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植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)广泛存在于发酵的蔬菜和果汁中,在食品、饲料及医疗保健等领域受到高度关注。植物乳杆菌作为人体胃肠道中重要的益生菌群,为了有效发挥益生功能,必须耐受胃液中的极端酸性环境,以较高的存活率抵达人体肠道中。因此,乳酸菌的耐酸性成为选择益生菌的标准之一。本研究以植物乳杆菌ZDY 2013为实验菌株,植物乳杆菌ATCC 8014为对照菌株,利用生理生化测定的研究方法,分析比较两株植物乳杆菌在酸性环境中的生理耐受现象,探讨其机制。此外,借助基因工程的方法,构建谷氨酸脱氢酶原核表达载体,阐释谷氨酸脱氢酶对提高工程菌耐酸性能的作用,从而为提升植物乳杆菌抵御酸胁迫的能力提供有效策略。主要研究结果如下:1、从细胞生理学水平比较植物乳杆菌ZDY 2013和ATCC 8014在酸应激中的生理变化。扫描电镜观察发现,两株植物乳杆菌酸处理后均出现形态结构的变化,其中植物乳杆菌ZDY 2013在酸性环境中可以更好地维持细胞形态和细胞膜完整性,缓解酸应激对细胞产生的损伤。对植物乳杆菌胞内pH值测定结果表明,植物乳杆菌ZDY 2013在酸性环境中较ATCC 8014保持更高的胞内pH值。此外,植物乳杆菌ZDY 2013的Na+,K+-ATPase活性和胞内ATP含量在酸性环境中分别比ATCC 8014高出35%和41%。植物乳杆菌胞内氨基酸含量测定结果表明,植物乳杆菌ZDY 2013在酸环境中具有更高的胞内精氨酸、谷氨酸、丙氨酸和组氨酸含量。精氨酸脱亚胺酶和谷氨酸脱羧酶酶活测定结果表明,植物乳杆菌ZDY 2013在酸性环境中的精氨酸脱亚胺酶和谷氨酸脱羧酶活力分别是ATCC 8014的1.2和1.3倍。2、以植物乳杆菌ZDY 2013基因组DNA为模板,PCR扩增谷氨酸脱氢酶基因,连接到表达载体pET-32a(+)上,重组质粒转入大肠杆菌BL21(DE3)中,经IPTG诱导表达和镍柱亲和层析后获得目的蛋白,活性测定显示该蛋白具有谷氨酸脱氢酶的活性。同时,对表达菌株的酸耐受性测定结果表明,工程菌株在pH 4.5的存活率提高1.4倍。