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摘要:以中性蛋白酶水解脱脂乳为培养基,研究脱脂乳水解度对发酵乳杆菌grx07生长、产酸、乳糖利用及蛋白酶活力的影响.研究结果表明:乳酸菌在对数生长期生长速率最快,当脱脂乳水解度为15%时,乳酸菌蛋白酶活力最高为23 U/mL,生长速率为0.91 g/L·h;分析发现,乳酸菌快速生长会消耗乳糖产生大量的乳酸,提高乳酸菌对发酵液的利用率,并且能提高底物向菌体的转化率,最终乳糖利用率达到77.06%,活菌数为1.07×1010 cfu/mL....
[硕士论文] 沈桂奇
食品科学与工程 扬州大学 2018(学位年度)
摘要:乳酸菌因其具有良好的发酵和益生特性,备受消费者的青睐,2017年中国乳酸菌制品的市场份额已经超过乳制品的一半。高活力乳酸菌发酵剂的研制具有重要的现实意义,不仅能减少对进口发酵剂的依赖,还能保护自主知识产权。以人源发酵乳杆菌grx07为研究对象,研究并优化其高密度培养基和培养工艺;研究乳酸菌冻干损伤保护机制,并优化冻干保护剂、预培养条件及贮藏条件,最终得到活菌数高、活力高、货架期长的乳酸菌冻干发酵剂。研究结果具体如下:
  对水解脱脂乳培养基进行了研究,研究了脱脂乳不同水解度对grx07生长代谢特性的影响。结果表明以水解度为15%的脱脂乳培养grx07,grx07蛋白酶活力最高为23U/mL、生长速率最高达到1.8g/L·h,37℃培养24h后水解液中乳糖的利用率为77.06%,发酵底物向菌体的转化率最高,活菌数最高达到1.07×1010cfu/mL。利用水解度为15%的脱脂乳为基础培养基,复配其他碳氮源和缓冲盐类作为改良培养基,37℃培养24h后活菌数最高达到1.2×1010cfu/mL。
  对grx07高密度培养进行了研究,以活菌数为考察指标,优化了影响grx07生长的气体保护、恒pH培养、补料培养等策略。最终确定中和培养的工艺为:利用改良培养基,通入氮气,37℃搅拌培养,发酵过程中流加混合碱液调节发酵液pH值4.9,最终活菌数达到2.52×1010cfu/mL。恒pH补料培养的工艺为:发酵液中糖浓度降至5-8g/L时开始补料,维持发酵液中糖浓度5-8g/L,补料液的碳氮比为1∶1。在此培养条件下活菌数达到4.2×1010cfu/mL,较分批培养提高了2.5倍。
  对grx07冻干保护剂的配方和保护机制进行了研究,采用PB实验筛选出对冻干存活率有显著影响的元素,然后通过BB实验优化保护剂的配方。研究表明最优保护剂为:脱脂乳12.71%、蔗糖11.88%、谷氨酸钠4.22%、甘油2.95%,菌体冻干存活率达到了94.23%。冻干对grx07中酶的影响结果为:对HK和PK无显著影响(p>0.05),对β-Gal、LDH和ATP酶具有显著影响(p<0.05),利用优化的保护剂,β-Gal、LDH和ATP酶活力均有显著性提高(p<0.05)。冻干对细胞膜完整性造成破坏,改变了细胞膜的流动性和通透性,使得胞内Ca2+流失,优化的保护剂对细胞膜的损伤有很好的保护作用。
  优化并探究了预培养对grx07冻干的影响,对保护剂和菌泥比例、预培养温度、预培养时间三个因素进行旋转正交优化。结果表明当保护剂和菌泥比例为1∶1,预培养温度为40℃,预培养时间为60min时,grx07活菌数较未预培养提高了31.51%。预培养不仅能提高冻干存活率,还能提高冻干后菌体相关酶活力、减少细胞膜的损伤。
  研究了不同温度对grx07发酵剂贮藏相关特性的影响,探讨了grx07发酵剂在贮藏期间水分活度、活菌数、相关酶活力的变化。20℃贮藏能降低酶活,加快菌体的死亡;-20℃贮藏对grx07发酵剂有很好的保护作用。
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