将屎肠球菌R2以3%接种量接种到黄浆水培养基中,于37℃下静置培养,分别于12,24,36h取发酵液。发酵液于4℃下5000r/min离心10min,得菌液上清及沉淀;菌体沉淀用生理盐水洗涤2次后,悬浮于2mL、pH=5.0乙酸-乙酸钠缓冲溶液中,于冰浴条件下进行超声破碎,超声功率130W,破碎时间15min,间隔时间2s。破碎后于4℃、12000r/min下离心10min,得菌体碎片和破碎上清;菌体碎片用5mL、pH=5.0乙酸-乙酸钠缓冲溶液洗涤2次后溶于1mLpH=5.0的乙酸-乙酸钠缓冲液中用作酶活测定,菌液上清、破碎上清直接进行酶活测定。
准确称取0.1391g对硝基苯酚,精确到0.001g,用0.2mol/L碳酸钠溶液定容至100mL,4℃下保存备用。依次移取对硝基苯酚标准贮备液1,2,3,4,5,7,9mL,用0.2mol/L碳酸钠溶液定容至100mL,配成浓度为0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.7,0.9mmol/L的对硝基苯酚标准工作液。
吸取1mL对硝基酚标准溶液于试管中,加入1mLpH=5.0的乙酸-乙酸钠缓冲液;对照的空白试管中加入2mLpH=5.0的乙酸-乙酸钠缓冲液;在所有的试管中加入8mL0.2mol/L碳酸钠溶液,振荡,在400nm处测定吸光值。以对硝基苯酚含量为X轴、吸光值为Y轴,绘制标准曲线。标准曲线方程为Y=1.642X+0.006,R2=0.999。
将粗酶液、10mmol/L对硝基苯-α-D-吡喃半乳糖苷溶液和10mmol/L对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷溶液分别于37℃水浴中预热10min。然后吸取0.4mL粗酶液于干净的试管中,分别加入0.4mL对硝基苯-α-D-吡喃半乳糖苷溶液或10mmol/L对硝基苯-β-D-吡喃葡萄糖苷溶液,破碎上清和破碎沉淀酶活测定以缓冲液代替粗酶液作为空白对照,菌液上清酶活测定以加热使酶失活的上清液作为空白对照,于37℃中水浴10min后,加入3.2mL0.2mol/L碳酸钠溶液,振荡混匀,终止酶反应,待冷却至室温后,将反应液于400nm处测定吸光值。按照标准曲线回归方程计算样品中菌液上清、破碎上清和破碎沉淀中的α-半乳糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活力。
酶活力单位定义:在37℃,pH5.0条件下,1min催化生成1nmol对硝基苯酚所需要的酶量为1个酶活单位(U)。
参考刘力的方法略有修改,取2.0mL0.05g/LDPPH无水乙醇溶液,加入2.0mL发酵液,摇匀,置于25℃水浴中避光反应30min后,于8000r/min下离心10min,期间注意避光。在517nm处测定吸光度值。蒸馏水作为对照,Trolox作为标准物质,绘制标准曲线。标准曲线方程Y=-0.0285X+0.8299,R2=0.9907,结果以μgTrolox/mL表示。
结果以平均值±标准差表示。使用SPSS18.0软件对结果进行统计分析(One-wayANOVA),利用Duncan’smultiplerangetest方法进行显著性分析,选取P<0.05为显著水平。采用OriginPro8.0软件绘图。
豆腐黄浆水中含有小分子糖类、蛋白质及一些生物活性物质,适于微生物的生长,pH值可以反映屎肠球菌R2发酵黄浆水后形成的游离H+和有机酸的变化情况。图1为屎肠球菌R2发酵黄浆水过程中OD值和pH的变化规律。从图1中可以看出,屎肠球菌R2能够利用豆腐黄浆水中的小分子糖类生长,降低黄浆水的pH值。随着发酵时间的延长,菌体生长量逐渐增加,pH值逐渐下降,其中12~24h之间菌体生长最快,pH下降最明显。
2为屎肠球菌R2发酵豆腐黄浆水过程中低聚糖含量的变化规律。新鲜豆腐黄浆水中5种糖的含量为19418.22mg/L,其中水苏糖和蔗糖含量较高,水苏糖含量占5种糖含量的58%,蔗糖含量占5种糖含量的30%,棉籽糖、葡萄糖和果糖的含量相对较低。在屎肠球菌R2发酵豆腐黄浆水的过程中,低聚糖含量均有不同程度的下降。发酵12h后,葡萄糖的含量迅速下降,利用率达到43%,其次为棉籽糖和果糖,利用率均为17%,水苏糖和蔗糖的利用率较低,分别为4%和3%;发酵24h后葡萄糖基本利用完毕,无法检出。此时,果糖的利用率达到68%,棉籽糖的利用率达到22%,水苏糖和蔗糖的利用率均为12%。表明屎肠球菌R2在发酵豆腐黄浆水时优先利用葡萄糖,其次为果糖和棉籽糖;发酵36h后,果糖的含量几乎没有发生变化(P<0.05),蔗糖的利用率达到31%,棉籽糖和水苏糖的利用率分别为38%和24%。因此,经过屎肠球菌R2的发酵作用,可以有效地缓解棉籽糖和水苏糖引起的胃胀气。
棉籽糖和水苏糖的代谢需要α-半乳糖苷酶,研究表明,鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus)、干酪乳杆菌(Lact.casei)、植物乳杆菌(Lactplantarum)、发酵乳杆菌(Lact.fermentum)、短乳杆菌(Lact.sbrevis)、布氏乳杆菌(Lact.buchneri)、肠膜明串株菌(Leuconostocmesenteroides)和罗伊氏乳杆菌(Lact.reuteri)等在发酵的过程中可以分泌α-半乳糖酶,将α-半乳糖苷类寡糖水解为可消化的糖类。屎肠球菌R2不同部位的α-半乳糖苷酶酶活见图3。如图3所示,菌液上清酶活几乎为零,说明α-半乳糖苷酶没有被分泌到细胞外,屎肠球菌R2的α-半乳糖苷酶不是胞外酶;细胞破碎并离心后,细胞破碎上清和破碎沉淀均具有酶活,说明屎肠球菌R2的α-半乳糖苷酶属于胞内酶;细胞破碎沉淀酶活显著高于破碎上清酶活,说明该酶以可溶性蛋白和不可溶性蛋白两种形式存在,且主要以不可溶性蛋白形式为主。这一结果与Ames等的研究一致,其研究表明大多数α-半乳糖苷酶位于G+阳性菌细胞质中。Mital等研究证明乳酸菌所产生的α-半乳糖苷酶类的活性范围在pH4.5~8.0,而屎肠球菌R2发酵36h后pH下降到3.58(图1),严重偏离了该酶的最适pH,这导致了豆腐黄浆水中棉籽糖和水苏糖被部分分解(图2),而不是被全部降解,这一结果与付亭亭等的研究一致。
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