、浮腫病患者大有益處,其中元素硒還具有抗癌等多種功能;含有除色氨酸外 的8種人體必需氨基酸,谷氨酸和天門冬氨酸含量較高,還含有鳥氨酸和γ -氨基丁酸以及 兒童特需的組氨酸;冬瓜不含脂肪,膳食纖維高達0. 8%,營養(yǎng)豐富而且結(jié)構(gòu)合理,營養(yǎng)質(zhì) 量指數(shù)計算表明,冬瓜為有益健康的優(yōu)質(zhì)食物。
[0021] 冬瓜中的不少化學成分具有顯著的生理活性。冬瓜果肉含有腺嘌呤、β -谷甾醇、 羽扇豆醇、十三烷醇、甘露醇、鼠李糖、萌蘆素 β等多種功能性成分。冬瓜瓢含萌蘆巴堿、 組氨酸、腺嘌呤、維生素 Bi、C、E等。冬瓜皮含蠟類及樹脂類物質(zhì)等。冬瓜籽含皂苷0.6%, 尿素、尿素分解酶、脂肪油、瓜氨酸、組氨酸、蛇麻脂醇,甘露醇,谷留醇等,尤其以維生素 Bl含量相當豐富。
[0022] 冬瓜適合制作發(fā)酵蔬果。本發(fā)明通過選育納豆芽孢桿菌和干酪乳桿菌及其共發(fā) 酵,開發(fā)出富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。但如果干酪乳桿菌與納豆芽孢桿菌在同一體系中生 長不平衡會導致一種菌在競爭中排斥另一種,共發(fā)酵無法順利進行。關(guān)于生理特性,即使在 野生狀態(tài)下,乳酸菌胞壁蛋白酶PrtS也只有少數(shù)菌株具有且活力不高,分解蛋白質(zhì)獲得必 需氨基酸的能力不足,而納豆芽孢桿菌具有較強蛋白酶活力,其分解蛋白質(zhì)產(chǎn)生氨基酸和 肽可滿足乳酸菌對氨基酸的需求。納豆芽孢桿菌兼性厭氧,通過消耗氧氣也促進乳酸菌生 長和產(chǎn)酸。在本發(fā)明中,除了納豆芽孢桿菌和干酪乳桿菌兩者之間存在不嚴格偏利共生關(guān) 系外,更通過選育手段使干酪乳桿菌因形成甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(Met-)而與納豆芽孢桿菌 形成嚴格偏利共生關(guān)系,從而保證了干酪乳桿菌與納豆芽孢桿菌的共發(fā)酵順利進行。
[0023] 納豆芽孢桿菌合成NK和PQQ的代謝途徑迄今尚未完全明了,從而無法通過理性優(yōu) 化手段提高納豆芽孢桿菌合成NK和PQQ的產(chǎn)率。而且由于糖、氨基酸、脂類、核苷酸四大有 機物代謝之間的相通和密切關(guān)聯(lián),使得微生物細胞代謝網(wǎng)絡(luò)既顯示出剛性(Rigidity)又 顯示出柔性(Plasticity),處于嚴格控制之中,剛性表現(xiàn)為牽一發(fā)而動全身,從而在許多情 形下,即使明了代謝途徑,定點理性突變也并不能獲得理想表型,而柔性表現(xiàn)為對整個代謝 網(wǎng)絡(luò)中處于不同節(jié)點但又相關(guān)的途徑進行協(xié)同突變后,會表現(xiàn)出新的代謝屬性。欲提高納 豆芽孢桿菌合成NK和PQQ的產(chǎn)率,不明了其代謝途徑并不成為不可逾越的障礙,只要有合 適的非理性優(yōu)化手段(Unrational optimization technique),對所有可能與NK和PQQ合 成有關(guān)的主流及旁支途徑統(tǒng)籌優(yōu)化,實現(xiàn)多位點協(xié)同突變,并通過高通量篩選使多位點協(xié) 同突變的表型從突變庫中凸顯,即可實現(xiàn)提高納豆芽孢桿菌合成NK和PQQ產(chǎn)率的目標。
[0024] 隨機突變是最常見的非理性優(yōu)化手段,雖然它能夠產(chǎn)生突變位點數(shù)量足夠大的突 變庫,但在突變庫中,各突變位點往往是分散獨立于單個細胞中,相互之間無法優(yōu)化組合, 而且大多不產(chǎn)生可見表型,從而使得絕大多數(shù)突變隱沒于突變庫中而不能得到篩選。
[0025] 基因組重排(Genome Shuffling)是在隨機突變的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型誘變育 種技術(shù)。它是在通過隨機突變產(chǎn)生突變位點數(shù)量足夠大的突變庫的基礎(chǔ)上,進一步通過 細胞融合使各突變位點優(yōu)化組合,從而使突變指數(shù)級上升特別是增加大量表型可見突變。 基因組重排為利用微生物代謝網(wǎng)絡(luò)這種柔性進行多點協(xié)同突變的菌種選育提供了技術(shù)支 撐。Zhang等(2002)首先以傳統(tǒng)誘變方法獲得一個突變庫,篩選出若干個正向突變株作為 出發(fā)株,然后通過多輪遞推原生質(zhì)體融合的方式使眾多基因隨機重組,實現(xiàn)基因組重排,最 終從突變庫中篩選出性狀被提升的目的菌株;St印hanopoulos (2002)通過基因組重排改 造了細菌表型;Patnaik等(2002)利用基因組產(chǎn)品技術(shù)實現(xiàn)了乳酸桿菌的一株工業(yè)菌株 的改良,令其在PH 4.0下乳酸產(chǎn)量為出發(fā)野生菌株的3倍;Gao等(2012)通過兩輪基因 組重排,使 Clostridium acetobutylicum CICC 8012 產(chǎn) Acetone-Butanol-Ethanol (ABE) 提高了 34. 53% ;Ge 等(2012)通過基因組重排獲得 Saccharomyces cerevisiae GS3-10, 其對五碳糖和六碳糖的轉(zhuǎn)化率達到69. 48 %和100%,而出發(fā)菌株為14. 83 %和100%, 乙醇產(chǎn)率達到47.08g/L,而出發(fā)菌株為18. 12g/L;Kang等(2011)通過基因組重排,使 Aureobasidium pullulans產(chǎn)普魯藍多糖大幅度提高,并且遺傳穩(wěn)定;Zheng等(2010)通 過基因組重排提高了 Sporolactobacillus inulinus ATCC 15538的D-乳酸產(chǎn)率和耐 酸性;John等(2008)通過原生質(zhì)體融合式的基因組重排,獲得了以木薯-甘蔗渣為基質(zhì) 的乳酸高產(chǎn)菌株;Yu等(2008)通過基因組重排獲得了糖耐度提高從而乳酸產(chǎn)率增加的 Lactobacillus rhamnosus ;Wang等(2007)通過基因組重排獲得了耐酸度提高從而乳酸產(chǎn) 率增加的 Lactobacillus rhamnosus。
[0026] 基因組重排也為進行微生物代謝組學分析提供了支撐。經(jīng)過基因組重排而代謝 優(yōu)化的目的菌其遺傳背景來源于出發(fā)菌,故通過比對目的菌與出發(fā)菌的蛋白表達譜差異, 輔以代謝流和代謝控制分析技術(shù),即可解析導致代謝優(yōu)化的關(guān)鍵酶及有關(guān)途徑的調(diào)控機 制。Luo 等(2012)通過基因組重排使 Streptomyces gilvosporeus ATCC 13326 的游霉素 (natamycin)產(chǎn)率明顯升高,Streptomyces gilvosporeus ATCC 13326 的蛋白表達譜發(fā)生 明顯改變,34種蛋白表達上升而20種蛋白表達下降,提示與游霉素合成有關(guān)的牽涉廣泛的 代謝網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化;Zhang等(2010)通過基因組重排,使Propionibacteriumshermanii產(chǎn) Vb12大幅度提高,重排后菌株38種蛋白表達發(fā)生改變,其中22種蛋白表達上升而16種蛋白 表達下降,在表達上升的22種蛋白中,有6種是V b12合成途徑中的酶,提示與Vb12合成有關(guān) 的牽涉廣泛的代謝網(wǎng)絡(luò)得到優(yōu)化。
