您好,欢迎来到五一七教育网。
搜索
您的当前位置:首页富硒酵母选育及无机硒生物转化发酵条件研究

富硒酵母选育及无机硒生物转化发酵条件研究

来源:五一七教育网
2 0 1 2年2月 蚪碑学院擎稚 Feb.20l 2 第1卷第1期 Journal of Bengbu College Vo1.1.No.1 富硒酵母选育及无机硒生物转化发酵条件研究 刘培丽 ,王大雁 ,朱秀明 ,水晓燕 (1.合肥学院基础实验与实践教学中心,安徽合肥230022; 2.安徽省思达新材料科技有限公司,安徽合肥230041; 3.合肥学院生物与环境工程系,安徽合肥230022) 摘要:对啤酒酵母进行DES诱变,抗性平板的初筛和复筛,获得富硒能力较强的酵母菌株,利用正交试验进行发 酵条件优化,研究富硒酵母菌株的选育与富硒酵母摇瓶培养条件优化。筛选到一株富硒能力较强的酵母菌株N-5- l,其耐无机硒(se )最高浓度为25Ixg/mL。正交试验表明,影响酵母N一5-1菌株硒含量的因素是:加硒量>接种 量>培养时间>装液量。富硒酵母摇瓶培养的优化条件为:酵母培养液中加硒(se )终浓度为25mg/L,接种量为 10%,培养时间为48h,装液量为50mL/250mL,酵母发酵物中硒含量最高可达2454 ̄g/g。通过富硒酵母菌株的选 育与摇瓶阶段培养优化条件的研究,为富硒酵母的工业化生产提供了较高富硒能力的发酵菌株和基础试验数据。 关键词:无机硒;富硒酵母;诱变;生物转化;正交试验 中图分类号:TQ926.1 文献标识码:A 文章编号:(2012)叭一0015~05 Study on Breeding and Biotransformation of Inorganic Selenium from Yeasts LIU Pei.1i ,WANG Da—yan ,ZHU Xiu—ming ,SHUI Xiao.yan (1.Foundation Experiment and Practice Teaching Center,Hefei College,Hefei,230022,Anhui; 2.Anhui Star New Material Technology Co.Ltd.,Hefei,230041,Anhui; 3.Department of Biological and Environmental Engineering,Hefei College,Hefei,230022,Anhui) Abstract:In this thesis,mutation breeding and optimized conditions of flask culture were investigated about the selenium—enriched yeast.Conducted by DES mutagenesis on Saccharomyces cerevisiae,first and second screen from resistance plates,obtained a rich se.yeast strains,the optimal conditions for shake lfask were carried out by a orthogonal test L9(3 ),giving a study on the ability of biotransformation of inorganic selenium from selenium-enriched yeast.Selenium—enriched yeast strain S resistance to inorganic selenium(Se )the maximum concentration was 25 Ixg/mL.By orthogonal test of yeast strains N-5—1, influence factors of selenium content were as bellow:the amount of added selenium>inoculum> incubation time>medium volume.The optimal