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保加利亚乳杆菌属乳酸菌,为食品级细菌,是酸乳发酵的重要高温发酵剂。保加利亚乳杆菌胞外多糖具有独特的物理学和生物学特性,在食品加工业中发挥着至关重要的作用。然而,其多糖产量较低,这使大范围应用受到严重限制。脉冲强光诱变技术是一种新型诱变方式,其研究起步较晚,相较于传统化学诱变剂具有无毒环保、操作简单的优势。本文将通过正交试验确定脉冲强光诱变保加利亚乳杆菌高产多糖的最佳诱变参数,并采用与传统化学诱变剂(硫酸二乙酯)对比的方式,从多糖产量、突变株菌体性能、突变株多糖特征三个方面,评价脉冲强光的诱变能力,最后对其诱变机理进行初探,旨在探讨脉冲强光可否作为一种新型环保的诱变方法代替传统化学诱变剂,应用于保加利亚乳杆菌高产多糖菌株的诱变选育。主要实验内容及结果如下:(1)两种诱变方法最佳诱变条件的确定及高产突变株的筛选。本实验以突变株多糖产量为指标,综合单因素与正交实验,确定脉冲强光技术的最佳诱变条件为脉冲电压1800V,脉冲次数10次,脉冲距离7cm;硫酸二乙酯的最佳诱变条件为体积分数0.4%,处理时间20min,处理温度37℃。通过筛选成功得到遗传性能稳定的脉冲强光高产突变株L27(496.98±12.26mg/L)和硫酸二乙酯高产突变株D23(500.56±12.12mg/L)。(2)突变株菌株性能的测定。突变株L27和D23的耐酸耐胆盐性能较原始株均有显著提高(p<0.05),且L27提高的更多。突变株L27和D23较原始株对数生长期得到延长,均表现出良好的产粘、产乙醛能力。此外,突变株L27的产酸能力较原始株与D23更适于酸乳的发酵。(3)突变株多糖性质的评价。原始株和突变株L27、D23多糖均具有多糖化合物通性,且均无还原糖残基;中性糖含量、蛋白含量差异不显著(p>0.05)。通过红外光谱、扫描电镜的测定,发现突变株L27和D23较原始株多糖无官能团差异;脉冲强光诱变处理未改变多糖的表面微观结构,且突变株L27与原始株多糖所呈现出的多孔状结构更具应用优势。相较于原始株与突变株D23,L27多糖表现出更好的总还原能力及DPPH、超氧阴离子自由基、羟基自由基及亚铁离子螯合清除能力,具备更高的抗氧化活性。实验结果表明,两种诱变方式均会对菌株多糖的理化性质与生物活性产生一定影响,但脉冲强光诱变技术优于硫酸二乙酯诱变。(4)诱变机理的初步分析。RAPD-PCR发现,引物均可使突变株L27和D23条带扩增出现差异,但差异条带不同。这可能是由于环丁烷嘧啶二聚体(CPDs)的产生导致突变株L27基因组DNA出现损伤;硫酸二乙酯的烷化作用导致突变株D23碱基出现转化、移码、缺失等使扩增条带产生差异。SDS-PAGE凝胶电泳发现突变株L27、D23的全细胞菌体蛋白条带相较于原始株均发生有无和明暗差异变化,但差异条带不同,说明两种诱变处理均影响了菌株遗传物质的表达,但诱变机理不同。