[0027] 但目前基因組重排在策略上存在一定缺陷,主要是選育培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基之間 無關(guān)聯(lián),使得選育到的菌株在發(fā)酵時目標產(chǎn)物產(chǎn)率遠低于預期。針對此問題,本發(fā)明在進行 基因組重排選育時,選育平板中添加一定比例的發(fā)酵培養(yǎng)基組分,而發(fā)酵培養(yǎng)基中添加一 定比例的選育平板組分,使得選育與發(fā)酵兩環(huán)節(jié)之間形成關(guān)聯(lián),保障了選育環(huán)節(jié)表現(xiàn)出高 產(chǎn)表型的菌株在發(fā)酵時依然表現(xiàn)出高產(chǎn)表型,此即為本發(fā)明的底物誘導適應(yīng)性策略。因此, 在對納豆芽孢桿菌高產(chǎn)NK兼PQQ表型進行基因組重排選育時,在選育平板中添加一定比例 冬瓜汁,而在發(fā)酵冬瓜時則添加一定比例豆芽汁。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0028] 本發(fā)明提供了一種冬瓜食療食品的制備方法。本發(fā)明在基因組重排技術(shù)基礎(chǔ)上進 一步采用底物誘導適應(yīng)性策略,對納豆芽孢桿菌所有可能與NK和PQQ合成有關(guān)的主流及旁 支途徑統(tǒng)籌優(yōu)化,實現(xiàn)多位點協(xié)同突變,進而通過高通量篩選使多位點協(xié)同突變的表型從 突變庫中凸顯,獲得能夠在冬瓜發(fā)酵中高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410。 同時,通過隨機誘變獲得甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(Me〇干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota-Met、LcS-MeO。LcS-Mef在生長速度上高于 BN-NKPQQ-RWX-410,但前者對后者 營養(yǎng)依賴,兩者之間形成穩(wěn)定共生關(guān)系,保障了共發(fā)酵順利完成,從而獲得富含NK和PQQ的 發(fā)酵冬瓜。
[0029] 一種冬瓜食療食品的制備方法,包括以下步驟:
[0030] 1)、將產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263分別進行亞硝基 胍誘變;然后混合二者誘變后代,進行細胞融合傳代培養(yǎng),在基因組重排技術(shù)基礎(chǔ)上進一步 采用底物誘導適應(yīng)性策略,高通量篩選得到高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌,命名為納豆芽 孢桿菌 BN-NKPQQ-RWX-410 ;
[0031] 細胞融合傳代培養(yǎng)實現(xiàn)基因組改組,使納豆芽孢桿菌10261和10623所有誘變后 代的優(yōu)勢突變得到優(yōu)化整合。如有必要,可對融合后代進行第二輪或者多輪誘變及融合,直 至選育出NK兼PQQ產(chǎn)率高且生長旺盛、遺傳穩(wěn)定、適合作為生產(chǎn)菌株的高產(chǎn)NK兼PQQ納豆 芽孢桿菌。
[0032] 2)、將干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota)進行亞硝基胍誘變,從中篩選 出甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型的干酪乳桿菌,命名為干酪乳桿菌LcS-Meif (Lactobacillus casei Shirota-Met-);
[0033] 3)將納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-Mef共發(fā)酵冬瓜,得到 富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜,得到的富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜即為冬瓜食療食品。
[0034] 本發(fā)明在基因組重排技術(shù)基礎(chǔ)上進一步采用底物誘導適應(yīng)性策略,對納豆芽孢桿 菌所有可能與NK和PQQ合成有關(guān)的主流及旁支途徑統(tǒng)籌優(yōu)化,實現(xiàn)多位點協(xié)同突變,進而 通過高通量篩選使多位點協(xié)同突變的表型從突變庫中凸顯,獲得能夠在冬瓜發(fā)酵中高產(chǎn)NK 兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410。同時,通過隨機誘變獲得甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷 (Met )干酷乳桿菌LcS-Met。
[0035] 欲使干酪乳桿菌與納豆芽孢桿菌順利共發(fā)酵,兩者之間應(yīng)形成共生關(guān)系。本發(fā) 明的策略是使通常情況下競爭占優(yōu)的干酪乳桿菌成為甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(LcS-MeO,從 而在代謝上對納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410形成依賴,其所需要的甲硫氨酸(Met) 由納豆芽孢桿菌供給,即形成嚴格的偏利共生關(guān)系。雖然LcS-Mef在生長速度上高于 BN-NKPQQ-RWX-410,但前者對后者營養(yǎng)依賴,兩菌之間形成穩(wěn)定共生關(guān)系,保障了共發(fā)酵順 利完成,從而獲得富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。
[0036] 所用納豆芽孢桿菌和干酪乳桿菌均屬于食品級安全微生物,共發(fā)酵得到的富含 NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜中,PQQ含量達到89-151ng/mL,高于天然食品中含量最高的納豆 (55-63ng/mL)和豆腐(25-30ng/mL)。NK活力達到476-888U/mL。所獲得的發(fā)酵冬瓜富含 納豆激酶和吡咯喹啉醌,具有發(fā)酵冬瓜固有的滋味和發(fā)酵后特有的風味。
