抗氧化乳酸菌L4的SOD活性及其发酵乳的抗氧化作用
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表1乳酸菌L3和L4无细胞提取物的抗氧化活性(n=3,X±SD)
抗氧化活性
DPPH自由基清除率/%脂质过氧化抑制率/%超氧自由基清除率/%羟自由基清除率/%对Fe2+螯合
还原活性(L-半胱氨酸)/μmol・L-1乳酸菌L3
50.171.814.983.5
(54.3±2.1)×10-6
(200.0±3.6)
乳酸菌L4
48.175.287.045.7
(41.3±1.9)×10-6(187±2.3)
0引言
正常情况下,
体内自由基的产生和清除是平衡
的,一旦体内自由基代谢失衡,就会导致细胞损伤并引发一些疾病,如糖尿病、高血压、关节炎、心血管疾病、癌症等[1-3]。
这时外加一些抗氧化物质对协助体内氧代谢的平衡是很有帮助的。
国内外对乳酸菌抗氧化活性的研究较少。
在体外实验中,Lin等[4]研究发现嗜酸乳杆菌与长双歧杆菌的无细胞提取物对亚油酸过氧化反应有抑制作用;Kullisaar等[5]利用人体实验报道了发酵乳杆菌ME-3在具有抗氧化活性;Yang[6]等的研究证明,与发酵前相比,乳酸菌发酵豆奶的还原活性及清除DPPH自由基的能力明显提高。
在前期的研究中,已经从30株乳酸菌中筛选到了
抗氧化活性相对较高的乳酸菌L3和L4,发现它们的无细胞提取物有清除氧自由基,抑制亚油酸过氧化作用
等[2],见表1。
本研究进一步对这2株乳酸菌的抗氧化活性物质进行分析,
利用PCR技术鉴定了乳酸菌L4的超氧化
物歧化酶(Superoxidedismutase,SOD)基因及其表达,并对其发酵乳的抗氧化作用,如还原活性,螯合
Fe2+作用,清除DPPH自由基作用进行了分析,以期对
抗氧化乳酸菌L4的SOD 活性及其发酵乳的抗氧化作用
张江巍,曹郁生,刘晓华,徐波
(南昌大学中德联合研究院食品科学教育部重点实验室,江西南昌330047)
摘
要:从30株乳酸菌中筛选出的抗氧化活性相对较高的乳酸菌L3和L4进行实验,发现乳酸菌L4的抗H2O2的能力明显要高于乳酸菌L3
和保加利亚乳杆菌。
并检测到乳酸菌L4无细胞提取物SOD活性为(73.70±1.77)U/mg。
但未检测到乳酸菌L3和L4具有GSH-Px活性。
利用PCR技术扩增了乳酸菌L4的SOD基因,通过DNA序列测定,发现乳酸菌L4的SOD基因与E.coli的Mn-SOD基因有高度的同源性。
并发现乳酸菌L4发酵乳的还原活性和螯合Fe2+作用均明显高于未发酵乳。
关键词:乳酸菌;超氧化物歧化酶;发酵乳;抗氧化中图分类号:Q936
文献标识码:A
文章编号:1001-2230(2006)11-0012-04
SODActivityoflacticacidbacteriaL4andtheantioxidationofitsfermentedmilk
ZHANGJiang-wei,CAOYu-sheng,LIUXiao-hua,XUBo
(Sino-GermanJointResearchInstitute,NanchangUniversityTheKeyLaboratoryofFoodScienceofMinistryofEducation,Nanchang330047,China)
Abstract:ThisstudywasaimedatlacticacidbacteriastrainL3andL4thatdisplayedexcellentantioxidativeactivitiesamong30lacticacidbacteria.StrainL4waslesssensitivetoH2O2thanothers.Thesuperoxidedismutaseactivitywasfoundinthecell-freeextractsofL4(73.70±1.77U/mgprotein),buttheglutathioneperoxidasewasnotfoundinL3andL4.TheSODgenewasamplifiedwithPCRfromthegenomicDNAofL4,andthePCRproductwassequencedandcomparedwiththesequenceofSODgeneinGenebank.TheresultindicatedthatthesequencesofSODgenefromL4ishighlyhomologywiththesequencesofMn-SODgeneofE.coli(98%).ThemilkfermentedbyL4demonstratedbetterFe2+chelatingabilityandreducingactivitythanunfermentedmilk.Keywords:lacticacidbacteria;superoxidedismutase;fermentedmilk;antioxidative
