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應用表型和基因型分析28℃鮮濕米粉中主要優(yōu)勢菌

2017-09-21 07:08:21,,,,,,
食品工業(yè)科技 2017年17期
關鍵詞:優(yōu)勢

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(1.江西農業(yè)大學食品科學與工程學院,江西省天然產物與功能食品重點實驗室,江西南昌 330045;2.南昌市食品藥品檢驗所,江西南昌 330038;3.江西農業(yè)大學園林與藝術學院,江西南昌 330045)

應用表型和基因型分析28℃鮮濕米粉中主要優(yōu)勢菌

黃永平1,2,黃占旺1,*,萬亮2,王素貞1,陳佳妮1,楊鼎超3,周明1

(1.江西農業(yè)大學食品科學與工程學院,江西省天然產物與功能食品重點實驗室,江西南昌 330045;2.南昌市食品藥品檢驗所,江西南昌 330038;3.江西農業(yè)大學園林與藝術學院,江西南昌 330045)

為研究鮮濕米粉中的優(yōu)勢菌,本文采用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法和16S rDNA技術對28 ℃條件下鮮濕米粉的腐敗菌進行分離鑒定,并了解鮮濕米粉貯藏期間的優(yōu)勢菌群與主要優(yōu)勢菌。結果表明,鮮濕米粉在28 ℃條件下,1 d后其菌落總數(shù)超過限量要求,2 d后感官出現(xiàn)明顯腐敗變質;經(jīng)表型鑒定表明,其優(yōu)勢菌群包括腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬,經(jīng)基因型鑒定表明,腸桿菌屬是導致鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。隨著貯藏時間的延長,腸桿菌科占所有菌相的51.3%,是造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。

鮮濕米粉,優(yōu)勢菌,16S rDNA,腸桿菌屬

隨著我國人民生活水平的不斷提高,消費者對食品質量安全問題越來越關注,也對于鮮濕米面制品的品質提出了更高要求。鮮濕米粉因其營養(yǎng)豐富、含水量高以及在生產加工、貯藏和流通環(huán)節(jié)極易受到微生物的污染而導致其品質敗壞,導致其食用價值下降,貨架期相應縮短[1-2]。因此,研究鮮濕米粉中的優(yōu)勢腐敗菌并加以抑制,是當前鮮濕米粉保鮮和延長貨架期的首要問題。

目前,研究食品工業(yè)中的優(yōu)勢菌主要采用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法和分子生物學法[3-5]。傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法是通過傳統(tǒng)方法進行微生物的分離純化,再依據(jù)其菌落特征、菌體形態(tài)與生理生化等表型特征確定其微生物種類。然而,由于微生物種類繁多,菌落形態(tài)復雜多樣,僅憑其表型特征來鑒定微生物的種屬分類地位,不僅需要豐富經(jīng)驗,且工作耗時,尤其對那些生長條件特殊、形態(tài)相似的菌株,采用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法進行鑒定難度更大[6-7]。聚合酶鏈式反應(Polymerase Chain Reaction,PCR)為基礎的16S rDNA法是近年來較為先進的分子生物學方法。該法簡單快速,特異性強且重復性好,現(xiàn)已成為細菌與真菌鑒定的有效方法[8-11]。

現(xiàn)有研究[12-13]采用選擇性培養(yǎng)基研究貯藏期內濕米粉中菌相的變化,雖取得一定效果,但僅局限于傳統(tǒng)表型特征的鑒定。本文將傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法與16S rDNA分子生物學鑒定相結合,對28 ℃條件下鮮濕米粉貯藏期間的主要優(yōu)勢菌進行分離鑒定,以為鮮濕米粉的保鮮技術研究,延長其貨架期提供理論依據(jù)。

表1 濕米粉感官綜合評價標準Table 1 Sensory and comprehensive evaluation standard of wet rice noodles

表2 濕米粉中微生物指標測定方法Table 2 Detecting methods of microorganism in wet rice noodles

1 材料與方法

1.1材料與儀器

按GB 4789.1-2010[14]的采樣原則,本實驗在南昌市青山湖區(qū)某一小作坊點購買當天現(xiàn)場制作生產的鮮濕米粉,取樣后用無菌袋包裝封口,放入冰盒內,迅速運回實驗室,置于28±0.5 ℃生化培養(yǎng)箱中保溫貯藏,定期(0、1、2、3、4 d)取樣并進行各指標測定與分析;其中,從取樣到實驗展開不超過1 h。