[0037] 步驟1)中,納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263采用現(xiàn)有技術(shù),納豆芽孢 桿菌10261來自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC),地址:北京市朝陽區(qū)酒仙橋中 路24號院6號樓;保藏日期為2002年,菌種保持編號為10261 ;納豆芽孢桿菌10263來自中 國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC),地址:北京市朝陽區(qū)酒仙橋中路24號院6號樓; 保藏日期為2002年,菌種保持編號為10263;干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota) 來自養(yǎng)樂多(上海)有限公司;小鼠抗PQQ IgG單抗PQQ-mAb采用市售產(chǎn)品,購自嘉興元科 生物科技有限公司,商品號為YK-Ab-013。
[0038] 所述的底物誘導適應(yīng)性基因組重排后的高通量篩選具體包括:①制備2個平板豆 芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(冬瓜汁占平板總量的10% -15%,使得選育培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基 之間發(fā)生關(guān)聯(lián),此即為本發(fā)明的底物誘導適應(yīng)性策略),其中一個將小鼠抗PQQ IgG單抗 PQQ-mAb配入,形成平板A,另一個將瓊脂糖-纖維蛋白配入,形成平板B ;②將納豆芽孢桿 菌10261和納豆芽孢桿菌10263的誘變?nèi)诤虾蟠坎计渲幸粋€平板后,再用纖維素膜影印 至另一個平板,使平板A和平板B互為影印平板;③平板A中,高產(chǎn)PQQ誘變?nèi)诤虾蟠?周圍形成肉眼可見沉淀線,根據(jù)沉淀圈直徑大小可肉眼判斷產(chǎn)PQQ量大小;④平板B中,高 產(chǎn)NK誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬赏该魅?,根?jù)透明圈直徑大小可肉眼判斷產(chǎn)NK活力高低; ⑤平板A與平板B中,高產(chǎn)PQQ菌落與高產(chǎn)NK菌落處于同一位置者,即為高產(chǎn)NK兼PQQ的 納豆芽孢桿菌。
[0039] 所獲得的高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410保藏于斜面豆芽汁冬 瓜汁固體培養(yǎng)基中。
[0040] 所述的平板豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基和斜面豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基以IL計, 由以下量的組分組成:
[0041] 冬瓜汁 100?150mL; 鹿糖 4.0?6.Og; 瓊脂 1.5?2.0g; 豆芽汁 余量。
[0042] 進一步優(yōu)選,所述的平板豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基和斜面豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng) 基以IL計,由以下量的組分組成:
[0043] 冬瓜汁 100~150mL; 鹿糖 5.Og; 瓊脂 1.5?2.0g; 豆芽汁 余量。
[0044] 所述的豆芽汁的制備:剛出芽的大豆500g,加水2500mL,煮沸濃縮至IOOOmL后過 濾,得到豆芽汁。
[0045] 該平板豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基的配方有利于納豆芽孢桿菌菌落形成和高通量 篩選。該斜面豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基的配方有利于納豆芽孢桿菌保藏。
[0046] 本發(fā)明中,采用基因組重排技術(shù)選育納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410時,選育平 板中添加一定比例的發(fā)酵培養(yǎng)基組分(冬瓜汁),而發(fā)酵培養(yǎng)基中添加一定比例的選育平 板組分(豆芽汁),使得選育與發(fā)酵兩環(huán)節(jié)之間形成關(guān)聯(lián),促使選育環(huán)節(jié)表現(xiàn)出高產(chǎn)表型的 菌株在發(fā)酵時依然表現(xiàn)出高產(chǎn)表型,此即為本發(fā)明的底物誘導適應(yīng)性策略。
[0047] 步驟2)中,所述的從中篩選出甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型的干酪乳桿菌,具體包括:① 制備2個平板MRS固體培養(yǎng)基,其中一個將甲硫氨酸(Met)配入(Met添加量為10-15mg/ L),為平板C,另一個為單純MRS固體培養(yǎng)基平板(平板D),為平板D ;②將誘變后的干酪乳 桿菌(Lactobacillus casei Shirota)涂布其中一個平板后,再用纖維素膜影印至另一個 平板,使平板C和平板D互為影印平板;③在平板C與平板D的同一位置,平板C出現(xiàn)菌落 而平板D未出現(xiàn)菌落,或平板C上的菌落顯著大于平板D上的菌落,則該菌落為甲硫氨酸營 養(yǎng)缺陷型干酪乳桿菌,命名為干酪乳桿菌LcS-Met^保藏于斜面MRS固體培養(yǎng)基中。
[0048] 所述的平板MRS固體培養(yǎng)基和斜面MRS固體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組 成:
[0049] 蛋白胨 lO.Og; 牛肉膏 lO.Og; 酵母膏 5.0g; 梓檬酸氧二銨 2.Og; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 0.58g; 硫酸錳 0.25g; 瓊脂 20g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量;
[0050] 該MRS固體培養(yǎng)基的pH值保持在6. 2?6. 4。
[0051] 該MRS固體培養(yǎng)基有利于干酪乳桿菌菌落形成和甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型干酪乳桿 菌的篩選。
