侧孢短芽孢杆菌抗菌肽的结构鉴定及在牛乳防腐中的应用研究

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本课题组前期筛选得到一株高产抗菌肽的侧孢短芽孢杆菌,研究表明其具有高效广谱抑菌能力且稳定性好,有望被开发为食品防腐剂,但其结构尚未明确。明确其结构是合理使用抗菌肽的关键,因此本论文利用高效液相色谱法从侧孢短芽孢杆菌S62-9发酵液中分离纯化brevilaterin,利用质谱法和核磁共振技术(NMR)鉴定brevilaterin结构,最后考察其作为食品防腐剂在牛乳中的应用效果,为其在牛乳防腐中的应用提供理论指导。通过低压快速纯化色谱系统将brevilaterin和杂质初步分离,得到brevilaterin多组分混合物,利用半制备型高效液相色谱仪对混合物进行高纯度精制,得到6个纯度98%以上的肽组分纯品(brevilaterin X、A、B、C、D、E)。由MALDI-TOF MS得知brevilaterin X、A、B、C、D、E的分子量为1568.9753,1555.0334,1601.0044,1569.0189,1583.0344,1583.0946 Da,MALDI-TOF/TOF MS结合NMR(~1H-~1H TOCSY、~1H-~1H NOESY、13C-~1H HSQC谱图)确定其结构均由包括3个修饰氨基酸在内的13个氨基酸和一个N末端C6脂肪酸Hmp(2-羟基-3-甲基戊酸)构成,3个修饰氨基酸分别为Aba(2-氨基-2-烯丁酸)、鸟氨酸以及C末端valinol(2-氨基-3-甲基-1-丁醇)。其一级结构序列为Hmp-Aba-V-Orn-I-V-V-K-V-L-K-Y-L-valinol(brevilaterin X)、Hmp-Aba-V-Orn-V-V-V-K-V-L-K-Y-L-valinol(brevilaterin A)、Hmp-Aba-M-Orn-I-V-V-K-V-L-K-Y-L-valinol(br-evilaterin B)、Hmp-Aba-V-Orn-I-V-V-K-V-L-K-Y-L-valinol(brevilaterin C)、Hmp-Aba-V-Orn-I-V-I-K-V-L-K-Y-L-valinol(brevilaterin D)、Hmp-Aba-L-Orn-I-V-V-K-V-L-K-Y-L-valinol(brevilaterin E)。通过添加brevilaterin考察其在生鲜乳中的防腐效果,试验表明空白对照组在第6 d细菌数为7Lg CFU/m L,霉菌及酵母数6.5Lg CFU/m L,酸度45?T,;而1 mg/m L的brevilaterin在第6 d降低需氧嗜温细菌数2Lg CFU/m L,大肠菌群数2Lg CFU/m L,霉菌及酵母菌数1.5Lg CFU/m L,乳酸菌数1.5Lg CFU/m L,降低酸度29?T,可将生鲜乳保质期延长至第6 d。另外通过向全脂灭菌乳中分别接种枯草芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌、金黄色葡萄球菌1×10~5CFU/m L考察brevilaterin对它们的抑制效果,试验结果表明0.4 mg/m L的brevilaterin在24 h内对枯草芽孢杆菌达到了杀菌效果,0.5 mg/m L的brevilaterin对单核细胞增生李斯特菌在第3 d达到彻底杀菌的效果,1 mg/m L的brevilaterin在8 h对金黄色葡萄球菌达到了杀菌效果,均可维持至第14 d,14 d内牛乳组织状态良好。
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