热胁迫对大肠杆菌细胞膜和膜蛋白的影响

• 作者: 张爱静 李琳琼 王鹏杰 高瑀珑
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 热胁迫 大肠杆菌 生物被膜 膜脂肪酸 SDS-PAGE
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 食品科学与工程
• 页码范围: 1046-1057
• 页数: 12页
• 字数: 10266字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.05.015

摘要

[目的]以大肠杆菌ATCC43889为试材,研究热胁迫处理对其细胞膜和膜蛋白的影响,为高温杀菌技术在食品工业中的应用奠定理论基础.[方法]研究ATCC43889分别经50℃、60℃和70℃热胁迫处理15 min并转接10次培养后,获得的3种抗热性ATCC43889菌株的细胞膜和膜蛋白变化.采用扫描电子显微镜分别观察原始对照菌株和3种抗热性菌株个体形态的变化;采用96孔微量酶标板法测定各菌株生物被膜生成能力的强弱;用气相色谱法测定各菌株细胞膜脂肪酸组成的变化及其差异;用差示扫描量热法测定各菌株细胞膜磷脂相变温度的变化;通过聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法检测各菌株外膜蛋白表达的变化.[结果]大肠杆菌ATCC43889分别经50℃、60℃和70℃各10次热胁迫处理并转接10次培养后,其个体形态变化明显,经50℃热胁迫后,部分菌株由球状体变为长杆状;经60℃热胁迫后的菌株个体形态较50℃热胁迫处理的菌株细长;经70℃热胁迫处理后大部分菌株变成了更细长的杆状,大量的菌株聚集在一起,菌体表面呈凸凹不平的无规则形态.随着热胁迫温度的提高,ATCC43889抗热性菌株的生物被膜生成活力增大,其生物被膜生成能力增强,3种抗热性菌株的生物被膜生成能力与对照组相比差异显著(P＜0.05),60℃和70℃下获得的2种抗热性菌株的生物被膜生成能力差异不显著(P＞0.05).与对照的原始菌株相比,经过50℃、60℃和70℃各1 0次热胁迫处理并转接10次培养的菌株,缺失了3种脂肪酸,分别为C18∶1n9c、C18∶3n3和C21∶0,随着热胁迫温度的提高,热胁迫菌株细胞膜中C13∶0、C16∶0和C17∶0等饱和脂肪酸(SFA)及其总含量升高,而C14∶1、C16∶1、C17∶1、C18∶1n9t和C18∶2n6t等不饱和脂肪酸(USFA)及其总含量降低,总SEA/总USFA比值增大,SFA/USFA比值越大,菌体细胞膜流动性越弱.随着热胁迫温度的提高,ATCC43889抗热性菌株细胞膜磷脂的熔点(Tn)升高,表明细胞膜磷脂的相变温度升高,细胞膜流动性降低,热胁迫温度越高,细胞膜流动性越低;随着热胁迫温度的提高,分子质量在63 kD和75 kD附近的条带颜色逐渐变深,分别经60℃和70℃各10次热胁迫并转接10次培养获得的2种抗热性菌株,其细胞外膜蛋白分子质量在48-75 kD均增加了特异条带;胁迫温度越高,一些外膜蛋白表达量及其种类增加,ATCC43889的耐热性越强.[结论]随着热胁迫温度的升高,ATCC43889个体形态变长,生物被膜生成能力增强,饱和脂肪酸含量升高,不饱和脂肪酸含量下降,细胞膜磷脂的相变温度升高,细胞膜流动性降低,一些外膜蛋白表达量提高、表达种类增加,菌株耐热性增强,这些变化有利于其适应不利的热胁迫环境,提高生存能力.