[0052] 本發(fā)明中,采用隨機誘變技術(shù)獲得甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(MeO的干酪乳桿 菌(Lactobacillus casei Shirota-Meif,LcS-Meif)。LcS-Meif在生長速度上高于 BN-NKPQQ-RWX-410,但前者對后者營養(yǎng)依賴,兩者之間形成穩(wěn)定共生關(guān)系,通過構(gòu)建共生關(guān) 系的策略實現(xiàn)納豆芽孢桿菌與干酪乳桿菌的共發(fā)酵,獲得富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。
[0053] 步驟3)中,在共發(fā)酵之前,將BN-NKPQQ-RWX-410和LcS-Met_*別進行活化培 養(yǎng),BN-NKPQQ-RWX-410在豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基中進行活化培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為34? 36 °C (優(yōu)選35 °C ) ,LcS-Met-在MRS液體培養(yǎng)基中進行活化培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為36?38 °C (優(yōu) 選 37。。)。
[0054] 所述的豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成:
[0055] 冬瓜汁 100 ?150mL ;
[0056] 鹿糖 4. 0 ?6. Og ;
[0057] 豆芽汁 余量。
[0058] 所述的豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基以IL計,優(yōu)選的,由以下量的組分組成:
[0059] 冬瓜汁 100 ?150mL ;
[0060] 鹿糖 5. Og ;
[0061] 豆芽汁 余量。
[0062] 該豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基的配方有利于納豆芽孢桿菌增殖培養(yǎng)。豆芽汁制備: 剛出芽的大豆500g,加水2500mL,煮沸濃縮至IOOOmL后過濾,得到豆芽汁。
[0063] 所述的MRS液體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成:
[0064] 蛋白胨 lO.Og; 牛肉膏 lO.Og; 酵母膏 5.0g; 檸檬酸氫二銨 2.0g; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 0.58g; 硫酸錳 0.25g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量;
[0065] 該MRS液體培養(yǎng)基的pH值保持在6. 2?6. 4。
[0066] 該MRS液體培養(yǎng)基有利于干酪乳桿菌增殖培養(yǎng)。
[0067] 將BN-NKPQQ-RWX-410和LcS_Met_共發(fā)酵含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基,具體包括:將活化 后的BN-NKPQQ-RWX-410和LcS-Met_混合,形成混合菌液,將混合菌液接種至含冬瓜的發(fā)酵 培養(yǎng)基,紗布封口培養(yǎng)后得到富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。
[0068] 所述的含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成:
[0069] 蔗糖 50.0g; 酪氨酸 〇.5g; 谷氨酸 〇.5g; 麥芽糖 20.0g; Λ7.芽汁 IOOmL; 冬瓜 余量。
[0070] 在容器中加入蔗糖、酪氨酸、谷氨酸、麥芽糖和豆芽汁之后,用切成塊狀的冬瓜填 滿至IL即可。
[0071] 混合菌液中,所述的BN-NKPQQ-RWX-410和LcS-Mef的混合密度比為1:2?1:5。
[0072] 所述的混合菌液接種至含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基的接種量為1%?5%。
[0073] 所述的紗布封口培養(yǎng)的條件為:37°C?42°C六層紗布封口培養(yǎng)24h?36h。、
[0074] 冬瓜汁的制備是直接將冬瓜榨汁后得到。
[0075] 共發(fā)酵時,在含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中,添加酪氨酸和谷氨酸對BN-NKPQQ-RWX-410 進行代謝調(diào)控,促進PQQ合成,添加麥芽糖對BN-NKPQQ-RWX-410進行代謝調(diào)控,促進NK生 成,添加豆芽汁促進BN-NKPQQ-RWX-410在冬瓜發(fā)酵過程中的增殖。本發(fā)明中,納豆芽孢桿 菌與干酪乳桿菌選育及其共發(fā)酵制備的發(fā)酵冬瓜富含納豆激酶和吡咯喹啉醌,具有發(fā)酵冬 瓜固有的滋味和發(fā)酵后特有的風味。
[0076] 與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0077] -、本發(fā)明使用的納豆芽孢桿菌和干酪乳桿菌均屬于食品級安全微生物。
[0078] 二、首次采用基因組重排技術(shù)優(yōu)化NK和PQQ合成途徑,對納豆芽孢桿菌所有可能 與NK和PQQ合成有關(guān)的主流及旁支途徑統(tǒng)籌優(yōu)化,實現(xiàn)多位點協(xié)同突變,進而通過高通量 篩選使多位點協(xié)同突變的表型從突變庫中凸顯。同時,在基因組重排技術(shù)基礎(chǔ)上進一步采 用底物誘導適應(yīng)性策略,保障了選育環(huán)節(jié)表現(xiàn)出高產(chǎn)表型的菌株在發(fā)酵時依然表現(xiàn)出高產(chǎn) 表型,獲得能夠在冬瓜發(fā)酵中高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410。
[0079] 三、首次采用構(gòu)建共生關(guān)系的策略實現(xiàn)納豆芽孢桿菌與干酪乳桿菌的共發(fā)酵。通 過隨機誘變獲得甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(Met_)干酪乳桿菌LcS_Met_。LcS_Met_在生長速度上 高于BN-NKPQQ-RWX-410,但前者對后者營養(yǎng)依賴,兩者之間形成穩(wěn)定共生關(guān)系,保障了共發(fā) 酵順利完成,從而獲得富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。
