劉 曄,朱媛媛,馮 緯,周利南,梁新樂
(1.杭州市食品釀造有限公司,浙江 杭州 310021;2.浙江五味和食品有限公司,浙江 湖州 313213;3.浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,浙江 杭州 310018)
豆醬是我國傳統(tǒng)特色調(diào)味品,其作為發(fā)酵豆制品,不僅滋味鮮美、富含蛋白質(zhì),而且還含有異黃酮、多酚及類黑精等生理活性物質(zhì)[1-2],廣受消費(fèi)者的喜愛。現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)豆醬主要依賴于米曲霉培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的蛋白酶、淀粉酶等分解原料中的蛋白質(zhì)、淀粉類成分,形成多肽、氨基酸和糖類等物質(zhì),從而獲得豆醬獨(dú)特的風(fēng)味[3-4]。
目前,國內(nèi)釀造醬企業(yè),普遍采用米曲霉(Aspergillus oryzae)滬釀3.042作為發(fā)酵菌株,其具有蛋白酶活力高,生長快、安全等特點(diǎn)[5]。豆醬發(fā)酵環(huán)境的pH值一般在4.6~5.0之間,屬于偏酸性環(huán)境,在此發(fā)酵條件下,中、堿性蛋白酶活力受到抑制,對(duì)原料蛋白質(zhì)分解利用不徹底。因此,選育高產(chǎn)酸性蛋白酶菌株有利于豆醬的發(fā)酵[6-7]。鑒于豆醬發(fā)酵主要是由米曲霉分泌的水解酶起作用,因此,對(duì)于米曲霉胞外分泌蛋白的研究將有利于探究豆醬發(fā)酵的機(jī)理以及篩選優(yōu)良菌種。ODA K等[8]首先運(yùn)用雙向凝膠電泳(twodimentional electrophoresis,2-DE)技術(shù)比較了米曲霉RIB40在固體和液體培養(yǎng)條件下胞外蛋白的分泌情況,共鑒定出29種蛋白,包括淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、肽酶以及纖維素降解酶等;LIANG Y C等[9]利用單向電泳技術(shù)研究了A.oryzae3.042在大豆制曲過程中胞外蛋白圖譜,并結(jié)合基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時(shí)間/飛行時(shí)間-質(zhì)譜(matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight/time of flight-mass spectrometry,MALDI-TOF/TOF-MS)技術(shù)鑒定出多種和大豆水解相關(guān)的蛋白酶;ZHANG B等[10]運(yùn)用2-DE技術(shù)研究了紹興米酒曲中米曲霉分泌的蛋白質(zhì)組,共鑒定出41個(gè)蛋白,在2-DE圖譜上,70%的蛋白質(zhì)屬于淀粉酶及其水解產(chǎn)物;ZHAO G Z等[5]運(yùn)用2-DE技術(shù)對(duì)A.oryzae3.042和突變株A100-8的胞內(nèi)蛋白的蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行了比較研究,共鑒定出522個(gè)蛋白點(diǎn),其中451個(gè)為差異蛋白點(diǎn),且參與糖酵解、氨基酸合成代謝、次級(jí)代謝過程的蛋白與釀造醬油的風(fēng)味相關(guān),在蛋白組水平揭示了菌株A100-8發(fā)酵醬油風(fēng)味比米曲霉3.042好。