conditions for shake flask cell growth of yeasts were as bellow:culture meUium final concentration of Na2SeO3(Se )was 25mg/L,10%inoculum,incubation time 48h,medium volume 50mL/250mL,respectively.The total content of selenium in fermentation of yeasts was 2454 1. ̄g/g.Selenium-enriched yeast products were obtained with high total content of selenium.It provides a higher capacity of the fermentation strain and basic experimental data by preliminary investigation of the mutation breeding of flask culture stage from selenium-enriched yeast for the industrial production. Key words:inorganic selenium;selenium-enriched yeast;mutagenesis;biotransformation;o ̄hogonal test 收稿日期:2011—11—10 作者简介:刘培丽(1965一),女,上海人,实验师。 16 刘培丽等 富硒酵母选育及无机硒生物转化发酵条件研究 硒作为人体的必需微量元素,对人体有重要的 生理功能。无机硒和有机硒都可以作为硒源来预防 和治疗人体的硒缺乏,但无机硒毒性大,吸收率低, 不适宜作为一种有效的硒的补充来源。酵母细胞培 养在含硒的培养基中,经过一系列生化过程将无机 硒转化到有机大分子上,形成具有较高生物活性和 较低毒性的有机硒 J。富硒酵母可以作为一种安 全的硒源,是一种非常理想的功能性食品原料,具有 广阔的市场应用前景 j。本研究通过化学剂诱变 筛选到一株富硒能力较强的N-5.1酵母菌株,对其 富硒发酵条件进行了优化研究,利用硒与3,3’.二 氨基联苯胺(DAB)反应比色法建立了富硒酵母中 硒含量的定量测定方法,具有一定的工业化应用前 景 1材料和方法 1.1材料 1.1.1 菌种 本研究室保藏的啤酒酵母(Saccharomyces cere— visiae)。 1.1.2培养基 YEPD培养基(g/100mL):葡萄糖2,酵母膏1, 蛋白胨2,琼脂2。自然pH。 1.1.3仪器 721分光光度计:上海博迅实业有限公司医疗 设备厂; 净化工作台:SW-CJ-1G型,上海博迅实业有限 公司医疗设备厂; 立式压力蒸气灭菌锅:YXQ.LS-50SII型,上海 博迅实业有限公司医疗设备厂; 数显不锈钢电热培养箱:XPXO082MBE型,上 海博迅实业有限公司医疗设备厂; 台式高速离心机:TDL一5-A型,5000r/min,上海 博迅实业有限公司医疗设备厂; 电子天平:德国赛多利斯股份有限公司; 恒温振荡器:THZ.82A型,国华企业; 快速混匀器:SK.1型,常州国华电器有限公司。 1.1.4试剂 亚硒酸钠(Na2SeO3);硫酸二乙酯(DES);DL- 乙硫氨酸;葡萄糖;酵母膏;蛋白胨;硫代硫酸钠;磷 酸二氢钾;氢氧化钠;盐酸;甲苯;甲酸;;双氧 水;L-胺四乙酸二钠(EDTA.2Na);3,3一二氨基联 苯胺(DAB)。以上均为分析纯。 1.2方法 1.2.1 DES诱变和亚硒酸钠抗性平板筛选 1.2.1.1 DES诱变 移取培养至对数期的酵母培养液5mL到15mL 离心管中,5000r/min离心5min,去离子水洗涤2 次,添加5mL已灭菌的葡萄糖缓冲液制成菌悬液, 混匀后加入终体积为0.8%的DES诱变剂,放入转 速为180r/min的摇床中震荡培养8min,培养温度 30%。在上述菌悬液中移入终体积为0.6%的DL. 乙硫氨酸终止反应。去离子水洗涤2次,再加入 5mL YEPD培养基培养过夜。离心收集菌体,去离 子水洗2次 。 