丙酸杆菌代谢物做为食品防腐剂的研究

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防腐剂是食品中最重要的添加剂之一,目前经常使用的有苯甲酸(钠)、山梨酸(钾)等化学防腐剂。经长期的研究发现这些化学防腐剂有诱癌性、致畸性和易引起食品中毒等问题。生物防腐剂主要以天然农副产品为原料,用发酵等生物技术制备,具有高效、无毒、适用性广、性能稳定等优点,耿代化学防腐剂将成为一种必然趋势。丙酸杆菌代谢物做为一种新近研究和开发的生物防腐剂,国外对其进行了一些研究。但国内对这方面的研究还鲜见报道。本论文以食品中常见的致酸败菌恶臭假单胞菌为指示菌,对丙酸杆菌代谢物的抑菌特性做了较为详细的研究。本文的研究内容包括对丙酸杆菌进行初步研究,探讨其代谢产物的抑菌特性;运用单次单因子法分析得出了初始的优化培养基,然后运用SAS统计软件确定其发酵培养基的重要因素,并得到了其重要因素的最佳水平,以期得到抑菌活性更高的丙酸杆菌代谢物;最后考察了该丙酸杆菌代谢产物的其它生物学性质,包括其抑菌谱、有机酸含量、对温度的稳定性、对不同蛋白酶的敏感性。对该丙酸杆菌进行显微形态观察、生理生化鉴定及其代谢物抑菌性质的研究结果表明:该丙酸杆菌细胞多为单生、多形态的,短链或丛生成“汉字”状排列。生理生化个别反应和文献报道不同。比浊法研究表明丙酸杆菌代谢产物在低pH值(5. 0) 条件下有较强的抑菌活性;琼脂扩散法研究表明OD600nm波长处吸光值为2. 0的恶臭假单胞菌培养液,10倍稀释的菌液加入上层琼脂中,抑菌检测效果最好。对丙酸杆菌培养条件及培养基进行优化结果表明:丙酸杆菌以5%的接种量30℃培养72小时其代谢物有较高的抑菌活性;在基础发酵培养基的水平上,单次单因子法分析得到优化的培养基成份为:氮源:1. 0%的玉米浆粉,碳源:2%的葡萄糖,并添加0. 1%的Tween80。为了确定影响丙酸杆菌发酵的最重要因素,本文应用了Plackett-Burman(PB)设计法。实验结果表明发酵培养基中对发酵水平影响最大的因素为玉米浆粉、酵母粉和葡萄糖。在确定重要因素的最佳水平时,响应面法是比较高效的一种方法。它建立在正交设计原理的基础上,以很少的试验数量对试验进行全面研究,提供局部与整体的关系,去解决预测、控制与优化的问题。用响应面法对以上三个因素进行水平的优化,得出最佳的培养基成份为:葡萄糖28g、玉米浆粉10g、酵母膏粉7g、K2HPO40. 25g、MnSO40. 005g、0. 1%的Tween-80,蒸馏水1000ml,pH 7. 0。进一步对实验结果进行回归分析,得到回归方程为:
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