本研究采用從種曲車間分離得到的中性蛋白酶、酸性蛋白酶、淀粉酶及糖化酶活力較高、產(chǎn)酶特性較好、不產(chǎn)生黃曲霉毒素的米曲霉ZJGS-LZ-12為研究對(duì)象,以米曲霉3.042為對(duì)照,采用2-DE技術(shù)研究米曲霉ZJGS-LZ-12與3.042的分泌蛋白組差異,確證米曲霉ZJGS-LZ-12的酶學(xué)輪廓及其在豆醬中的工業(yè)價(jià)值,為該菌株的后期應(yīng)用及工業(yè)米曲霉菌種的發(fā)酵酶學(xué)研究提供重要指導(dǎo)意義。
1.1.1 菌株
米曲霉(Aspergillus oryzae)3.042:實(shí)驗(yàn)室保存;米曲霉ZJGS-LZ-12:浙江五味和食品有限公司種曲車間分離,實(shí)驗(yàn)室保存。
1.1.2 試劑
硫脲、尿素、溴酚藍(lán)(均為分析純)、固相pH梯度(immobilized pH gradient,IPG)膠條(pH 4~7):美國Bio-Rad公司;非變性兩性離子去垢劑、蛋白酶抑制劑:中國BIOSHARP公司;考馬斯亮藍(lán)G-250:德國Sigma公司;無水乙醇、甲醇(均為分析純):杭州化學(xué)試劑有限公司;磷酸(分析純):上海凌峰化學(xué)試劑有限公司;丙酮(分析純):杭州雙林化工試劑廠;乙酸(分析純):江蘇強(qiáng)盛功能化學(xué)股份有限公司;硫酸銨(分析純):天津市永大化學(xué)試劑有限公司。
1.1.3 培養(yǎng)基
豆汁斜面培養(yǎng)基:豆汁1 000 mL,可溶性淀粉20 g,KH2PO41.0 g,MgSO40.5 g,(NH4)2SO40.5 g,瓊脂20 g,自然pH,115 ℃滅菌30 min。豆汁:按豆粕質(zhì)量加5~6倍水,煮沸1 h,過濾,每100 g豆粕制成5 Bé 豆汁100 mL。
麩皮固體培養(yǎng)基[11]:麩皮80 g,面粉20 g,蒸餾水80 mL,115 ℃滅菌30 min。
Protean IEF cell等電聚焦電泳儀、PowerPac Universal垂直板電泳儀、Protean II xi電泳灌膠模具、GS-800高分辨專業(yè)掃描儀、PDQuest 8.0雙向電泳圖像分析軟件、Mini-Protein cell II電泳系統(tǒng):美國Bio-Rad公司;Biofuge stratos臺(tái)式冷凍高速離心機(jī)、Forma 702超低溫冰箱:美國Thermo Scientific公司;Milli-Q超純水裝置系統(tǒng):美國Millipore公司;AF-10制冰機(jī):美國Scotsman公司;Eppendorf移液槍:德國Eppendorf公司;DELTA 320標(biāo)準(zhǔn)型pH計(jì):瑞士Mettler Toledo公司;4800 MALDI-TOF/TOF-MS儀:美國ABI公司。
1.3.1 種曲的制備
米曲霉的活化:在無菌條件下,用接種環(huán)挑取米曲霉孢子接種到豆汁斜面培養(yǎng)基上,30 ℃條件下恒溫培養(yǎng)3~5 d。
種曲的制備:在無菌條件下,用接種環(huán)挑取斜面菌種轉(zhuǎn)接于麩皮固體培養(yǎng)基,搖勻,30 ℃條件下恒溫培養(yǎng)18~20 h,搖勻,繼續(xù)培養(yǎng)6 h,搖勻,繼續(xù)培養(yǎng)至72 h,米曲霉生長成熟,即為豆醬種曲。
1.3.2 米曲霉胞外蛋白的提取與處理
胞外蛋白提?。悍Q取25 g新鮮的種曲樣品于500 mL三角瓶,加入50 mL胞外蛋白提取劑(含1‰蛋白酶抑制劑的0.05 mol/L乙酸緩沖液),輕輕搖晃,使曲料完全浸入提取液中,置于4 ℃冰箱中靜置12 h。浸提完成后,首先用8層紗布過濾除去曲料中的麩皮、豆粕等物質(zhì),然后將得到的蛋白濾液在4 ℃、13 000 r/min條件下離心10 min,取上清液,同樣條件下離心10 min,以除去濾液中不溶的雜質(zhì)。離心后的上清液經(jīng)0.45 μm的濾膜過濾,即為米曲霉胞外蛋白,于-80 ℃冰箱貯存?zhèn)溆谩?/p>