1.2.1.2亚硒酸钠抗性平板筛选与摇瓶培养富硒 酵母 将上述洗涤后的菌体进行10倍稀释,浓度分别 为10~一10~。将每一个浓度的菌液分别涂布于 亚硒酸钠抗性平板上,培养48h进行筛选。观察平 板上菌落的生长状态,菌落形态及颜色。 将经诱变获得的菌种按其稀释浓度分别命名为 N.1,N一2,…,N.8。通过亚硒酸钠抗性平板的筛选, 获得了2株富硒能力较强、单菌落形式出现的酵母 菌株N-5-1和N一5-2,分别进行菌种保藏备用(见“1. 2.2.5富硒酵母的保藏方法”)。 分别取上述2株富硒酵母菌株在不同的亚硒酸 钠浓度下(15、2O、25、30、35、40ppm)进行摇瓶培养, 培养48h后观察菌液颜色变化,分别测定OD值。 离心分离菌体、水洗、干燥至恒重后称量干重。比较 菌株N-5—1和N.5,2在不同加硒量条件下酵母细胞 的生长量。 1.2.2 富硒酵母培养方法、生长曲线与菌种保藏 1.2.2.1斜面培养 挑取一环富硒酵母原种于斜面培养基中,培养 温度30℃,培养时间48h。 1.2.2.2平板培养 挑取菌体置于装有蒸馏水和玻璃珠的三角瓶 中,振荡打散菌体,然后吸取2mL菌液置于平板培 养基上,涂布器涂布均匀,待菌液干后将平板培养基 倒置放入恒温培养箱中30%,培养48h。待菌落长 出后,挑取单个菌落进行斜面培养。 1.2.2.3摇瓶培养 挑取一环斜面菌种于种子培养基,3O℃振荡培 养16h,作为种子菌种,以10%的接种量接种到摇瓶 中,装液量50mL/250mL,培养一定时间后加入一定 浓度的亚硒酸钠,30℃摇瓶振荡培养48h。酵母培 养液离心收集菌体,去离子水洗3次,烘干至恒重, 定量测定酵母细胞中硒含量。 1.2.2.4生长曲线测定 蚌埠学院学报2012年2月 第1.卷 第1期(总第1期) 将斜面保存的N-5.1富硒酵母接人种子培养基 中,装液量50mL/250mL三角瓶,培养基初始pH为 4.0,置于30℃,200 ̄min摇床上培养,在培养过程 中分别在4h,8h,16h,24h,32h,40h,48h,56h,64h, 72h,80h取样,5000 ̄min离心10min,收集酵母菌 体,蒸馏水洗涤3次,65cI=烘干至恒重获得干酵母, 称量 J。绘制富硒酵母生长曲线。 17 高压蒸气121℃,灭菌20min。待冷却后无菌操作, 将离心分离后的富硒酵母N.5-1菌株和N一5-2菌株 分别加入到灭过菌的甘油中,摇匀,做好标记后放人 冰箱中,一70%低温冷冻保存。 1.2.3正交试验 设计摇瓶培养阶段酵母的正交试验因素水平编 码表。选取加硒量、接种量、培养时间和装液量4个 因素,采用L。(3 )进行正交优化试验。设计如表1 所示。 1.2.2.5富硒酵母的保藏方法 用移液器将甘油加入到1mL的EP管中,密封, 表1酵母正交试验L (3 )因素水平编码表 摇床转速150 ̄min,培养温度28%,分2次添 加亚硒酸钠,分别在摇瓶培养后第8h时和第13h时 加人。 1.2.4硒含量的测 ] 取甲苯层滤液于1em比色皿中,在波长420nm处测 定吸光度。以标准硒工作液浓度为横坐标,吸光度 为纵坐标来绘制硒标准曲线。 1.2.4.4样品的测定 1.2.4.1消化液的选择 选择4组富硒酵母的消化体系(体积比),试验 证明,A消化体系对富硒酵母的消化作用最佳。 A.双氧水:高氯酸:硫酸=3:3:1; B.高氯酸:硫酸=3:1; 精确量取经消化预处理的富硒酵母消化液和等 量的空白消化液,分别于125mL分液漏斗,加水适 量,用5%NaOH溶液调pH至中性,加入2mo ̄L甲 酸溶液3mL,然后加水至35mL,摇匀,各加0.5% DAB溶液5mL,摇匀,置暗处反应30min,用5% C.:高氯酸:硫酸=3:2:1; D.双氧水:硫酸=1:l NaOH溶液调至中性,加入甲苯10mL,震摇萃取 lrain,静置分层。取甲苯层滤液于iem比色皿中, 在波长420nm处测定吸光度,与标准曲线对照并计 算供试品中硒含量。 1.2.4.2样品消化 分别称取1g干燥至恒重的富硒酵母N一5—1和 N-5—2,分别于150mL的烧杯中,加少量的水湿润样 品,加适量的消化液,摇匀,待气泡平息后,置通风橱 内的电炉上消化至终点(即加热至发烟,待溶液变 为淡黄色后,再加热2—3min,此时溶液变为元色)。 