一株除臭固氮菌的筛选、鉴定及发酵条件优化

为提高食品加工原料质量、降低环境污染,从自然界分离筛选出一株能有效减少鸡粪臭味及氮素流失的菌株JFN-1。通过形态学特征、生理生化试验和16S rDNA 序列分析鉴定,JFN-1 为假肠杆菌（Empedobacter falseni）。通过液态发酵得出：JFN-1 菌株在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶作用下,可以提高硝态氮、减少铵态氮含量以及减少氮类物质分解为氨气,从而减少氮素损失。通过单因素和正交优化试验,得到JFN-1 菌株增殖培养基组成为可溶性淀粉8 g/L、牛肉膏20 g/L、硫酸镁4 g/L、氯化钠5 g/L,30 ℃培养20 h 发酵液OD600 可达到3.14,相比未优化培养基提高12.91 倍,总氮含量提高2.14 倍。通过固态发酵条件优化,得到JFN-1 菌株固定氮素含量最多的固态发酵基质为菌糠15 g、麸皮15 g、豆粕1 g、糠醛渣2 g、硫酸铵0.165 g,在此条件下,总氮量提高196.42%。     

基于代谢组学的白黄链霉菌TD-1高产帕马霉素代谢机制

真菌毒素给食品安全带来了重大威胁,帕马霉素对病原真菌有良好的生物抑菌活性。为提高帕马霉素产量,基于代谢组学分析方法,研究了白黄链霉菌(Streptomyces alboflavus)TD-1在两种不同发酵培养基(添加与不添加1,2-丙二醇)中生长及代谢、胞内代谢产物及代谢通路的差异,对代谢产物的变化进行了评估和分析,结合显著差异代谢产物含量变化与代谢通路的交互关系,揭示了帕马霉素生物合成的高产机理。结果表明:培养基添加1,2-丙二醇后,白黄链霉菌TD-1产帕马霉素产量明显提高。利用气相色谱-质谱联用技术,鉴定出27种显著差异胞内代谢产物与帕马霉素生物合成密切相关,主要参与中心碳代谢、氨基酸代谢及脂肪酸代谢通路。此外,通过采用添加主要显著差异前体物策略,添加谷氨酸使帕马霉素产量提高102.33%。基于代谢组学分析确定添加前体物方法,可有效提高帕马霉素产量。本研究旨在为防治粮食加工食品的黄曲霉及黄曲霉毒素污染,从源头保障食品安全提供技术参考。     

白黄链霉菌TD-1产帕马霉素对黄曲霉2219等霉菌的抑制作用

为研究微生物及其次级代谢产物对黄曲霉2219等霉菌的抑制机理,以分离于土壤中的白黄链霉菌(Streptomyces alboflavus)TD-1为研究对象,利用薄层色谱、硅胶柱层析、高效液相色谱和液相-质谱联用技术对其代谢产生的活性物质——帕马霉素进行分离。利用扫描电子显微镜、荧光显微镜和高效液相色谱方法研究帕马霉素对黄曲霉2219等霉菌生长的抑制效果及抑制机理。结果表明,白黄链霉菌TD-1上清液和菌丝体中活性物质的分子式预测为C₃₅H₆₁NO₇,为帕马霉素及其同系物,相对分子质量为593、607、621、635、649。通过扫描电子显微镜观察帕马霉素处理后的霉菌细胞形态,其孢子和菌丝体会发生不同程度畸变。帕马霉素对桔青霉的最小抑菌浓度(minimal inhibitory concentration, MIC)为0.125mg/mL,对灰霉的MIC为0.500mg/mL,对黄曲霉2219、黑曲霉、哈茨木霉和米曲霉的 MIC 均为1.000mg/mL。帕马霉素对霉菌的作用靶点为其细胞膜的麦角甾醇,抑制机制是破坏细胞壁的完整性,改变细胞膜的通透性,影响线粒体的能量代谢,抑制菌丝细胞膜中麦角甾醇的生物合成。帕马霉素对黄曲霉2219产生黄曲霉毒素B₁的抑制率达到98.3%。因此,可利用白黄链霉菌 TD-1及其代谢产物帕马霉素对食品原料中的产毒真菌污染进行生物防治。