胞外蛋白處理:參照文獻(xiàn)[12]的方法,并稍加改動(dòng),對(duì)胞外蛋白進(jìn)行處理。按照體積比1∶4向胞外蛋白樣品中加入-20 ℃預(yù)冷的丙酮,混勻,于-20 ℃條件下靜置2 h,混勻,于4 ℃、5 000 r/min條件下離心10 min,棄上清液,同樣條件下離心1 min,棄丙酮液體。沉淀物用氮?dú)獯蹈桑尤脒m量的裂解液(尿素12 g,硫脲3.8 g,非變性兩性離子去垢劑1 g,無菌水25 mL),間隔振蕩至沉淀溶解,于4 ℃、15 000 r/min條件下離心1 min除去不溶物。
蛋白含量的測(cè)定:采用Bradford蛋白定量法[13]對(duì)樣品蛋白濃度進(jìn)行定量。
1.3.3 雙向電泳
第一向是等電聚焦,選用pH 4~7的IPG膠條水化上樣,考染,蛋白上樣量400 μg、上樣體積300 μL,在等點(diǎn)聚焦程序II(延長除鹽時(shí)間(5 h)和聚焦時(shí)間(80 000 vhr))條件下進(jìn)行2-DE實(shí)驗(yàn)。第一向完成后,取出膠條,轉(zhuǎn)移到聚丙烯酰胺凝膠上進(jìn)行第二向電泳。電泳完成后,采用PDQuest專業(yè)圖像分析軟件分析比對(duì)2-DE圖譜,比較不同組間的蛋白點(diǎn)。如果某一蛋白點(diǎn)的表達(dá)量的相對(duì)比值≥1.5或≤0.5,且P<0.05,則將該點(diǎn)判定為差異表達(dá)蛋白點(diǎn)。當(dāng)某個(gè)蛋白點(diǎn)的表達(dá)量的相對(duì)比值≥1.5時(shí),為分泌表達(dá)量上調(diào);當(dāng)?shù)鞍c(diǎn)的表達(dá)量的相對(duì)比值≤0.5時(shí),為分泌表達(dá)量下調(diào)。
1.3.4 差異蛋白點(diǎn)的質(zhì)譜鑒定
參照文獻(xiàn)[8]的方法對(duì)差異蛋白進(jìn)行鑒定。質(zhì)譜條件:采用反射模式采集每個(gè)蛋白質(zhì)的一級(jí)質(zhì)譜(MS)信息,激光強(qiáng)度4 000,質(zhì)量范圍800~4 000 Da。一級(jí)質(zhì)譜掃描完成后,選取7個(gè)信號(hào)強(qiáng)度最高的母離子進(jìn)行二級(jí)質(zhì)譜(MS/MS)分析,加速電壓2000 V,采用誘導(dǎo)碰撞解離(collision-induced dissociation,CID)碰撞裂解母離子,獲取每個(gè)母離子的離子碎片指紋譜。
定性分析:MS及MS/MS數(shù)據(jù)通過MASCOT軟件中的applied biosystems對(duì)美國國立生物技術(shù)信息中心(national center for biotechnology information,NCBI)和Uniprot蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。檢索參數(shù)為:米曲霉、胰蛋白酶酶解、最大漏切位點(diǎn)1個(gè),固定修飾方式:半胱氨酸脲甲基化進(jìn)行固定修飾、甲硫氨酸氧化進(jìn)行可變修飾,肽段質(zhì)量精確度±0.3 Da,置信度>95%具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
1.3.5 差異蛋白點(diǎn)的生物信息學(xué)分析
