基因和蛋白质研究 开放获取

抽象的

植物乳桿菌發酵乳清蛋白汁中α-氨基丁酸的生產

Fatemeh Zarei、Leila Nateghi、Mohamad Reza Eshaghi、Maryam Ebrahimi Taj Abadi、Nazila Ghorban Hosseini 和 Maryam Zarei

益生菌是屬於乳酸菌（LAB）群的微生物，適量使用可以改善人類和動物的健康。然而，益生菌只有駐留在胃腸道中才能發揮作用。從自然資源中鑑定和分離微生物是尋找比常用物種具有更多功能活性的細菌物種的有效方法。一方面，由於伊朗廣泛的遺傳多樣性，另一方面，益生菌進口到該國，應研究本土益生菌菌株及其工業應用。在伊朗，乳酸菌之前是從伊朗西部的乳製品中提取的；主要屬於副乾酪乳桿菌（L.）、植物乳桿菌（L. plantarum）和乳酸片球菌（P.）。一般來說，具有益生菌特性的乳酸菌主要用於各種發酵食品，特別是乳製品。基於 LAB 合成 γ-氨基丁酸 (GABA) 的能力，篩選 LAB 可以為富含 GABA 的乳製品開闢新視野。 GABA為一種非蛋白質胺基酸（AA），化學式為C4H9NO2，分子量為103.12 g mol-1。 1950年，研究顯示哺乳動物的中樞神經系統（CNS）釋放大量的GABA（近1 mg ml-1）。該試劑是由粒線體中谷氨酸脫羧酶 (GAD) 的活性透過 L-谷氨酸在吡哆醛-5'-磷酸輔酶存在下不可逆脫羧而產生的。 GABA 的生物學功能包括降低人體血壓、利尿作用、睡眠調節、緩解失眠和憂鬱、抑制自體免疫反應、治療慢性酒精相關疾病、減輕壓力和刺激免疫細胞。因此，GABA 作為一種在食品和藥品中具有潛在治癒特性的功能性生物活性劑受到了廣泛關注。天然 GABA 首次在馬鈴薯中被發現，並在多種馬鈴薯中發現少量
。
農產品，如大麥、玉米、穀物、水果和蔬菜，包括菠菜、綠花椰菜、番茄、蘋果和葡萄。在已開發國家，GABA被用作健康AA。此外，它作為各種食品和非處方藥中的額外補充劑而廣受歡迎，用於治療睡眠障礙和壓力等多種症狀。相對而言，健康個體服用 GABA 補充劑（最多 18 克，持續 4 天）或 120 毫克（持續 12 個月）的研究顯示出積極的結果。如今，由於其顯著的健康益處，含有 GABA 的功能性食品的使用在全球範圍內不斷增加。不同的 LAB 菌株生產 GABA 的能力各不相同。然而，碳源、谷氨酸濃度、發酵時間、輔酶5-磷酸吡哆醛、溫度和pH等因素會影響GABA的產生。在這些因素中，谷氨酸濃度、發酵時間、溫度和pH是所有細菌物種中最重要的因素。利用高LAB含量的產品合成GABA，為生產富含GABA的產品開創了新的願景。據作者所知，尚未進行使用從伊朗西部當地乳製品中提取的益生菌開發功能性產品的研究。因此，本研究的主要目的是優化培養基並研究使用 De Man、Rogosa 和 Sharpe (MRS) 肉湯和乳清蛋白兩種培養基從伊朗乳製品中提取的益生菌生產細菌 GABA 的潛力。
材料與方法：將 108 植物乳桿菌注射到含有香蕉和草莓濃縮物並添加 250 mM 谷氨酸的乳清蛋白汁中。
在4°C 和 25°C 下對處理的活力、pH 值、GABA 產量和感官評估進行了 30 天的評估。含有香蕉濃縮物的乳清飲料在 25°C 保存 30 天后，GABA 產量最高（195.5 ppm）、益生菌活力（8.01 log10 cfu/ml）和 pH（3.81）。接受分數沒有顯著差異（p>0.05）。
結論與意義：總而言之，本研究的目的是評估從伊朗西部當地乳製品中提取的三種益生菌在乳清蛋白和 MRS 肉湯兩種培養基中的潛在 GABA 產量。在三個研究菌株中，植物乳桿菌在 MRS 肉湯中顯示出最高的 GABA 生產潛力（115.24 mg kg-1）。增加 L
產生的 GABA 量。
對植物培養基的pH（4-6）、溫度（30-50℃）、時間（12-72 h）、谷氨酸濃度（25-250 mM）等條件進行了最佳化。植物乳桿菌具有可行的功能，可以在含有香蕉和草莓濃縮物的乳清飲料中產生 GABA，不會對飲料的感官特性產生不良影響。以益生菌為基礎的 GABA 飲料可以作為開發功能性產品和促進消費者健康的積極一步。