平板計數(shù)瓊脂(PCA)、孟家拉紅、結晶紫中性紅膽鹽葡萄糖瓊脂(VRBGA)、Baird-parker平板(BP)、MRS培養(yǎng)基、營養(yǎng)瓊脂(NA)、CN瓊脂、半固體瓊脂、氧化酶試紙、過氧化氫(H2O2)試劑、革蘭氏染色液、芽孢染色液 購自廣東環(huán)凱微生物有限公司;Ezup柱式細菌基因組DNA抽提試劑盒、PCR擴增試劑盒(Taq)、溶菌酶、DNA Marker F、2xTaqMan Fast qPCR Master Mix 購自生工生物工程(上海)股份有限公司;通用引物27F(5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′)和1492R(5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′)由生工生物工程(上海)股份有限公司合成;化學試劑均為分析純。

LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠;MDF-382E(N)醫(yī)用低溫冰箱 三洋電機國際貿易有限公司;MJ-180BF霉菌培養(yǎng)箱、SPX-150-Ⅱ生化培養(yǎng)箱 上海賀德實驗設備有限公司;SW-CJ-2FD雙人潔凈工作臺、BHC-1300ⅡB2生物安全柜 蘇州安泰空氣技術有限公司;TGL-16B高速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠;ZD8801臺式回轉搖床 金壇市盛藍儀器制造有限公司;T-Gradient梯度PCR儀、Power Pack P25 T電泳儀 德國Biometra公司;Alliance 6.7凝膠成像分析系統(tǒng)凝膠成像系統(tǒng) 法國uvitec公司。

1.2實驗方法

1.2.1 感官評定 參照LS/T 3202-1993[15],并結合濕米粉特性制定濕米粉感官綜合評價標準,選取7位專業(yè)感官評定人員組成評定小組,分別采用目視法、鼻嗅法與口嘗法,對濕米粉的色澤、氣味、形態(tài)、口感進行綜合評定,結果取其平均值,評價標準見表1。

1.2.2 優(yōu)勢菌的測定 無菌操作,采用選擇性培養(yǎng)基通過稀釋平板法進行優(yōu)勢菌的測定[16-17],具體各優(yōu)勢菌群的測定方法,見表2。培養(yǎng)后所得菌落計數(shù)結果以lg(CFU/g)表示。

1.2.3 優(yōu)勢菌的分離、純化和保藏 依據(jù)Pulvirenti[18]報道,從不同選擇性的最大稀釋梯度平板上挑選典型菌落特征且占優(yōu)勢的菌落進行計數(shù)、編號,并反復進行平板劃線分離,直到菌落特征和細胞染色形態(tài)一致,即為純化菌株[19]。將已純化后的菌株分別接種斜面及制成20%甘油菌懸液管,分別于4 ℃冰箱和-80 ℃醫(yī)用低溫冰箱保存?zhèn)溆肹20]。

1.2.4 表型鑒定 挑取新鮮純培養(yǎng)的單菌落進行染色鏡檢,包括革蘭氏染色和芽孢染色,于顯微鏡油鏡下觀察并記錄細胞的個體形態(tài)、染色情況[21]。同時,進行動力、氧化酶實驗、過氧化氫(H2O2)酶實驗、葡萄糖氧化發(fā)酵實驗(O/F)和精氨酸雙水解酶等生理生化分析。

表3 PCR反應體系和擴增條件Table 3 PCR reaction system and amplification conditions

表4 鮮濕米粉在28 ℃貯藏下其感官評定結果Table 4 Sensory evaluation of fresh wet rice noodles at 28 ℃

注:a~e不同貯藏時間下,同一實驗指標的平均值±標準差之間的顯著性(p<0.05),且不同字母間代表差異顯著,相同字母間代表差異不顯著,表5同。

表5 鮮濕米粉在28 ℃貯藏下其優(yōu)勢菌測定結果Table 5 Determination of dominant bacteria in fresh wet rice noodles at 28 ℃

注:-:由于濕米粉中假單胞菌屬初始值<1 lg(CFU/g)(即未檢出),因此后續(xù)未進行該指標的測定。

1.2.5 基因型鑒定 采用16S rDNA序列分析方法對優(yōu)勢分離菌進行基因型鑒定,具體參照Packeiser H等[22]的方法并稍有改動。

DNA提取:分離菌經(jīng)純培養(yǎng)后,使用Ezup柱式細菌基因組抽提試劑盒提取DNA。

引物設計:通用引物27F和1492R由上海生物工程有限公司設計和合成[23]。

PCR擴增:參考高磊等[24]的方法并略有改動,見表3。

產物檢測:擴增產物用1%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測,點樣量為6 μL,經(jīng)溴化乙錠染色后,凝膠成像。

