【摘 要】
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黄原胶是由葡萄糖、葡萄糖醛酸和甘露糖组成的一种细菌胞外杂多糖,分子量一般在2×10~6~5×10~7 Da之间,有着优异的稳定性、安全性和流变性,在食品、医药、农业等领域被广泛应用。低分子量黄原胶通常由黄原胶降解而来,生物活性较高,具有更加广阔的应用前景。生物酶法降解黄原胶具有环境友好、反应条件温和等优点,但单一性的高纯度酶难以获取,且黄原胶的水溶液粘度较高,导致酶解效率较低。针对以上问题,本研究
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黄原胶是由葡萄糖、葡萄糖醛酸和甘露糖组成的一种细菌胞外杂多糖,分子量一般在2×10~6~5×10~7 Da之间,有着优异的稳定性、安全性和流变性,在食品、医药、农业等领域被广泛应用。低分子量黄原胶通常由黄原胶降解而来,生物活性较高,具有更加广阔的应用前景。生物酶法降解黄原胶具有环境友好、反应条件温和等优点,但单一性的高纯度酶难以获取,且黄原胶的水溶液粘度较高,导致酶解效率较低。针对以上问题,本研究将Microbacterium sp.XT11来源的黄原胶内切酶在毕赤酵母中分泌表达,并建立毕赤酵母-野油菜黄单胞菌共培养体系,野油菜黄单胞菌合成的黄原胶被毕赤酵母分泌的黄原胶内切酶降解,直接制备低分子量黄原胶。最后对低分子量黄原胶进行了结构表征及生物活性研究。主要研究成果如下:(1)在毕赤酵母GS115中表达了Microbacterium sp.XT11来源的黄原胶内切酶,随后在摇瓶水平对重组毕赤酵母的发酵条件进行了优化,并对重组黄原胶内切酶酶学性质进行了研究。结果表明,以GAP为启动子的重组毕赤酵母最佳发酵条件为30℃、pH 6.0、220 r·min-1、接种量5%,在7-L发酵罐中重组黄原胶内切酶酶活达到1230.25 U·L-1。重组黄原胶内切酶的最适作用条件为pH 6.0、40℃,可直接作用于黄原胶主链使其降解,最终得到平均分子量为1400 Da的低分子量黄原胶。(2)选择重组毕赤酵母GS115-p GAP9K-EX,与野油菜黄单胞菌建立共培养体系,并对共培养条件进行优化,得出共培养的最佳发酵条件为:野油菜黄单胞菌单独发酵36 h,控制此阶段pH为7.0;然后将毕赤酵母以野油菜黄单胞菌接种量3倍的接种量接入共培养体系,同时补加豆芽汁作为后续发酵的氮源,进入共培养阶段,控制此阶段pH为6.0。摇瓶水平下,共培养体系的总糖最高为5.79 g·L-1,产物中平均分子量为1485 Da的低分子量黄原胶占78%;在7-L发酵罐中,共培养体系的总糖最高为12.12 g·L-1,产物中平均分子量为1093 Da的低分子量黄原胶达到91%。(3)对共培养体系(7-L发酵罐)制备的低分子量黄原胶进行提取纯化,然后通过紫外光谱分析、质谱分析、单糖组成分析、红外光谱分析、及核磁分析对其结构进行解析,确定了共培养体系可以制备聚合度主要为4、5、8的低分子量黄原胶。(4)对低分子量黄原胶的生物活性进行了初步探索。体外抗氧化活性实验表明低分子量黄原胶具有较高的抗氧化活性,当其浓度为5 g·L-1时,DPPH自由基清除率达到61.2%,羟自由基清除率达到77.6%。体外益生菌发酵实验表明低分子量黄原胶可有效促进人体肠道益生菌的生长,并能促进有益人体肠道健康的乳酸和短链脂肪酸的生成。
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