利用生物信息學(xué)手段對(duì)鑒定的米曲霉蛋白進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。使用SignalP4.1(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP)[14]預(yù)測(cè)信號(hào)肽、UniProt(http://www.uniprot.org/uniprot/)[15]和QuickGO(http://www.ebi.ac.uk/QuickGO/)數(shù)據(jù)庫預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。通過ExPASy的pI/MW工具(http://www.expasy.org/tools/pi_tool.html)[16]獲得蛋白質(zhì)的理論等電點(diǎn)和分子質(zhì)量。通過WoLFPSORT program(http://wolfpsort.org/)[9]對(duì)蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞進(jìn)行定位。
比較米曲霉3.042和ZJGS-LZ-12在種曲中胞外蛋白質(zhì)的分泌量,結(jié)果見圖1。
圖1 米曲霉3.042和ZJGS-LZ-12胞外蛋白質(zhì)的分泌量Fig.1 Secretion volume of extracellular proteins by Aspergillus oryzae 3.042 and ZJGS-LZ-12
由圖1可知,米曲霉3.042和ZJGS-LZ-12胞外蛋白質(zhì)的分泌量分別為(175.78±6.07)μg/g干曲和(183.52±23.07)μg/g干曲。結(jié)果表明,兩株米曲霉的胞外蛋白分泌能力相當(dāng)。
米曲霉3.042和ZJGS-LZ-12的胞外蛋白雙向電泳圖譜見圖2。
圖2 米曲霉3.042(A)及ZJGS-LZ-12(B)分泌蛋白組的雙向電泳圖譜Fig.2 Two dimentional electrophoresis pattern of secretome of Aspergillus oryzae 3.042 (A) and ZJGS-LZ-12 (B)
由圖2可知,經(jīng)PD Quest軟件進(jìn)行定性、定量分析,在米曲霉3.042和ZJGS-LZ-21的2-DE圖譜上分別檢測(cè)到552±21和586±18個(gè)蛋白點(diǎn),與米曲霉3.042相比,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)共有169個(gè)(P<0.05),其中80個(gè)蛋白點(diǎn)分泌表達(dá)量下調(diào),89個(gè)蛋白點(diǎn)分泌表達(dá)量上調(diào)。對(duì)169個(gè)差異表達(dá)蛋白點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)譜鑒定及數(shù)據(jù)庫檢索,結(jié)果有105個(gè)蛋白點(diǎn)被鑒定成功,占總蛋白點(diǎn)數(shù)的62.1%。根據(jù)蛋白點(diǎn)的肽指紋圖譜,共檢索到27個(gè)差異蛋白質(zhì)。結(jié)合NCBI和Uniprot數(shù)據(jù)庫,對(duì)鑒定的蛋白質(zhì)進(jìn)行QuickGO蛋白功能聚類分析,結(jié)果見表1。其中3個(gè)蛋白(Q9HGY9、Q2ULB2及P80402)不屬于分泌蛋白,不予以分析。
表1 米曲霉ZJGS-LZ-12和3.042胞外差異表達(dá)蛋白的鑒定Table 1 Identification of extracellular differential proteins expressed by Aspergillus oryzae ZJGS-LZ-12 and 3.042