序列分析:待PCR擴增產物達到純化要求,將剩余產物送往上海生物工程有限公司測序。測序結果輸入RDP網(wǎng)站的Classifier數(shù)據(jù)庫中對比分析,確定分離菌的分類地位。

1.3數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 20.0處理,數(shù)據(jù)表示為平均值±標準差;對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,以p<0.05表示數(shù)據(jù)間差異顯著;用Origin 8.5作圖。

2 結果與分析

2.1鮮濕米粉在28 ℃貯藏下感官評定及優(yōu)勢菌的測定結果

由表4、表5可知,隨著貯藏時間的延長,濕米粉的感官綜合評分呈下降趨勢,而菌落總數(shù)、腸桿菌科、葡萄球菌/微球菌屬、芽孢桿菌屬、霉菌和酵母的菌落數(shù)量總體均呈增長規(guī)律。貯藏第1 d后,菌落總數(shù)已超過106CFU/g,根據(jù)DB 45/319-2007[25]中微生物指標規(guī)定菌落總數(shù)不得超過8×104CFU/g的限量要求,其貨架期不到1 d。相比鮮濕米粉的初始值,第1、2、3、4 d后的感官綜合評分降低顯著(p≤0.05),分別為52.3、21.1、4.7、0分;當鮮濕米粉在28 ℃條件下貯藏到第2 d,其感官綜合評分降低到21.1分,濕米粉有強烈的酸味和臭味、表面有少許發(fā)黃、霉變、出現(xiàn)短條、靜置有糊狀滲濾液等明顯腐敗變質跡象,已達到感官的不可接受程度。通過比較各優(yōu)勢菌群數(shù)量可以發(fā)現(xiàn),細菌是導致鮮濕米粉腐敗變質的主要因素,這主要是由于濕米粉含水量較高,營養(yǎng)豐富,在適宜環(huán)境條件下,濕米粉中優(yōu)勢腐敗菌群生長較快,最終導致樣品的貨架期較短。因此,通過感官綜合評分和腐敗菌的測定結果可知,選擇濕米粉貯藏2 d后的菌落平板進行后續(xù)優(yōu)勢菌的分離鑒定研究。

表6 分離菌株的表型特征實驗結果Table 6 Results of phenotypic characteristics of isolates

2.2優(yōu)勢菌表型鑒定結果

無菌操作,選取28 ℃條件下貯藏2 d后變質的濕米粉所測定的不同選擇性平板上菌落,按照典型菌落特征和在數(shù)量上占優(yōu)勢的單菌落為原則,共挑選28株分離菌,分別進行表型特征鑒定。

根據(jù)《細菌伯杰氏鑒定手冊》和M.H.Brown[26-27],由表6可知,分離菌經(jīng)該形態(tài)學觀察和常規(guī)生理生化等表型鑒定后,鮮濕米粉中的優(yōu)勢菌為乳酸菌、腸桿菌科、芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬、不動桿菌屬以及莫拉氏菌屬,這與前人[12]指出的濕米粉中主要微生物為乳酸菌、腸桿菌科、葡萄球菌、酵母菌、霉菌的結論大體一致。結合表5發(fā)現(xiàn),腸桿菌科在菌落總數(shù)的數(shù)量上最多,是導致鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌,這與柳鑫等[12]研究表明乳酸菌是導致濕米粉腐敗本質的主要優(yōu)勢腐敗菌有所差異;與陳志瑜[13]的研究結果有芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬、霉菌屬為主要微生物也有所不同。分析原因可能:一是因地域、環(huán)境各異而選擇的濕米粉試材,結果使得菌相種類分布有所不同,二是測定濕米粉中優(yōu)勢腐敗菌所選擇的培養(yǎng)基以及實驗方法不同,結果導致優(yōu)勢腐敗菌的種屬也不一樣;三是由于菌相之間存在拮抗作用或者代謝產物(如細菌素等抑菌性物質)對其他菌相產生了抑制作用,導致有的優(yōu)勢菌沒有檢測出來。