收稿日期:2006-04-19
作者简介:张江巍(1981-),男,硕士研究生,研究方向为食品生物技术。
www.chinadairy.netrpgy@chinajournal.net.cn
中国乳品工业
ResearchPapers研究报告
乳酸菌抗氧化的机制及其在发酵乳中的作用进行初步的探讨。
1材料和方法
1.1材料
1.1.1菌种及培养基
乳酸菌L3和L4为实验室保藏菌株,嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus),保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)菌株,MRS培养基。
1.1.2试剂
DPPH自由基和L-半胱氨酸,SOD和GSH-Px检测试剂盒,Taq酶和dNTPs,CTAB,DNA纯化试剂盒,FeSO4,O-菲罗啉及其他试剂均为分析纯试剂。
1.2主要仪器
紫外可见分光光度计,3K18高速冷冻离心机,超声波破碎机,超纯水系统,2700PCR仪,全自动灭菌锅,FR-2000凝胶成相系统,培养箱等。
1.3方法
1.3.1乳酸菌对H2O2的敏感性[7]
乳酸菌L3和L4采用液体MRS培养基,37℃静置培养24h,离心收集菌体,悬浮于PBS中,其中分别含有0,2×10-3,3×10-3,5×10-3,1×10-2的H2O2,37℃处理1min,再用质量浓度为0.2g/L的H2O2酶处理,然后用PBS梯度稀释,涂布于MRS固体培养基上,37℃培养48h,然后计数并计算其存活率。
其中以抗氧化活性较低的保加利亚乳杆菌作为对照菌。
1.3.2乳酸菌无细胞提取物的制备
参考文献[2],以考马斯亮兰法测定蛋白质量分数。
1.3.3乳酸菌抗氧化活性物质的检测
超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性用试剂盒检测。
1.3.4PCR技术鉴定乳酸菌L4的SOD基因
(1)乳酸菌L4基因组DNA的提取。
-基因组DNA的提取采用CTAB法,参考文献[8]中的方法进行。
1%的琼脂糖凝胶电泳检测。
(2)引物设计与合成。
-从GenBank数据库中查出乳酸菌SOD基因序列,进行同源性分析,依据保守序列,设计并合成一对引物
PSOD1:5′CCAGATCTTTCCTACGCTTACGATGCTTTG3′
PSOD2:5′ACGGTATTTTAGGTAGTAAGCATGTTCCCA3′
(3)PCR扩增。
扩增按照常规进行PCR。
扩增条件:94℃预变性5min,94℃变性1min,52℃退火2min,-72℃延伸1min,72℃终延伸10min。
30个循环。
PCR完毕后用1%的琼脂糖凝胶电泳检测。
(4)PCR扩增产物的序列测定及同源性分析。
PCR扩增产物经DNA回收纯化试剂盒纯化后送上海生工公司进行DNA序列测定,测序结果用NCBI的BLAST工具进行同源性检索分析。
1.3.5发酵乳抗氧化活性的测定
(1)发酵乳对DPPH自由基的清除能力
参考文献[9]中的方法进行。
1mL的样品,加入1mL的DPPH甲醇溶液(0.2mmol/L),室温反应30min后,用三氯甲烷抽提,抽提后加入同体积的甲醇后,于517nm测吸光度。
其中去离子水作为空白。
(2)发酵乳的还原活性参考文献[10]中的方法进行测定。
(3)发酵乳对Fe2+螯合作用能力参考文献[10]中的方法进行测定。
2结果与讨论
2.1乳酸菌对H2O2的敏感性
H2O2是一种强的氧化剂,本研究测定了在不同浓度的H2O2中乳酸菌L3,L4和保加利亚乳杆菌的存活率。
从图1可以看出,当用2×10-3的H2O2处理后,乳酸菌L3,乳酸菌L4和保加利亚乳杆菌的存活率分别为40%,70%和20%;当用1×10-2的H2O2处理后,乳酸菌L3和保加利亚乳杆菌的存活率几乎为0,乳酸菌L4的存活率为3.6%。