[0080] 四、從結(jié)構(gòu)上看,PQQ通過酪氨酸和谷氨酸之間形成肽鍵連接環(huán)化而成。本發(fā)明通 過在含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加酪氨酸和谷氨酸對BN-NKPQQ-RWX-410進行代謝調(diào)控,促 進PQQ合成。通過在含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加麥芽糖對BN-NKPQQ-RWX-410進行代謝調(diào) 控,促進NK生成。通過在含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加豆芽汁促進BN-NKPQQ-RWX-410在冬瓜 發(fā)酵過程中的增殖,從而得到富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜,PQQ含量達到89-151ng/mL,高于 天然食品中含量最高的納豆(55-63ng/mL)和豆腐(25-30ng/mL)。NK活力達到476-888U/ mL。所獲得的發(fā)酵冬瓜富含納豆激酶和吡咯喹啉醌,具有發(fā)酵冬瓜固有的滋味和氣味。
【具體實施方式】
[0081] 在實施例中,有關(guān)培養(yǎng)基配制如下,
[0082] (a)所述的豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基配制完成后,121°C滅菌15min,以IL計,由以 下量的組分組成:
[0083] 冬瓜汁 130mL ;
[0084] 鹿糖 5. Og ;
[0085] 豆芽汁 余量;
[0086] 該豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基的配方有利于納豆芽孢桿菌增殖培養(yǎng)。豆芽汁制備: 剛出芽的大豆500g,加水2500mL,煮沸濃縮至IOOOmL后過濾,得到豆芽汁。
[0087] (b)所述的豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(平板)配制完成后,121°C滅菌15min,以IL 計,由以下量的組分組成:
[0088] 冬瓜汁 130mL; 蔗糖 5.0g; 瓊脂 1.8g; 豆芽汁 余量;
[0089] 該豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(平板)的配方有利于納豆芽孢桿菌菌落形成和高通 量篩選。
[0090] (C)所述的豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)配制完成后,121°C滅菌15min,以IL 計,由以下量的組分組成:
[0091] 冬瓜汁 130mL; 鹿糖 5.0g; 瓊脂 1.8g; 豆芽汁 余量; 倒試管斜面
[0092] 該豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)的配方有利于納豆芽孢桿菌的保藏。
[0093] ⑷所述的MRS液體培養(yǎng)基配制完成后,121°C滅菌15min,以IL計,由以下量的組 分組成:
[0094] 蛋白胨 l〇.〇g; 牛肉膏 l〇.〇g; 酵母膏 5.0g; 梓檬酸氧二銨 2Og; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 0.58g; 硫酸錳 0.25g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量; pH 6.2 ?6,4
[0095] 該MRS液體培養(yǎng)基有利于干酪乳桿菌增殖培養(yǎng)。
[0096] (e)所述的MRS固體培養(yǎng)基(平板)配制完成后,121°C滅菌15min,以IL計,由以 下量的組分組成:
[0097] 蛋白胨 lO.Og; 牛肉膏 10.〇g; 酵母膏 5.0g; 梓檬酸氫二銨 2.0g; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2 Og;
[0098] 硫酸鎂 0.58g; 硫酸錳 0.25g; 瓊脂 20g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量; pH 6.2 ?6.4
[0099] 該MRS固體培養(yǎng)基有利于干酪乳桿菌菌落形成和篩選。
[0100] (f)所述的MRS固體培養(yǎng)基(斜面)配制完成后,121°C滅菌15min,以IL計,由以 下量的組分組成:
[0101] 蛋白胨 ia〇g; 牛肉膏 l〇.〇g; 酵母膏 5.0g; 檸檬酸氫二銨 2.0g; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 0.58g; 硫酸猛 0.25g; 瓊脂 20g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量; pH 6.2 ?6.4 倒試管斜面
[0102] 該MRS固體培養(yǎng)基(斜面)有利于干酪乳桿菌保藏。
[0103] (g)所述的含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成:
[0104] 蔗糖 50.0g; 酪氨酸 〇.5g; 谷氨酸 〇.5g; 麥芽糖 20.0g; 豆芽汁 IOOmL; 冬瓜 余量;
[0105] 在容器中加入蔗糖、酪氨酸、谷氨酸、麥芽糖和豆芽汁之后,用切成塊狀的冬瓜填 滿至IL即可。
[0106] (h)冬瓜汁的制備是直接將冬瓜榨汁后得到。
[0107] 本發(fā)明實施例中,納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263采用現(xiàn)有技術(shù),納豆 芽孢桿菌10261來自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC),地址:北京市朝陽區(qū)酒仙 橋中路24號院6號樓;保藏日期為2002年,菌種保持編號為10261 ;納豆芽孢桿菌10263 來自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心(CICC),地址:北京市朝陽區(qū)酒仙橋中路24號院 6號樓;保藏日期為2002年,菌種保持編號為10263 ;干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota)來自養(yǎng)樂多(上海)有限公司;小鼠抗PQQ IgG單抗PQQ-mAb采用市售產(chǎn)品,購 自嘉興元科生物科技有限公司,商品號為YK-Ab-013。
[0108] 實施例1
[0109] 本發(fā)明通過納豆芽孢桿菌與干酪乳桿菌選育及其共發(fā)酵制備富含NK和PQQ的發(fā) 酵冬瓜,包括以下步驟:
[0110] (1)高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410的選育