續(xù)表
A.oryzae3.042和ZJGS-LZ-12胞外差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能性分類見圖3。由圖3A可知,差異蛋白質(zhì)主要參與糖類和蛋白質(zhì)水解過程,分別占總蛋白質(zhì)的65.22%和26.09%;4.35%的蛋白質(zhì)參與氧化還原等過程。由圖3B可知,差異蛋白質(zhì)主要是水解淀粉、纖維素、半纖維素及蛋白質(zhì)的酶。其中,66.6%淀粉水解酶和75%半纖維素酶分泌表達(dá)量上調(diào),33.3%淀粉水解酶和25%半纖維素酶分泌表達(dá)量下調(diào);33.3%蛋白酶和肽酶分泌表達(dá)量上調(diào),其余分泌表達(dá)量下調(diào);纖維素酶及氧化還原酶分泌表達(dá)量均下調(diào)。結(jié)果表明,大部分蛋白酶參與糖類和蛋白質(zhì)的分解代謝,與制曲過程中胞外蛋白變化相一致[8]。分析原因可能是在固態(tài)發(fā)酵條件下,米曲霉必須分泌大量的水解酶降解麩皮等原料中的糖類和蛋白質(zhì),以獲得生長所必須的營養(yǎng)物質(zhì)。
大豆等制曲材料中的淀粉,只有先經(jīng)制曲發(fā)酵,被米曲霉分泌的淀粉酶和糖化酶水解,才能在后期發(fā)酵中被酵母和細(xì)菌利用。由表1可知,蛋白點(diǎn)13、108和201是α-淀粉酶A,與米曲霉3.042相比,米曲霉ZJGS-LZ-12的蛋白點(diǎn)13和201分泌表達(dá)量上調(diào)3.24~5.05倍,而蛋白點(diǎn)108分泌表達(dá)量下調(diào),說明不同α-淀粉酶A分泌表達(dá)量存在差異。LIANG Y C等[9]對(duì)紹興米酒曲中米曲霉SU16的胞外蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn),α-淀粉酶和它的水解產(chǎn)物占凝膠上可視蛋白點(diǎn)的70%以上;ODA K等[8]研究發(fā)現(xiàn),利用蒸煮后的麥麩進(jìn)行制曲,米曲霉RIB40分泌的α-淀粉酶和它的水解產(chǎn)物占凝膠上可視蛋白點(diǎn)的50%以上。這些研究結(jié)果表明,在制曲過程中,米曲霉都具有較強(qiáng)的分泌淀粉酶的能力。本研究中經(jīng)PD Quest分析顯示,米曲霉ZJGS-LZ-12分泌的α-淀粉酶和它的水解產(chǎn)物占凝膠上可視點(diǎn)的60%以上,遠(yuǎn)高于米曲霉3.042(40%),預(yù)示著米曲霉ZJGS-LZ-12在豆醬發(fā)酵中的優(yōu)良性能。α-淀粉酶通過水解淀粉的α-1,4-糖苷鍵生成麥芽糖、葡萄糖等還原糖,可與醬醅中的氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng),形成豆醬色素,生成的酯類還可增加豆醬的香氣,與豆醬的色澤和香氣的形成有重要的關(guān)系[5,12]。另外,葡萄糖也是酵母菌和細(xì)菌生長所必須的碳源,酵母菌發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乙醇,細(xì)菌發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸、醋酸及琥珀酸,這些醇類和有機(jī)酸是豆醬香氣的重要組成成分。
圖3 米曲霉胞外差異表達(dá)蛋白質(zhì)的功能分類Fig.3 Functional classification for extracellular differential proteins expressed by Aspergillus oryzae