2结果与分析 2.1 亚硒酸钠抗性平板筛选富硒酵母抗性菌株 经稀释后进行抗性平板筛选后的酵母诱变菌株 N.1~N.8经48h培养后观察到的结果如下: N.1~N_4菌落较多且密集,难以分离出单菌 落。N_5有两个单菌落出现,分别命名为N-5—1和 N-5_2。N-6一N一8无菌落出现。进一步将N6—1与 N一5.2分离纯化,并作为种子进行研究与保藏。 2株富硒酵母生长经比较研究后发现,不同亚 冷却后用1mL水冲洗烧杯壁,加2mL 5%的EDTA- 2Na,摇匀,用氢氧化钠溶液调pH至中性,定容至 lO0mL,待做萃取。同时做一个空白对照(消化方法 同富硒酵母)。 1.2.4.3硒(Se )标准曲线的制作 精确量取标准硒(Se )工作液0mL、2.0mL、 4.0mL、6.0mL、8.0mL、10.0mL,按顺序加到6个洁 净的分液漏斗(125mL)中,添加适量的去离子水,用 5%氢氧化钠溶液调pH至中性,加2mo ̄L甲酸溶 液3mL,然后加水至35mL(此时溶液的pH在2~3 硒酸钠浓度下,N-5—1菌株在亚硒酸钠浓度范围内 (60ppm~160ppm),菌落颜色由淡黄色到微红色, 差异不明显,几乎无单质硒析出。而N一5-2菌株在 亚硒酸钠浓度范围内(60ppm一160ppm),菌落颜色 逐渐加深,尤其在亚硒酸钠浓度分别为140ppm和 160ppm时,其菌落颜色几乎呈深红色,表明有大量 左右),再各加5mL 0.5%的DAB,摇匀后置暗处反 应30rain。反应完成后,用5%氢氧化钠溶液调pH 至中性,加入甲苯10mL,振荡萃取2rain,静置分层, 单质硒析出。此结果说明N-5.1菌株转化无机硒的 18 刘培丽等 富硒酵母选育及无机硒生物转化发酵条件研究 结果显示,N.5—1菌株的耐无机硒(Se )最高浓度 为251 ̄g/mL。 1 2 3能力强于N-5-2菌株。将N一5.1和N-5.2培养液离 心分离在于燥至恒重后,获得菌体干重见表2。表2 表2不同亚硒酸钠浓度下2株富硒酵母生长量 2.2富硒酵母生长曲线 硒(Se )标准曲线线性方程为Y=0.1026x一 0.0973,线性相关系数R =0.9991。硒含量的计算 N-5-1酵母的生长曲线如图1所示。 从 [ .x-一 ± :Q 2 厶 T ● ! . 173 ’ ‘一01026 。 .2 3其中, 为酵母的硒含量;Y为吸光度A值;W 为实验取量; 为稀释倍数。 2.4酵母正交试验结果与讨论 喇 簿 剖 表3结果显示,影响酵母硒含量的因素是:加硒 ●●量>接种量>培养时间>装液量。结合表2分析, 培养时间 图1 N-5—1酵母生长曲线 酵母在试验编号7(A B c D )的培养条件时,也即 酵母细胞生物转化无机硒可优化的培养条件为(即 最佳富硒条件):酵母发酵液添加Na:SeO,终浓度 为25mg/L,接种量为10%,培养时间为48h,装液量 0 2 由图1可以看出,富硒酵母N-5.1延迟期大约 为50mL/250mL,酵母细胞硒含量出现最大值 2454 ̄g/g;酵母在试验编号3(A1B。c D1)的培养条 件下,也即酵母细胞生长量可优化的培养条件为:酵 8h左右,延迟期较短,这是因为富硒酵母在经高浓 度的亚硒酸钠驯化后对其产生了较高的抗性,因而 再转入含较低浓度的亚硒酸钠的培养基中培养时, 能较快地适应环境,使得延滞期大大缩短,8—64h 为对数生长期,稳定期大约在64~72h,之后进入衰 亡期。 母发酵液添加无机硒Na SeO。终浓度为15mg/L,接 250mL,酵母生长量出现最大值11.84g/L。 叭∞玛种量为20%,培养时间为42h,装液量为50mL/ 2.3硒(Se¨)标准曲线 表3酵母正交试验结果 试验号 A加硒量 /mg・L B接种量 /% C培养时间/h D装液量 /mL・250mL~ 硒含量 /la,g・g一 细胞干重 /g.L一 7.60 8.00 l1.84 7.92 8.8O 7.8O 6.44 8.04 9.72 蚌埠学院学报2012年2月 第1卷 第1期(总第1期) 19 啤酒酵母经化学诱变剂DES诱变后,筛选出2 株富硒能力较强的N.5 1酵母菌株和N.5.2酵母菌 株,经过比较研究后发现N-5-1菌株比N-5-2菌株 版社,1984:15—20. [2]Wofffram S,Anliker E,Scharrer E.Uptake of selenate and selenite by isolated brush bordermembrane vesicles from 具有更高的生长量和较强的无机硒转化能力。