[0111] 采用底物誘導適應(yīng)性策略,通過基因組重排及高通量篩選技術(shù)獲得高產(chǎn)NK兼PQQ 的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410,具體方法為:首先構(gòu)建納豆芽孢桿菌突變庫,將已獲 得的產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌10261和10263分別進行亞硝基胍誘變;然后混合二者誘 變后代,進行細胞融合(促融劑為聚乙二醇4000),傳代培養(yǎng),實現(xiàn)基因組改組,使納豆芽孢 桿菌10261和10623所有誘變后代的優(yōu)勢突變得到優(yōu)化整合,選育出NK兼PQQ產(chǎn)率高且生 長旺盛、遺傳穩(wěn)定、適合作為生產(chǎn)菌株的高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌。
[0112] 突變庫高通量篩選:①制備2個豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基平板(冬瓜汁占平板總 量的10-15 %,使得選育培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基之間發(fā)生關(guān)聯(lián),此即為本發(fā)明的底物誘導適應(yīng) 性策略),其中一個將小鼠抗PQQ IgG單抗PQQ-mAb配入,形成平板A,另一個將瓊脂糖-纖 維蛋白配入,形成平板B ;②將納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263的誘變?nèi)诤虾蟠?涂布其中一個平板后,再用纖維素膜影印至另一個平板,使平板A和平板B互為影印平板; ③平板A中,高產(chǎn)PQQ誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬扇庋劭梢姵恋砭€,根據(jù)沉淀圈直徑大小可 肉眼判斷產(chǎn)PQQ量大??;④平板B中,高產(chǎn)NK誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬赏该魅?,根?jù)透明 圈直徑大小可肉眼判斷產(chǎn)NK活力高低;⑤平板A與平板B中,高產(chǎn)PQQ菌落與高產(chǎn)NK菌落 處于同一位置者,即為高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌。所獲得的高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽 孢桿菌命名為BN-NKPQQ-RWX-410,保藏于豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)中。
[0113] (2)甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(MeO的干酪乳桿菌(LcS-MeO的選育
[0114] 將干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota)進行亞硝基胍誘變,從中篩選出 甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型(LcS-MeO。
[0115] LcS-Mett帝選:①制備2個MRS固體培養(yǎng)基平板,其中一個將甲硫氨酸(Met)配 入(平板C,Met添加量為10-15mg/L),另一個為單純MRS平板(平板D);②將干酪乳桿菌 (Lactobacillus casei Shirota)的誘變后代涂布其中一個平板后,再用纖維素膜影印至 另一個平板,使平板C和平板D互為影印平板;③在平板C與平板D的同一位置,平板C出 現(xiàn)菌落而平板D未出現(xiàn)菌落,或平板C上的菌落顯著大于平板D上的菌落,則該菌落甲硫氨 酸營養(yǎng)缺陷型干酪乳桿菌,命名為LcS-Met^保藏于MRS固體培養(yǎng)基(斜面)中。
[0116] (3)BN-NKPQQ-RWX-410 的活化培養(yǎng)
[0117] 將保存于豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)中的BN-NKPQQ-RWX-410取一環(huán),接種 至豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基活化,培養(yǎng)溫度35°C,培養(yǎng)結(jié)束菌種密度達到10 9cfu/mL左右。
[0118] (4) LcS-Met-的活化培養(yǎng)
[0119] 將保存于MRS固體培養(yǎng)基(斜面)中的LcS_Met_取一環(huán),接種至MRS液體培養(yǎng)基 37°C活化培養(yǎng),培養(yǎng)結(jié)束菌種密度達到10 9cfu/mL左右。
[0120] (5)富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜的發(fā)酵制備
[0121] 將活化的BN-NKPQQ-RWX-410與LcS-Met_混合,使混合菌液中二者密度比為 1:2 (I X IO8CFMAiL: 2 X 108CFM/mL),混合菌液以1 %接種量接種含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基,42°C 六層紗布封口培養(yǎng)24h,得到富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中所含豆芽 汁、酪氨酸、谷氨酸和麥芽糖對BN-NKPQQ-RWX-410合成NK和PQQ進行代謝調(diào)控,豆芽汁有 利于納豆芽孢桿菌增殖,麥芽糖有利于NK合成,而PQQ由酪氨酸和谷氨酸通過肽鍵連接環(huán) 化而成。發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵冬瓜中NK活力476U/mL,PQQ含量89ng/mL。所獲得的發(fā)酵冬瓜 富含納豆激酶和吡咯喹啉醌,具有發(fā)酵冬瓜固有的滋味和發(fā)酵后特有的風味。
[0122] 實施例2
[0123] 本發(fā)明通過納豆芽孢桿菌與干酪乳桿菌選育及其共發(fā)酵制備富含NK和PQQ的發(fā) 酵冬瓜,包括以下步驟:
[0124] (1)高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410的選育
[0125] 采用底物誘導適應(yīng)性策略,通過基因組重排及高通量篩選技術(shù)獲得高產(chǎn)NK兼PQQ 的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410,具體方法為:首先構(gòu)建納豆芽孢桿菌突變庫,將已獲 得的產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌10261和10263分別進行亞硝基胍誘變;然后混合二者誘 變后代,進行細胞質(zhì)融合(促融劑為聚乙二醇4000),傳代培養(yǎng),實現(xiàn)基因組改組,使納豆芽 孢桿菌10261和10623所有誘變后代的優(yōu)勢突變得到優(yōu)化整合,選育出NK兼PQQ產(chǎn)率高且 生長旺盛、遺傳穩(wěn)定、適合作為生產(chǎn)菌株的高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌。
