高產淀粉酶酵母菌的篩選和鑒定

楊冬雪+孫大慶+李洪飛+李芬

摘 要：為了開發雜糧酵素發酵劑菌種，以淀粉酶活力為評價指標，從雜糧發酵酸面團中分離、篩選具有高產淀粉酶活力的酵母菌，并且利用分子生物學方法鑒定其菌種分類。研究結果顯示，從雜糧酸面團中共分離出36株酵母菌，其中NCCC7和NCCC31菌株淀粉酶活力最高，分別為453.13U/mL和463.79U/mL，經26S rDNA鑒定，NCCC7和NCCC31均為釀酒酵母菌種。

關鍵詞：雜糧酵素；釀酒酵母；淀粉酶

中圖分類號 S816.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）08-25-03

Abstract：In order to develop coarse cereals enzymes starter，amylase activity as the evaluation index，high amylase producing yeast were isolated and screened from coarse cereals sourdough，and classified by molecular biology techniques. Research results showed that 36 strains of yeast were isolated from coarse cereals sourdough，the amylase activity of NCCC7 and NCCC31 strains was the highest，453.13U/mL and 463.79U/mL respectively，and both NCCC7 and NCCC31 strains were identified as Saccharomyces cerevisiae by 26S rDNA gene.

Key words：Coarse cereals enzymes；Saccharomyces cerevisiae；Amylase

酵素是有益微生物通過發酵食材而產生的富含多種生物活性酶的健康保健食品，近年來越來越受到消費者的青睞[1]。市場中現有酵素食品原料多集中于果蔬、菇類、中草藥等非糧食食材[2-3]，糧食中只有糙米進行了酵素食品的開發[4-5]，并獲得了極大的成功，然而雜糧酵素食品開發尚屬空白，因此雜糧酵素食品及其保健品的研究開發具有良好的市場前景和應用價值。本研究從自然發酵雜糧酸面團中分離、篩選和鑒定高產淀粉酶的酵母菌，進而期望為雜糧酵素食品的開發提供優良的酵母菌菌種資源。

1 試驗材料

1.1 原料 小米、黑米、薏苡、蕎麥、蕓豆、高粱，市售。

1.2 試劑及培養基 酵母菌基因組提取試劑盒、Taq酶，購自上海生工生物工程有限公司；淀粉酶試劑盒，購自南京建成生物工程研究所；碘液、可溶性淀粉等均購自哈爾濱無限峰科技有限公司。YPD培養基：葡萄糖2.0%，酵母提取物2.0%，蛋白胨2.0%。YEPD培養基：葡萄糖2.0%，酵母提取物2.0%，蛋白胨2.0%，瓊脂2.0%。酵母菌篩選培養基：酵母提取物0.5%，蛋白胨1.0%，NaCl0.5%，可溶性淀粉0.2%，瓊脂2.0%。

1.3 主要儀器設備 壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業有限公司醫療設備廠生產；超凈工作臺，北京東聯哈爾儀器制造有限公司生產；生化培養箱，上海姚氏儀器設備廠生產；全溫振蕩培養器，上海智誠分析儀器制造有限公司生產；精密分析天平，上海躍進醫療器械廠生產；臺式離心機，武漢世紀超杰實驗儀器有限公司生產。

2 試驗方法

2.1 檢測方法 淀粉酶活力采用分光光度計檢測方法，具體操作按照南京建成生物工程研究所的淀粉酶試劑盒說明書進行。

2.2 自然發酵雜糧面團的制作方法 將6種雜糧粉各100g進行混合，邊混合邊加入400mL水，搓揉成面團，溫度28℃和濕度75%條件下，在醒發箱中發酵5h。

2.3 酵母菌的分離純化 取1g雜糧發酵面團，用無菌水梯度稀釋后涂布于YEPD培養基平板，28℃培養48h后，多次分離劃線得到單菌落，接種于YPD培養基中28℃培養24h后，加甘油保存于-80℃冰箱，備用。

2.4 高產淀粉酶酵母菌的篩選 將分離和純化后的菌種涂布于篩選培養基上，28℃培養24h后加稀碘液，靜置5min后觀察透明圈，測量透明圈直徑大小。測量后將透明圈較大的單菌落接種于YPD培養基中，28℃培養48h后檢測淀粉酶活力。