图1不同乳酸菌对过氧化氢敏感性实验
2.2乳酸菌抗氧化活性物质的检测
本研究在测定SOD活性时,定义每毫克蛋白在1mL反应液中SOD抑制率达50%时所对应的SOD量为一个SOD活力单位。
由表2可以看出,乳酸菌L3的SOD活性为(2.42±0.92)U/mg,而乳酸菌L4的SOD活性为(73.70±1.77)U/mg。
但未检测到乳酸菌L3和L4具有GSH-Px活性。
本研究已经检测到乳酸菌L4有高SOD活性。
常规方法检测SOD酶分型需要一些抑制剂,如氰化钾SOD活性
GSH-Px活性
乳酸菌L3
2.42±0.92
未检测到
乳酸菌L4
73.70±1.77
未检测到
表2乳酸菌L3和L4抗氧化活性物质的检测(n=3,X±SD)U/mg
(KCN)。
这里采用PCR法,目的是对乳酸菌L4的SOD基因进行分析鉴定,并与其他细菌SOD基因进行比较。
比较了几种方法提取乳酸菌L4的基因组DNA,结果表明,用CTAB法效果最好,在1%的琼脂糖凝胶电泳图中可以看到乳酸菌L4基因组DNA清晰的条带(图2)。
然后以乳酸菌L4基因组DNA作为模板进行PCR扩增,扩增出一条DNA片段,大小为496bp,与预计大小一致,见图3。
泳道M:λ-HindⅢmarker;泳道1:基因组DNA
图2乳酸菌L4基因组DNA电泳图
泳道M:DL2000marker;泳道1:PCRproduct
图3PCR法检测乳酸菌L4的SOD基因电泳图
PCR扩增产物经试剂盒纯化后进行DNA序列测定,用BLAST工具进行同源性检索分析,发现乳酸菌L4的SOD基因与E.coli的Mn-SOD基因的一致性达98%,Takeda等克隆并表达了此E.coli的Mn-SOD基因[11]。
见表3。
2.3发酵乳抗氧化作用的测定
图4为8种乳及乳制品对DPPH自由基的清除作用的比较结果。
从图4中可以看出,市售品牌酸奶对DPPH自由基的清除作用要略高于乳酸菌L3和L4发酵乳,其中品牌3酸奶的清除率为58%,而用乳酸菌L3和L4各50%(体积分数)混合发酵乳的清除率为56%,比用单菌株发酵乳的清除率要略高。
而未发酵纯牛奶对DPPH的清除率却为最高73%。
图48种乳及乳制品对DPPH自由基的清除作用的比较
图4中,A为市售品牌纯牛奶,B为市售品牌酸奶1,C为市售品牌酸奶2,D为市售品牌酸奶3,E为乳酸菌L4发酵乳,F为乳酸菌L3发酵乳,G为乳酸菌L3和L4各50%(体积分数)混合发酵乳,H为嗜酸乳杆菌发酵乳,下同。
图5为8种乳及乳制品还原活性的比较结果。
由图5中可以看出,乳酸菌L4发酵乳的还原活性为最高,相当于120μmol/L的L-半胱氨酸,市售的3种酸奶的还原活性均较低。
而乳酸菌L3和L4各50%(体积分数)混合发酵乳的还原活性比乳酸菌L3发酵乳的还原活性略高。
但未发酵纯牛奶还原活性为最低,相当于35μmol/L的L-半胱氨酸。
图6为8种乳及乳制品对Fe2+螯合作用能力的比较。
由图6中可以看出,乳酸菌L4发酵乳对Fe2+螯合作用为最高,螯合率为60.1%,明显高于其他乳及乳制品对Fe2+的螯合能力,而未发酵纯牛奶对Fe2+的螯合率为4.8%,品牌2酸奶的螯合率为最低的4.1%。
图58种乳及乳制品还原活性的比较结果
图68种乳及乳制品对Fe2+螯合作用能力的比较
表3乳酸菌L4的SOD基因测序分析结果
GenBank登录号
X03951
M94879
U20645相似性/%
98
97
88
具有高度相似性的基因
E.coliMn-SOD基因
E.coliMn-SOD基因
SalmonellatyphimuriumMn-SOD基因
研究报告ResearchPapers
ResearchPapers研究报告
3结论
(1)乳酸菌L4的抗H2O2的能力明显要高于乳酸菌L3和保加利亚乳杆菌。
检测到乳酸菌L4无细胞提取物SOD活性为(73.70±1.77)U/mg。
但未检测到乳酸菌L3和L4具有GSH-Px活性。
(2)通过PCR技术扩增了乳酸菌L4的SOD基因,通过测序比对分析,发现乳酸菌L4的SOD基因与Mn-SOD基因有高度的同源性。
(3)乳酸菌L4发酵乳的还原活性和螯合Fe2+作用均明显高于未发酵纯牛奶,但市售的3种酸奶的还原活性和螯合Fe2+作用都很低,而纯牛奶对DPPH的清除率最高,是否与牛奶中天然的抗氧化物质有关,尚需进一步的研究。
参考文献:
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