[0126] 突變庫高通量篩選:①制備2個豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基平板(冬瓜汁占平板總 量的10-15 %,使得選育培養(yǎng)基與發(fā)酵培養(yǎng)基之間發(fā)生關(guān)聯(lián),此即為本發(fā)明的底物誘導適應(yīng) 性策略),其中一個將小鼠抗PQQ IgG單抗PQQ-mAb配入,形成平板A,另一個將瓊脂糖-纖 維蛋白配入,形成平板B ;②將納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263的誘變?nèi)诤虾蟠?涂布其中一個平板后,再用纖維素膜影印至另一個平板,使平板A和平板B互為影印平板; ③平板A中,高產(chǎn)PQQ誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬扇庋劭梢姵恋砭€,根據(jù)沉淀圈直徑大小可 肉眼判斷產(chǎn)PQQ量大?。虎芷桨錌中,高產(chǎn)NK誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬赏该魅Γ鶕?jù)透明 圈直徑大小可肉眼判斷產(chǎn)NK活力高低;⑤平板A與平板B中,高產(chǎn)PQQ菌落與高產(chǎn)NK菌落 處于同一位置者,即為高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽孢桿菌。所獲得的高產(chǎn)NK兼PQQ的納豆芽 孢桿菌命名為BN-NKPQQ-RWX-410,保藏于豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)中。
[0127] (2)甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷(MeO的干酪乳桿菌(LcS-MeO的選育
[0128] 將干酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota)進行亞硝基胍誘變,從中篩選出 甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型(LcS-MeO。
[0129] LcS-Mett帝選:①制備2個MRS固體培養(yǎng)基平板,其中一個將甲硫氨酸(Met)配入 (平板C,Met添加量為10-15mg/L),另一個為單純MRS固體培養(yǎng)基平板(平板D);②將干 酪乳桿菌(Lactobacillus casei Shirota)的誘變后代涂布其中一個平板后,再用纖維素 膜影印至另一個平板,使平板C和平板D互為影印平板;③在平板C與平板D的同一位置, 平板C出現(xiàn)菌落而平板D未出現(xiàn)菌落,或平板C上的菌落顯著大于平板D上的菌落,則該菌 落甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型干酪乳桿菌,命名為LcS-Met^保藏于MRS固體培養(yǎng)基(斜面)中。
[0130] (3)BN-NKPQQ-RWX-410 的活化培養(yǎng)
[0131] 將保存于豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基(斜面)中的BN-NKPQQ-RWX-410取一環(huán),接種 至豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基活化,培養(yǎng)溫度35°C,培養(yǎng)結(jié)束菌種密度達到10 9cfu/mL左右。
[0132] (4) LcS-Met-的活化培養(yǎng)
[0133] 將保存于MRS固體培養(yǎng)基(斜面)中的LcS_Met_取一環(huán),接種至MRS液體培養(yǎng)基 37°C活化培養(yǎng),培養(yǎng)結(jié)束菌種密度達到10 9cfu/mL左右。
[0134] (5)富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜的發(fā)酵制備
[0135] 將活化的BN-NKPQQ-RWX-410與LcS-Met_混合,使混合菌液中二者密度比為 1:5 (I X 108CFM/mL: 5 X 108CFM/mL),混合菌液以5 %接種量接種含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基,37°C 六層紗布封口培養(yǎng)36h,得到富含NK和PQQ的發(fā)酵冬瓜。含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基中所含豆芽 汁、酪氨酸、谷氨酸和麥芽糖對BN-NKPQQ-RWX-410合成NK和PQQ進行代謝調(diào)控,豆芽汁有 利于納豆芽孢桿菌增殖,麥芽糖有利于NK合成,而PQQ由酪氨酸和谷氨酸通過肽鍵連接環(huán) 化而成。發(fā)酵結(jié)束后,發(fā)酵冬瓜中NK活力888U/mL,PQQ含量151ng/mL。所獲得的發(fā)酵冬 瓜富含納豆激酶和吡咯喹啉醌,具有發(fā)酵冬瓜固有的滋味和發(fā)酵后特有的風味。
[0136] 本發(fā)明中采用色譜法測定PQQ,具體步驟參照"Noji N,Nakamura T, Kitahata N, et al. Simple and sensitive method for pyrroloquinoline quinone(PQQ) analysis in various foods using liquid chromatography/electrospray-lonization tandem mass spectrometry. J Agri Food Chem, 2007, 55 (18): 7258-7263·"。
[0137] 本發(fā)明中采用瓊脂糖-纖維蛋白原平板法測定NK活力。測定步驟:將發(fā)酵物與等 量水混合碾磨均勻后過濾,濾液點種在瓊脂糖-纖維蛋白平板上,37°C孵育18h,以尿激酶 作為標準品,通過測量透明圈直徑計算納豆激酶相當于尿激酶的活力單位(U/mL)。
【權(quán)利要求】
