開菲爾粒生物膜微生物多樣性及其成膜特性研究.pdf

1、開菲爾粒是一種天然發(fā)酵劑，其粒的形成機(jī)制一直是科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，從生物膜的角度出發(fā)分析其粒的形成機(jī)制是新的研究方向，但目前對(duì)開菲爾粒生物膜的研究較少，因此本實(shí)驗(yàn)對(duì)開菲爾粒生物膜的形成、膜上微生物多樣性及膜的增長進(jìn)行研究，以期為揭示開菲爾粒的形成過程、建立人工合成開菲爾粒的方法提供理論依據(jù)。
　　對(duì)比研究了青海民間和東北民間開菲爾粒的宏觀及微觀結(jié)構(gòu)、增殖率、發(fā)酵特性、開菲爾多糖的產(chǎn)量及開菲爾粒生物膜形成的區(qū)別。與東北民間的開菲爾粒

2、相比，青海民間的粒在宏觀和微觀結(jié)構(gòu)上更緊密，開菲爾粒增殖率、開菲爾多糖產(chǎn)量均顯著高于東北民間的粒(P<0.05)；發(fā)酵過程中氧化還原電位變化利于好氧菌、兼性厭氧菌及厭氧菌的生長，發(fā)酵至70h時(shí)pH顯著高于東北民間的粒(P<0.05)。通過生物膜形成指數(shù)和活菌計(jì)數(shù)法確定兩種開菲爾粒生物膜形成的最佳時(shí)間均為3d，此時(shí)都形成了具有明顯三維空間的膜結(jié)構(gòu)，由以上結(jié)果確定青海民間開菲爾粒為研究對(duì)象。用激光共聚焦顯微鏡對(duì)青海民間開菲爾粒生物膜的形成過

3、程進(jìn)行觀察，在生物膜形成過程中蛋白質(zhì)含量無明顯變化，多糖含量明顯增加；膜上總菌數(shù)增加，活菌數(shù)在第3d時(shí)達(dá)到最大。
　　利用高通量法對(duì)青海民間天然粒和開菲爾粒生物膜上基因組測序，以天然粒為對(duì)照，對(duì)比開菲爾粒生物膜上微生物的多樣性，細(xì)菌門水平物種分析表明開菲爾粒生物膜上細(xì)菌主要有2種，原粒中主要有5種；真菌門水平上開菲爾粒生物膜上真菌主要有1種，原粒中主要有4種。細(xì)菌屬水平物種分析表明開菲爾粒生物膜上細(xì)菌主要有6種，原粒中主要有12種

4、；真菌屬水平物種分析表明開菲爾粒生物膜上真菌主要有2種，原粒中真菌主要有7種；除上述鑒定出的菌屬外，開菲爾粒生物膜和原粒中均還含有不可培養(yǎng)和不可鑒定的菌種。采用傳統(tǒng)劃線分離法從開菲爾粒生物膜上分離出了6種菌：Kluyveromyces marxianus、Lactococcus lactis、Leuconostoc mesenteroides、Lactobacilluskefiri、Lactobacillus sunkii及Acetob

5、acter orientalis。對(duì)6種菌的疏水性、zeta電位、自聚集能力、共聚集能力及生物膜成膜性進(jìn)行研究表明，所分離的乳酸菌中菌體疏水性越強(qiáng)、zeta電位值越低菌體自聚集及生物膜形成指數(shù)越高，而Acetobacter orientalis和Kluyveromyces marxianus的疏水性及zeta電位與菌體自聚集和生物形成指數(shù)無明顯規(guī)律；共培養(yǎng)時(shí)菌體的共聚集和生物膜形成指數(shù)均高于單獨(dú)培養(yǎng)，6種菌體共培養(yǎng)時(shí)生物膜形成指數(shù)高于乳

6、酸菌分別與酵母菌和醋酸菌共培養(yǎng)，但仍低于開菲爾粒生物膜形成指數(shù)，說明開菲爾粒生物膜上未被分離出的菌種可能對(duì)開菲爾粒生物膜的形成起著重要的作用。
　　研究了添加外源物質(zhì)對(duì)開菲爾粒生物膜增長的影響，確定了生物膜增長的最優(yōu)條件是CaCl2的濃度為1.61％、酪蛋白的濃度為2.26%、乳糖的濃度為5.55%，此時(shí)生物膜形成指數(shù)為2.55±0.06，比對(duì)照組增加了66.24%，模型具有97.70%的準(zhǔn)確性，生物膜上活菌數(shù)為(11.60±0.