乳杆菌产γ-氨基丁酸能力分析及其发酵乳改善睡眠效果评价

论文摘要

由于生活压力的增加与各种疾病的影响,失眠已成为一个严重的健康问题并长期困扰着人们。虽然目前治疗失眠的药物种类很多,但均存在着不同程度的副作用。所以通过膳食疗法辅助改善睡眠具有广阔的应用前景。现有报道部分乳杆菌具有改善睡眠的作用,作为其代谢产物之一的γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）也对镇静安神、改善睡眠有着良好效果。但是利用产GABA乳杆菌改善睡眠的报道相对较少。因此本研究对具有产GABA能力的乳杆菌株进行了筛选,探究了不同乳杆菌GABA的产量与其谷氨酸脱羧酶（glutamate decarboxylase,GAD）系统关键基因表达的相关性。利用上述菌株开发了富含GABA的发酵乳并对其生产过程进行了工艺优化。最后通过动物实验对乳杆菌及其GABA发酵乳的改善睡眠效果进行了功能评价。主要研究结果如下:首先利用高效液相色谱对68株乳杆菌产GABA能力进行了分析,最终筛选得到了14株产GABA的乳杆菌株。其中GABA产量最高的菌株为短乳杆菌DL1-11,产量为5072±280 mg/L。结合本研究GABA产量、基因组学调查和GAD系统基因扩增结果发现,产GABA的菌株在短乳杆菌、植物乳杆菌中分布较多。因此两个种属作为产GABA菌株的主要筛选对象,通过qRT-PCR研究短乳杆菌和植物乳杆菌在不同生长时期GAD相关基因的转录情况,结果表明短乳杆菌的gadB和gadC的表达量变化情况相似且在对数后期或稳定前期达到高峰,推测本研究中的短乳杆菌高产GABA可能与其gadB和gadC的高表达有关。植物乳杆菌的gadB的表达变化情况与短乳杆菌相类似,但是其GABA产量和gadB的表达量之间相关性较弱,可能存在其他因素的影响。将14株产GABA的乳杆菌菌株与市售保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌在牛奶中进行混菌发酵,以筛选出适合制作富含GABA益生菌发酵乳的菌株,选取得到最高GABA含量发酵乳的短乳杆菌DL1-11进行发酵工艺优化。考察了L-谷氨酸钠添加量、发酵温度和发酵时间对发酵乳GABA含量和感官的影响,得到最优发酵条件为:0.10%的L-谷氨酸钠为最优添加量,发酵温度为37°C,发酵时间为9 h,在此条件下,发酵乳的感官评分为7.67±1.00分,GABA含量可达到84.10±2.68 mg/100 g。通过旷场实验和高架十字迷宫实验评价短乳杆菌DL1-11及其发酵乳缓解焦虑的效果。发现短乳杆菌DL1-11、高剂量GABA发酵乳显著增加了小鼠进入中央区域的频率和小鼠在旷场中央区域停留的时间。高剂量GABA发酵乳显著增加了小鼠在开臂停留时间和进入开臂的次数的百分比,而给予短乳杆菌DL1-11后,小鼠进入开臂的次数和空白组小鼠相比也有显著性增加。证明短乳杆菌DL1-11及GABA发酵乳均具有缓解焦虑的效果。通过戊巴比妥钠诱导的睡眠实验评价短乳杆菌DL1-11及GABA发酵乳改善睡眠的效果。在改善睡眠的动物试验中,短乳杆菌DL1-11、高剂量GABA发酵乳能够显著延长戊巴比妥钠诱导的睡眠持续时间、缩短巴比妥钠诱导的睡眠潜伏期且无直接催眠效果。证明短乳杆菌DL1-11及其GABA发酵乳具有改善睡眠的效果。测定小鼠粪便菌群后发现,短乳杆菌DL1-11及其GABA发酵乳均显著影响了小鼠肠道菌群。表现为属水平上的Ruminococcus、Adlercreutzia和Allobaculum显著增加。而在灌胃高剂量GABA发酵乳后,小鼠肠道中SCFAs总含量显著上升,其中丁酸、异丁酸、戊酸含量显著高于空白组,证明短乳杆菌DL1-11及其GABA发酵乳有助于调节肠道菌群。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 失眠及其治疗
•     1.1.1 失眠的流行病学
•     1.1.2 失眠的病因
•     1.1.3 失眠的治疗
•   1.2 益生菌及γ-氨基丁酸改善睡眠研究进展
•     1.2.1 益生菌改善睡眠研究进展
•     1.2.2 γ-氨基丁酸改善睡眠研究进展
•     1.2.3 乳杆菌产γ-氨基丁酸机制及筛选现状
•     1.2.4 γ-氨基丁酸产品开发现状
•   1.3 立题依据及主要研究内容
•     1.3.1 立题依据
•     1.3.2 主要研究内容
• 2 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 菌株
•     2.1.2 培养基配方
•     2.1.3 实验动物
•     2.1.4 主要试剂
•     2.1.5 主要仪器与设备
•   2.2 试验方法
•     2.2.1 菌株的活化与培养
•     2.2.2 发酵液中GABA的测定
•     2.2.3 基因组DNA的提取
•     2.2.4 GAD系统相关基因序列扩增
•     2.2.5 GAD相关基因转录分析
•     2.2.6 富含GABA益生菌发酵乳发酵流程
•     2.2.7 发酵乳的活菌数、pH、滴定酸度及GABA检测方法
•     2.2.8 酸奶的感官评定方法
•     2.2.9 富含GABA益生菌发酵乳的发酵工艺优化
•     2.2.10 动物实验分组及处理方法
•     2.2.11 缓解焦虑实验方法
•     2.2.12 改善睡眠实验方法
•     2.2.13 小鼠肠道菌群分析
•     2.2.14 小鼠粪便样品中短链脂肪酸的测定
•     2.2.15 数据处理及结果分析
• 3 结果与讨论
•   3.1 乳杆菌产γ-氨基丁酸能力分析及其关键基因的研究
•     3.1.1 不同乳杆菌产GABA能力研究
•     3.1.2 乳杆菌GAD相关基因的基因组学调查
•     3.1.3 乳杆菌GAD相关基因序列扩增
•     3.1.4 短乳杆菌和植物乳杆菌GAD相关基因转录分析
•   3.2 富含GABA益生菌发酵乳的发酵工艺优化
•     3.2.1 富含GABA益生菌发酵乳的发酵菌株筛选
•     3.2.2 发酵乳发酵时间的单因素实验
•     3.2.3 发酵乳发酵温度的单因素实验
•     3.2.4 发酵乳 L-谷氨酸钠添加量的单因素实验
•     3.2.5 发酵乳发酵条件的正交优化实验
•   3.3 短乳杆菌DL1-11 及其发酵乳改善睡眠效果评价
•     3.3.1 短乳杆菌DL1-11 及其发酵乳缓解焦虑效果评价
•     3.3.2 短乳杆菌DL1-11 及其发酵乳改善睡眠效果评价
•     3.3.3 短乳杆菌DL1-11 及其发酵乳对小鼠肠道菌群的影响
•     3.3.4 小鼠粪便短链脂肪酸含量的测定
• 主要结论与展望
•   主要结论
•   展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韩啸

导师: 田丰伟

关键词: 乳杆菌,氨基丁酸,谷氨酸脱羧酶,发酵乳,改善睡眠

来源: 江南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 江南大学

分类号: TS201.3

总页数: 72

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