1. 一種冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,包括以下步驟: 1) 、將產(chǎn)納豆激酶兼吡咯喹啉醌的納豆芽孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263分別進 行亞硝基胍誘變;然后混合二者誘變后代,進行細胞融合傳代培養(yǎng),高通量篩選得到高產(chǎn)納 豆激酶兼吡咯喹啉醌的納豆芽孢桿菌,命名為納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410 ; 2) 、將干酪乳桿菌進行亞硝基胍誘變,從中篩選出甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型的干酪乳桿菌, 命名為干酪乳桿菌LcS-Met_; 3) 將納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-Met_共發(fā)酵冬瓜,得到富含 納豆激酶和吡咯喹啉醌的發(fā)酵冬瓜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟1)中,所述的高 通量篩選具體包括:①制備2個平板豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基,其中一個將小鼠抗PQQIgG 單抗PQQ-mAb配入,形成平板A,另一個將瓊脂糖-纖維蛋白配入,形成平板B;②將納豆芽 孢桿菌10261和納豆芽孢桿菌10263的誘變?nèi)诤虾蟠坎计渲幸粋€平板后,再用纖維素膜 影印至另一個平板,使平板A和平板B互為影印平板;③平板A中,高產(chǎn)吡咯喹啉醌的誘變 融合后代菌落周圍形成肉眼可見沉淀圈,根據(jù)沉淀圈直徑大小可肉眼判斷產(chǎn)吡咯喹啉醌量 大?。虎芷桨錌中,高產(chǎn)納豆激酶的誘變?nèi)诤虾蟠渲車纬赏该魅Γ鶕?jù)透明圈直徑大 小可肉眼判斷產(chǎn)納豆激酶活力高低;⑤平板A與平板B中,高產(chǎn)吡咯喹啉醌菌落與高產(chǎn)納豆 激酶菌落處于同一位置者,即為高產(chǎn)納豆激酶兼吡咯喹啉醌的納豆芽孢桿菌。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟1)中,所述的平 板豆芽汁冬瓜汁固體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成: 冬瓜汁 100?150mL; 庶糖 4.0?6.Og; 瓊脂 1.5?2.0g; 豆芽汁 余量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟2)中,所述的從 中篩選出甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型的干酪乳桿菌,具體包括:①制備2個平板MRS固體培養(yǎng)基, 其中一個將甲硫氨酸配入,為平板C,另一個為單純MRS固體培養(yǎng)基平板,為平板D;②將誘 變后的干酪乳桿菌涂布其中一個平板后,再用纖維素膜影印至另一個平板,使平板C和平 板D互為影印平板;③在平板C與平板D的同一位置,平板C出現(xiàn)菌落而平板D未出現(xiàn)菌 落,或平板C上的菌落顯著大于平板D上的菌落,則該菌落為甲硫氨酸營養(yǎng)缺陷型干酪乳桿 菌。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟2)中,所述的平 板MRS固體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成: 蛋白胨 lO.Og; 牛肉膏 lO.Og; 酵母膏 5.0g; 檸檬酸氫二銨 2.0g; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 0.58g; 硫酸錳 0.25g; 瓊脂 20g; 吐溫 80 l.OmL; 水 余量; 該MRS固體培養(yǎng)基的pH值保持在6. 2?6. 4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟3)中,在共發(fā) 酵之前,將納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-Met_分別進行活化培養(yǎng), 納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410在豆芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基中進行活化培養(yǎng),培養(yǎng)溫度 為34?36°C,干酪乳桿菌LcS-Met_iMRS液體培養(yǎng)基中進行活化培養(yǎng),培養(yǎng)溫度為36? 38。。。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟3)中,所述的豆 芽汁冬瓜汁液體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成: 冬瓜汁 100?150mL; 鹿糖 4. 0?6.Og; 豆芽汁余量; 所述的MRS液體培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成: 蛋白胨 lO.Og; 牛肉膏 lO.Og; 酵母膏 5.0g; 豐寧檬酸氫二銨 2.Og; 葡萄糖 20.0g; 乙酸鈉 5.0g; 磷酸氫二鉀 2.0g; 硫酸鎂 〇.58g; 硫酸錳 0.25g; 吐溫 80 LOmLi 水 余量; 該MRS液體培養(yǎng)基的pH值保持在6. 2?6. 4。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟3)中,將納豆芽 孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-Met_共發(fā)酵冬瓜,具體包括:將活化后的納豆 芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-Met_混合,形成混合菌液,將混合菌液接種 至含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基,紗布封口培養(yǎng)后得到富含納豆激酶和吡咯喹啉醌的發(fā)酵冬瓜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟3)中,所述的含 冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基以IL計,由以下量的組分組成: 鹿糖 50.0g; 酪氨酸 〇.5g; 谷氨酸 〇.5g; 麥芽糖 m〇g; Λ7.芽?|· lOOmL; 冬瓜 余亙。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的冬瓜食療食品的制備方法,其特征在于,步驟3)中,所述 混合菌液中的納豆芽孢桿菌BN-NKPQQ-RWX-410和干酪乳桿菌LcS-MetI^菌數(shù)密度比為 1:2 ?1:5 ; 所述的混合菌液接種至含冬瓜的發(fā)酵培養(yǎng)基的接種量為1%?5% ; 所述的紗布封口培養(yǎng)的條件為:37°C?42°C六層紗布封口培養(yǎng)24h?36h。
【文檔編號】A23L1/212GK104431854SQ201410751321
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】李青青, 張哲滔, 吳淵, 鄧惟 申請人:杭州元佩特生物科技有限公司