蛋白點(diǎn)73、187和124被鑒定為糖化酶。糖化酶又稱為葡萄糖淀粉酶,由基因glaA編碼,其能水解淀粉非還原性未端的α-1,4葡萄糖苷鍵產(chǎn)生葡萄糖,也能緩慢水解α-1,6葡萄糖苷鍵,轉(zhuǎn)化為葡萄糖。米曲霉ZJGS-LZ-12的蛋白點(diǎn)73、187和124的分泌表達(dá)量下調(diào)0.10~0.36倍,說明米曲霉ZJGS-LZ-12分泌的糖化酶量比米曲霉3.042少。
蛋白點(diǎn)136、219、171和198被鑒定為纖維素酶,其中,蛋白點(diǎn)136為β-半乳糖苷酶A,米曲霉ZJGS-LZ-12分泌表達(dá)量上調(diào)1156倍,而另外3種分別為α/β葡萄糖苷酶agdC、β-1,4-D-葡聚纖維二糖水解酶A、β-1,4-內(nèi)切葡聚糖酶B,分泌表達(dá)量均下調(diào)。其中,α/β-葡萄糖苷酶agdC具有α-葡糖苷酶和β-葡糖苷酶活性,參與細(xì)胞壁中纖維素的降解,生成D-葡萄糖。
蛋白點(diǎn)220、166、205、125、217、110、145、147和148被鑒定為半纖維素酶,其中米曲霉ZJGS-LZ-12的依賴煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)(nicotinamide adenine dinucleotide(phosphate),NAD(P)H)D-木糖氧化還原酶xyl1和乙酰木聚糖酯酶A分泌表達(dá)量下調(diào),其余分泌表達(dá)量均上調(diào)。在分泌表達(dá)量上調(diào)的蛋白中,β-1,4-外切木聚糖酶bxlB參與木聚糖的水解,水解β-1,4-D-木聚糖,從非還原末端依次切掉D-木糖殘基生成D-木糖,與豆醬香味及色澤形成有關(guān)。阿拉伯半乳聚糖-β-1,4-內(nèi)切半乳聚糖酶A參與植物細(xì)胞壁多糖物質(zhì)的降解,可水解I類阿拉伯半乳聚糖(arabogalactan,AGs),特異性作用于1,4-半乳糖苷鏈[17]。將AGs降解為低聚糖,供菌體生長利用。葡聚糖β-1,3-葡糖苷酶A參與β-葡聚糖的降解,從非還原末端切掉β-D-葡萄糖,釋放α-葡萄糖,生成的木糖、葡萄糖等產(chǎn)物與豆醬發(fā)酵過程中風(fēng)味和色澤的形成有直接的關(guān)系。β-1,4-內(nèi)切木聚糖酶和乙酰木聚糖酯酶A參與木聚糖的降解,其中內(nèi)切木聚糖酶水解木聚糖的主鏈生成低聚木糖及木糖;乙酰木聚糖酯酶A水解木聚糖上乙酰化的側(cè)鏈,提高內(nèi)切木聚糖酶降解木聚糖的速度[18]。
在差異胞外蛋白質(zhì)中,也有很多蛋白質(zhì)被鑒定為降解酶,分別是亮氨酸氨基肽酶A(leucine aminopeptidase A,Lap A)(蛋白點(diǎn)126、168、215)、亮氨酸氨基肽酶A2(leucine aminopeptidase A2,Lap A2)(蛋白點(diǎn)41)、二肽水解酶5(蛋白點(diǎn)174)、中性蛋白酶2(neutral protease 2,Ntp 2)(蛋白點(diǎn)200)、堿性蛋白酶1(alkaline protease 1,Alp 1)(蛋白點(diǎn)114和194)及天冬氨酸肽酶(aspartyl aminopeptidase)(蛋白點(diǎn)222)和天冬氨酸蛋白酶(aspartic protease pep1,Pep1)(蛋白點(diǎn)106)。