通过 正交试验,影响酵母N.5-1菌株硒含量的因素是:加 pig,sheep and rat intestine[J].Bil.Trace Elem.Res., 1986(1):293—306. 硒量>接种量>培养时间>装液量。酵母富硒可优 化的摇瓶培养条件为:酵母培养液中加硒(Se )终 浓度为25mg/L,接种量为10%,培养时间为48h,装 液量为50mL/250mL,所测酵母发酵物中硒含量最 高可达24541xg/g。通过富硒酵母菌株的选育与摇 [3]蒋守群.有机硒在动物营养上的研究与应用[J].饲料 工业,2005,26(20):43—45. [4]朱昌雄,马爱民,刘代武,等.富硒酵母菌株的选育[J]. 酿酒科技,2007(1):46—49. [5]刘曲滨,刘康,包惠燕,等.富硒酵母中硒含量的测定 [J].广州食品工业科技,2000,16(3):33—35. 瓶阶段培养条件的研究,为富硒酵母的工业化生产 提供了较高富硒能力的发酵菌株和基础试验数据。 [6]李明春,张丽,邢来君.富硒酵母的筛选[J].天津轻工 业学院学报,2000(3):25—28. 参考文献: [1]徐辉碧.生物微量元素一硒[M].武汉:华中理工大学出 (上接第14页)中焦糖色用量在25%一50%之间的 油食醋中的应用[J].中国调味品,1997(2):14-22. 有1.13%,低于25%的有22.67%;未标注“老抽” 和“生抽”的酱油中焦糖色用量大于50%的比例为 4.66%,在25%到50%之间的比例为6.67%,小于 25%的比例为56.67%。未标注“老抽”和“生抽” 的酱油中的焦糖色的使用情况比较复杂,是需要我 们重点监控的对象。 [2]张国瑛.顾正彪,洪雁.焦糖色素生产及应用的进展 [J].食品工业科技,2007(4):232—238. [3]u.S.Department f oHealth and Human Services.Toxicolo— gY and carcinogenesis studies of 4一Methylimidazole[J]. National Toxicology Program P.O.Box12233 Research Tri- angle Park NC 27709,2007(5):274. [4]GB8817—2002中华人民共和国国家标准食品添加剂 ・3建议 4-甲基咪唑是焦糖色的特征性副产物,可以用 焦糖色(亚硫酸法、氨法、普通法)[s].北京:中国标 准出版社,2002:1—10. [5]陈洁.酱油专用焦糖色的工艺研究[J].酿造与检测, 2009(5):27—29. 4一甲基咪唑的检出量反推酱油中焦糖色的使用情 况。特别是集散农贸市场中,假冒伪劣的酱油产品 [6]GB2760—2007中华人民共和国国家标准・食品添加 层出不穷,更有甚者,使用不合格的焦糖色、蛋白水 解液和食盐水混合后冒充酿造酱油,因此,可通过对 酱油中4一甲基咪唑含量的分析,作为对市场中酱油 产品监管的依据之一。同时,建议在未来酱油产品 的标准中,增加4一甲基咪唑的含量,以规范酱 油产品中焦糖色的使用,保护广大消费者的利益。 剂卫生使用标准[S].北京:中国标准出版社,2007:148 —172. [7]国家质量监督检验检疫总局.CCGF121.1—2008产品 质量监督抽查实施规范・酱油[s].北京:中国标准出 版社,2008:1—5. 参考文献: [1]赵宝国,于瑞琪,冯裕新,等.焦糖色素的研究及其在酱 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- 517ttc.cn 版权所有 赣ICP备2024042791号-8

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务