2.3優(yōu)勢菌基因型鑒定結果

將提取好的分離菌DNA經(jīng)PCR擴增、1%瓊脂糖凝膠電泳檢測、EB染色、凝膠成像儀成像拍照后,結果如圖1所示,可清晰看到條帶且分子量大小約為1500 bp左右,無拖尾現(xiàn)象,滿足測序要求,說明本實驗的DNA提取質量和濃度以及PCR擴增條件是合適的。

表7 分離菌株的分類地位Table 7 Taxonomic status of isolates

圖1 部分PCR產物的瓊脂糖凝膠電泳圖譜Fig.1 Electrophoresis of PCR amplified products

將分離菌測序所得的16S rDNA 堿基序列輸入RDP網(wǎng)站的Classifier數(shù)據(jù)庫中對比分析,可知分離菌的界、門、綱、目、科、屬分類地位。如表7所示,28 ℃條件貯藏2 d的鮮濕米粉中的28株分離菌,經(jīng)16S rDNA基因型鑒定:P1、P2、P3、P5、P6、q4、D2、D3、D4為腸桿菌屬,P4、P7為不動桿菌屬,P8、P9為泛菌屬,P10為莫拉氏菌屬,q1、D1、D5、D6、D7為克雷伯氏菌屬,Y1、R3為芽孢桿菌屬,R1、R2、R4為明串珠菌屬,R5、R6為乳球菌屬,q2、q3為葡萄球菌屬,這與傳統(tǒng)表型特征鑒定結果大致相同,但有所差異;其中,利用16S rDNA序列分析技術對28株分離菌的鑒定結果不僅都達到了微生物屬水平,而且可追溯和查詢到每株菌的界、門、綱、目、科、屬分類地位,而利用傳統(tǒng)表型鑒定法只能初步鑒定到微生物的科屬地位。另外,結合表5可以發(fā)現(xiàn),腸桿菌屬在菌落總數(shù)的數(shù)量上占優(yōu)勢,因此,腸桿菌屬是造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。

2.4 28 ℃條件下鮮濕米粉貯藏期間優(yōu)勢菌變化情況

由圖2中可以看出,28 ℃條件下的鮮濕米粉在貯藏期間受到不同腐敗菌的影響,主要包括乳酸菌、腸桿菌科、芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬以及少量的霉菌和酵母。隨貯藏時間的延長,到達第4 d后,腐敗菌菌相逐漸單一,葡萄球菌屬、霉菌和酵母逐漸消失分別為0.2%、0,腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬在菌相中占主導地位,分別為51.3%、24.3%、24.2%,成為優(yōu)勢菌,并且腸桿菌科占所有菌相的大部分,是造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。而柳鑫等[12]研究表明鮮濕米粉在30 ℃貯藏過程中乳酸菌是其腐敗變質的優(yōu)勢腐敗菌,這造成的差異可能是由于不同的生產加工條件,如生產加工的衛(wèi)生環(huán)境、加工原料受到的污染程度等都有可能造成濕米粉中微生物的種類和數(shù)量產生差異。

圖2 28 ℃條件下鮮濕米粉貯藏期間中優(yōu)勢菌變化Fig.2 Changes in fresh wet rice noodle of the dominant bacteria during 28 ℃ storage over time

3 討論

本實驗應用傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)法研究28 ℃條件下貯藏期間(0~4 d)鮮濕米粉中優(yōu)勢腐敗菌,分別測定了菌落總數(shù)、腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬、葡萄球菌屬、霉菌和酵母和假單胞菌屬,并觀察了其感官品質的變化,結果發(fā)現(xiàn),鮮濕米粉中菌落總數(shù)初始值未超過限量要求,貯藏1 d后其菌落總數(shù)超過限量要求,而感官貯藏2 d后才出現(xiàn)明顯的腐敗變質跡象,結果表明,鮮濕米粉28 ℃條件下貯藏的貨架期不到1 d。同時,從微生物角度能更好地解析鮮濕米粉品質的好壞。因此,通過微生物角度可以提前揭示鮮濕米粉品質劣變情況,從而達到“先知先覺”并提前預防的效果。

為了解鮮濕米粉中的優(yōu)勢菌,本實驗對28株分離菌進行傳統(tǒng)表型特征發(fā)現(xiàn),腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬在整個貯藏期內占主導地位,成為優(yōu)勢菌,并且腸桿菌科占所有菌相的大部分,成為導致鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。經(jīng)進一步16S rDNA基因型鑒定,不僅得到了28株分離菌的界、門、綱、目、科、屬分類地位,而且發(fā)現(xiàn)腸桿菌屬在菌落總數(shù)的數(shù)量上占優(yōu)勢,成為造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌;結果表明,傳統(tǒng)表型鑒定和16S rDNA基因型鑒定結果大體一致,兩者相輔相成,相互印證,但16S rDNA序列分析技術更為簡便、快速、準確地鑒定微生物屬水平,而傳統(tǒng)表型特征只能部分鑒定到屬水平。

