产广谱乳酸菌素菌株的选育、鉴定及其发酵特性研究

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乳酸菌素是一类由乳酸菌产生的具有生物活性的蛋白质、多肽或前体多肽,主要被用作食品防腐剂来抑制食品中腐败菌和致病菌的繁殖和生长。目前应用最普遍的乳酸菌素Nisin只能抑制食品中革兰氏阳性细菌的生长,对革兰氏阴性细菌的生长无能为力,因而筛选既抑制革兰氏阳性又抑制革兰氏阴性细菌的广谱乳酸菌素产生菌,具有一定的意义。本文从合肥市传统发酵食品(雪菜汁、鲜牛奶、萝卜汁、豆角汁)中,筛选可以产广谱乳酸菌素的乳酸菌。先通过富集培养,并综合鉴别培养基,革兰氏染色、纸层析的结果,初筛得到九株乳酸菌;再分别以金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、埃希氏大肠杆菌、黑曲霉、酿酒酵母作为指示菌,采用抑菌实验进行复筛,并通过酸排除实验、过氧化氢排除实验,最终确定筛选分离得到一株可以产广谱乳酸菌素的乳酸菌——D8菌株。该菌株能够抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的生长。木瓜蛋白酶、胰蛋白酶酶解实验说明其产生的乳酸菌素是一种蛋白质,而遗传稳定性实验则表明D8菌株的抑菌效果很稳定。分离得到的D8菌株,经过传统生理生化鉴定和16S rDNA分子生物学鉴定,是乳杆菌属(Lactobacillus)的植物乳杆菌(L.plantarum)。通过单因子实验、正交试验等对D8菌株发酵培养基的碳源、氮源、磷源及生长因子进行优化,结果表明:该菌株最佳的发酵培养基为牛肉膏2%,酵母膏0.75%,蔗糖2.5%,柠檬酸二铵0.2%,乙酸钠0.5%,K2HPO40.4%,MgSO4·7H2O0.058%,MnSO4·4H2O 0.025%。研究该菌的培养条件时发现,培养温度和pH对菌株的生长影响显著,最佳发酵条件为35℃,初始pH值6.0,添加2%的吐温80。在此条件下,菌株的抑菌圈直径可达3.15 cm。D8菌株产乳酸菌素是一个非常复杂的过程,本实验在48小时摇瓶发酵数据的基础上,进行了发酵动力学研究,建立了发酵过程菌体生长、产物形成、及基质消耗随时间变化的数学模型。Logistic方程、Luedeking-Piret方程及简单的基质消耗方程能够用来描述该菌菌体生长、产乳酸菌素过程及基质蔗糖的消耗,实验表明该菌发酵产乳酸菌素是生长部分偶联型的动力学类型。本文还对D8菌株固定化产乳酸菌素进行了初步研究。对影响固定化技术的主要因素进行了优化,优化的结果为:海藻酸钠浓度为5%,含菌量为3%,CaCl2浓度为1.5%;固定化后的凝胶珠所含菌体量为2.5×108cfu/mL;菌株固定化产乳酸菌素的最佳条件为40℃、初始ph7.0、不加吐温80。产广谱乳酸菌素菌株发酵条件的优化,发酵动力学及其固定化研究,为后续进一步研究打下基础。
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