亮氨酸氨基肽酶(Laps)屬于鋅需要型金屬蛋白酶類中的外肽酶,外肽酶在豆醬的工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的作用,其能降解肽產(chǎn)生氨基酸,增加豆醬的鮮味[19]。米曲霉ZJGS-LZ-12的LapA(蛋白點(diǎn)215)分泌表達(dá)量上調(diào)2.33倍,而Lap2(蛋白點(diǎn)41)分泌表達(dá)量下調(diào)0.01倍。Lap2和LapA作用的最適pH值分別為9.5和8.5,偏堿性,在酸性條件下活性大大降低,而豆醬發(fā)酵的環(huán)境一般為4.6~5.0之間,屬于偏酸性環(huán)境,不利于Laps酶促反應(yīng)的進(jìn)行。
蛋白質(zhì)先經(jīng)過內(nèi)肽酶降解為大分子肽,再經(jīng)過Laps和二肽酰多肽酶IV(dipeptidyl-peptidase IV,DppIV)(X-脯氨?;到饷福┑膮f(xié)同作用進(jìn)一步降解為氨基酸。因?yàn)楫?dāng)X-脯氨?;蛄写嬖跁r(shí),Laps降解肽的反應(yīng)被終止,通過互補(bǔ)的方式,DppIV可以移除X-脯氨?;蛄校瑥亩筁aps繼續(xù)水解氨基酸殘基[20]。
Ntp 2主要在中性pH條件下水解蛋白質(zhì)分子。米曲霉是產(chǎn)工業(yè)蛋白酶的重要真菌之一,米曲霉3.042是我國最常用的生產(chǎn)豆醬的菌株,高產(chǎn)中性蛋白酶,而米曲霉ZJGS-LZ-12的Ntp2(蛋白點(diǎn)200)的分泌表達(dá)量下調(diào)。
Alp1是一種絲氨酸蛋白酶,米曲霉ZJGS-LZ-12的Alp1(蛋白點(diǎn)114)分泌表達(dá)量上調(diào)約1 300倍,降解蛋白質(zhì)分子,生成小分子量的肽,促進(jìn)原料蛋白質(zhì)的利用。
天冬氨酸蛋白酶是一種分泌型內(nèi)肽酶,屬于酸性蛋白酶,在米曲霉ZJGS-LZ-12中,其分泌表達(dá)量上調(diào)100多倍。研究表明,天冬氨酸蛋白酶可以在pH值3.5的條件下水解蛋白質(zhì)(尤其是疏水性殘基)的肽鍵[20],形成的各種多肽在肽酶作用下進(jìn)一步被水解成游離氨基酸,大豆蛋白被水解生成的可溶性的?、胨、多肽及氨基酸,形成豆醬的營養(yǎng)物質(zhì)氮素成分和鮮味。
米曲霉ZJGS-LZ-12與我國傳統(tǒng)經(jīng)典米曲霉3.042胞外蛋白的分泌能力相當(dāng),分別為(175.78±6.07)μg/g干曲和(183.52±23.07)μg/g干曲,但胞外分泌蛋白組存在顯著差異(P<0.05)。雙向電泳結(jié)果表明,與米曲霉3.042相比,米曲霉ZJGS-LZ-12的差異表達(dá)蛋白點(diǎn)共169個(gè),其中80個(gè)蛋白點(diǎn)分泌表達(dá)量下調(diào),89個(gè)蛋白點(diǎn)分泌表達(dá)量上調(diào)。通過MALDI-TOF/TOF-MS法共鑒定出105個(gè)差異蛋白質(zhì)點(diǎn),通過和NCBI和Uniprot數(shù)據(jù)庫比對(duì)分析共發(fā)現(xiàn)27個(gè)差異蛋白質(zhì)。通過差異蛋白質(zhì)生物功能性分析,結(jié)果表明,差異蛋白質(zhì)主要參與糖類和蛋白質(zhì)水解過程,主要是水解淀粉、纖維素、半纖維素及蛋白質(zhì)的酶。其中,淀粉水解酶、半纖維素酶活性顯著增強(qiáng),β-1,4-內(nèi)切木聚糖酶F3、β-半乳糖苷酶A和阿拉伯半乳聚糖-β-內(nèi)切半乳聚糖酶A分泌表達(dá)量分別上調(diào)292、1 156和2 569倍;而蛋白酶Pep1和Alp1分泌表達(dá)量分別上調(diào)100和1 300倍。表明米曲霉ZJGS-LZ-12的分泌蛋白組具有較獨(dú)特的組成及活性,有利于降解大豆蛋白并提高原料利用率及豆醬的風(fēng)味和營養(yǎng)。因此,米曲霉ZJGS-LZ-12是一株比較優(yōu)良的工業(yè)菌株,適合用于豆醬的發(fā)酵生產(chǎn)。