釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)又稱面包酵 母、出芽酵母,是與人類關(guān)系最廣泛的一種酵母,也是 發(fā)酵中最常用的生物種類。釀酒酵母在麥芽汁瓊脂培 養(yǎng)基上菌落為乳白色、有光澤、平坦、邊緣整齊,無性繁 殖以芽殖為主。在生理特性方面,能發(fā)酵葡萄糖、麥芽 糖、半乳糖和蔗糖,不能發(fā)酵蜜二糖。
1 材料、儀器與試劑
1.1 材料
從吉林市昌邑區(qū)左家鎮(zhèn)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究 所野生山葡萄園(ZJ)、吉林市昌邑區(qū)左家鎮(zhèn)農(nóng)大紅山葡萄園(NDH)、通化市柳河縣青木原山葡萄基地 (LH),分別采集成熟的山葡萄樣本和山葡萄園土壤樣 本各 3 份,樣本總計 18 份,裝入無菌袋中常溫保存,立 即進行實驗室菌種分離鑒定。
1.2 儀器與試劑
恒溫培養(yǎng)震蕩器(ZDP-250,上海精宏實驗設(shè)備有限公司);微生物培養(yǎng)箱(DHP,上海一恒科學(xué)儀器有限 公司);生物安全柜(Thermo 1300 Series A2)、PCR 儀 (Veriti)〔賽默飛世爾科技(中國)有限公司〕;臺式冷 凍離心機(5415R,德國艾本德股份公司);凝膠電泳 儀(Bio-Rad PowerPac HC)、紫外凝膠成像儀(BioRad Gel Doc TM XR+)(美國伯樂生命醫(yī)學(xué)產(chǎn)品有限 公司)。 麥芽汁培養(yǎng)基(青島海博生物技術(shù)有限公司); 酵母粉、蛋白胨(英國 Oxoid 公司);酵母基因組 DNA 提取試劑盒、LA-Taq DNA 聚合酶、DNA Make〔r 寶生物工程(大連)有限公司〕;其他試劑均為國 產(chǎn)分析純。
2 方法
2.1 菌種的篩選
麥芽汁固體培養(yǎng)基:麥芽汁培養(yǎng)基 131 g、瓊脂粉 20 g,加蒸餾水至 1 L,121 ℃滅菌 30 min,然后倒入平 板,冷卻后 4℃保存?zhèn)溆谩PD 液體培養(yǎng)基:2%葡萄 糖、2%蛋白胨、1%酵母粉,121℃滅菌 30 min,冷卻后 4 ℃保存?zhèn)溆谩?稱取每份山葡萄樣本 10 g,置于無菌研缽中研磨, 將山葡萄汁轉(zhuǎn)入 100 mL 滅菌蒸餾水的三角燒瓶中充 分振蕩 15 min;稱取采集的土壤樣本每份 1 g,加入至 9 mL 的滅菌蒸餾水中,充分振蕩 10 min,靜置 5 min。 分別 10 倍梯度稀釋山葡萄汁水溶液和土壤水溶液至 10 4、10 5,取稀釋液 100 L 涂布麥芽汁固體培養(yǎng)基 平板,28 ℃倒置培養(yǎng) 3 d,觀察菌落生長情況。
2.2 菌株的分離優(yōu)化
挑取麥芽汁瓊脂培養(yǎng)基中生長情況良好的單菌 落,轉(zhuǎn)移至含有 50 mL YPD 培養(yǎng)基的三角燒瓶中,12 層紗布封口,30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng) 36 h,測定細菌 生長濃度 OD600 值。
2.3 菌株理化性質(zhì)鑒定
糖發(fā)酵實驗對分離的菌株進行理化性質(zhì)鑒定。
2.4 酵母基因組的提取
取 1~2×10 8 酵母菌的過夜培養(yǎng)液至 1.5mL 的 Microtube 中,12 000 r/min 離心 1 min。棄去上清,加 入 500 L 的 GenTLE Yeast Solution A,輕微振蕩重懸 沉淀,37℃溫浴 1 h,期間輕輕振蕩離心管數(shù)次。加入 100 LGenTLE Yeast Solution B,輕微振蕩混勻,70 ℃ 溫浴 10 min。加入 200 LGenTLE Yeast Solution C, 輕微振蕩混勻,冰浴 5 min,12 000 r/min 4 ℃離心 5 min。取上清于新的離心管中,加入 1/2 體積的異 丙醇,上下顛倒離心管充分混勻,12 000 r/min 4℃離 心 5min,棄上清。加入 500 L 預(yù)冷的 70%乙醇,輕 輕顛倒洗滌沉淀,12 000 r/min 4 ℃離心 5 min,棄上 清。室溫下干燥,加入適量的 TE Buffer 溶解, 20℃ 保存?zhèn)溆谩?br />
3 結(jié)果
在采集的各土壤和山葡萄樣本中均有圓潤、白色、 整齊、形態(tài)較好的單菌落生長。挑取其中生長良好的單菌落共計 27 個菌落,轉(zhuǎn)入 YPD 液體培養(yǎng)基中進行菌株分離優(yōu)化,測定 24 h 和 36 h 的生長速度,以 OD600 計算。其中, 編號為 ZJ-02、ZJ-06、NDH-01、NDH-05、NDH-09、 LH-03、LH-05、LH-06 和 LH-08 共 9 株菌生長情況較 差,后續(xù)研究將這 9 株菌舍棄。分離的 18 株酵母菌 26S rRNA D1/D2 區(qū)基因序 列經(jīng)過 PCR 克隆和測序后,在 NCBI GeneBank 數(shù)據(jù) 庫中進行序列比對,依據(jù)分離株與標(biāo)準(zhǔn)株親緣關(guān)系,構(gòu) 建系統(tǒng)發(fā)育樹,并對分離株進行分類。
4 結(jié)論
山葡萄作為釀酒原料已經(jīng)有70多年的歷史, 酵母是釀酒工藝中最關(guān)鍵的因素之一。本研究 選擇的樣本采集地點位于吉林省內(nèi)山葡萄優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)和 種植資源基地,種質(zhì)優(yōu)良、資源豐富。從采集的土壤和 山葡萄樣本中經(jīng)過菌株的分離優(yōu)化、生理生化試驗和 分子生物學(xué)鑒定,成功分離出 18 株酵母菌,其中有釀 酒酵母 12 株、發(fā)酵畢赤酵母 3 株、乳酸克魯維酵母 3 株;從樣本分布區(qū)域來看,分離出的釀酒酵母大多數(shù)為 自然生長酵母菌,占本次分離結(jié)果的 66.7%。為釀酒 酵母菌株選育、飼料釀酒酵母產(chǎn)品、有機礦物元素酵母 鐵酵母銅飼料添加劑產(chǎn)品的研究提供了充足的菌種資源。
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