2.5 酵母菌菌種的分子生物學鑒定 以待測菌種的基因組DNA為模板，以NL-1（5′-GCATATCAATAAGCGGA GGAAAAG-3′）和NL-4（5′-GGTCCGTGTTTCAAGACGG-3′）為引物進行酵母菌26S rDNA基因D1/D2片段擴增。待測菌種的基因組DNA采用酵母菌基因組提取試劑盒制備。PCR擴增條件為94℃預變性5min，1個循環；94℃變性30s，55℃退火30s，72℃延伸30s，30個循環；72℃延伸5min。PCR擴增產物由上海生工生物工程有限公司進行測序。測序得到的26S rDNA基因D1/D2片段序列利用BLAST進行檢索，找到序列同源性最高的已知菌種，選取該菌屬內有代表性的多種模式菌株26S rDNA基因D1/D2片段序列，利用MEGA6.0軟件[6]中Neighbor Joining法構建系統進化樹。利用Bootsdrap1000次檢驗進化樹置信度[7]。

3 結果與分析

3.1 酵母菌分離和純化 通過梯度稀釋、涂布平板和多次劃線分離純化，共得到疑似酵母菌36株，結果如圖1所示。

3.2 酵母菌產淀粉酶能力 分離純化酵母菌株的透明圈測量結果見表1。由表1可知，在分離的36株酵母菌中，只有4個菌株沒有透明圈，其余32個菌株均有不同大小的透明圈出現，這表明雜糧發酵酸面團環境下分離的酵母菌大多數都具有淀粉酶合成能力，其中5株酵母菌透明圈大于4mm。

將透明圈大于4mm的5個酵母菌菌株進行淀粉酶活力的測定，實驗結果如表2所示。由表2可以看出，NCCC7和NCCC31菌株產淀粉酶能力最強，淀粉酶活力分別可達453.13U/mL和463.79U/mL，其余3株酵母菌也表現出較強的產淀粉酶能力。

3.3 酵母菌菌種分子生物學鑒定 對產淀粉酶能力最強的NCCC7和NCCC31菌株進行26S rDNA基因D1/D2區域的PCR，擴增產物的瓊脂糖凝膠電泳結果見圖2。由圖2可知，NCCC7和NCCC31菌株均擴增出1條約500bp的目的條帶，與預期酵母菌26S rDNA基因D1/D2區域片段大小一致，可用于后續測序實驗。

NCCC7和NCCC31菌株的26S rDNA基因D1/D2區域DNA片段經上海生工生物工程有限公司測序，測序結果經NCBI網站的BLAST軟件比對，獲得相似性最高的菌種均是釀酒酵母，序列相似性分別為98.9%和99.2%。2個菌株的26S rDNA基因D1/D2區域DNA序列與其他模式菌株26S rDNA基因D1/D2區域DNA序列的系統進化樹分析結果見圖3。由圖3可知，NCCC7和NCCC31菌株26S rDNA基因均與釀酒酵母聚類為一支，親緣關系最近，同時與奇異酵母菌沒有聚類為一支，表明親緣關系較遠。因此，根據序列比對分析和系統進化樹分析，NCCC7和NCCC31菌株均屬于釀酒酵母菌種，因此將其命名為釀酒酵母NCCC7和NCCC31。

4 結論

本研究從自然發酵的雜糧酸面團中分離純化出36株酵母菌疑似菌株，其中大多數菌株具有產淀粉酶能力[8]。測定了5株酵母菌的淀粉酶活力，其中NCCC7和NCCC31產淀粉酶活力最高，分別為453.13U/mL和463.79U/mL。之后利用分子生物學方法對NCCC7和NCCC31的26S rDNA基因進行了菌種鑒定，根據序列比對分析和系統進化樹分析，結果顯示，NCCC7和NCCC31均為釀酒酵母菌種，可以用于今后雜糧酵素食品開發的候選發酵劑。

參考文獻

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[3]陳英，余雄偉，龔文發，等.植物酵素發酵特性及風味物質變化的研究[J].飲料工業，2015，18（2）：9-12.

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[8]高雪，李新華.水果對提高復合植物酵素中淀粉酶活性的作用研究[J].食品科技，2014，39（6）：43-46.

（責編：張宏民）