本實驗的方法操作可行,但對實驗過程的操作,應減少不必要的誤差。主要包括:挑取優(yōu)勢菌落時,應挑取在數(shù)量上占優(yōu)勢的典型菌落用于后續(xù)實驗研究;不同微生物指標的測定結果應對具有典型菌落特征的菌落進行計數(shù);分離菌應反復分離純化經(jīng)鏡檢染色結果一致后,方可用于生理生化和分子生物學的實驗研究;提取分離菌的DNA時,對于一些難消解的細胞,尤其是革蘭氏陽性菌,其水浴過程中可能需要延長水浴時間或提高溫度,才能獲得一定濃度和質量要求的DNA;在PCR擴增過程中,應在潔凈的冰浴條件下進行,嚴格控制好環(huán)境的溫度和衛(wèi)生,以免對實驗結果造成影響。此外,由于一些難培養(yǎng)、對營養(yǎng)要求較高的優(yōu)勢菌,結果可能存在一定的局限性。

4 結論

鮮濕米粉在28 ℃條件下貯藏1 d后菌落總數(shù)超過限量要求,2 d后感官出現(xiàn)明顯腐敗變質;對2 d后鮮濕米粉中優(yōu)勢菌進行分離和鑒定,經(jīng)表型特征鑒定表明,腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬是導致鮮濕米粉腐敗變質的優(yōu)勢菌群,經(jīng)16S rDNA基因型鑒定表明,腸桿菌屬是造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。此外,隨著貯藏時間的延長,菌相逐漸單一,葡萄球菌屬、霉菌和酵母逐漸消失,腸桿菌科、乳酸菌、芽孢桿菌屬在菌相中占主導地位成為優(yōu)勢菌,并且腸桿菌科占所有菌相的51.3%,是造成鮮濕米粉腐敗變質的主要優(yōu)勢菌。

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Dominantbacteriainfreshwetricenoodleduringstorageat28℃byphenotypeandgenotype

HUANGYong-ping1,2,HUANGZhan-wang1,*,WANLiang2,WANGSu-zhen1,CHENJia-ni1,YANGDing-chao3,ZHOUMing1

The dominant bacteria in fresh wet rice noodle during storage at 28 ℃ were isolated and identified by traditional microbial culture and 16S rDNA. The results showed that the total number of colonies exceeded the acceptance limits at day 1,indicating obvious spoilage of the wet rice noodle after 2 days. The dominant bacteria wereEnterobacteriaceae,Lactobacillus,andBacillussp. by phenotypic characterization,andEnterobactersp. were the main dominant spoilage bacteria by genotype identification. With the extension of storage time,Enterobacteriaceaeaccounted for 51.3% of all the bacteria,which was primarily responsible for the spoilage of fresh wet rice noodles.

fresh wet rice noodle;dominant bacteria;16S rDNA;Enterobactersp.

2017-02-15

黃永平(1988-),男,碩士研究生,研究方向:食品微生物,E-mail:349299456@qq.com。

*通訊作者:黃占旺(1964-),男,學士,教授,研究方向:食品微生物,E-mail:huangzw@163.com。

國家自然科學基金地區(qū)科學基金項目(31160337)。

(1.Jiangxi Key Laboratory of Natural Product and Functional Food,College of Food Science and Engineering,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China;2.Nanchang Institute for Food and Drug Control;Nanchang 330038,China;3.College of Landscape and Art,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China)

TS210.1

:A

:1002-0306(2017)17-0099-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.020

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華人時刊(2020年13期)2020-09-25 08:21:30
矮的優(yōu)勢
趣味(語文)(2020年3期)2020-07-27 01:42:46
老父親的優(yōu)勢
畫與話
發(fā)揚優(yōu)勢 有所作為
談“五老”的五大特殊優(yōu)勢
中國火炬(2014年11期)2014-07-25 10:31:58
第二優(yōu)勢
中國體育(2004年3期)2004-11-11 08:53:02
從優(yōu)勢到勝勢
棋藝(2001年19期)2001-11-25 19:55:34
從優(yōu)勢到勝勢
棋藝(2001年23期)2001-01-06 19:08:36
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