影响酸乳后酸化作用的相关因素及其作用机理研究进展

在发酵剂菌种筛选过程中,其后酸化作用是考核的重要指标之一。本文对影响发酵剂后酸化作用相关遗传学作用机理进行综述,为从根本上解决和控制发酵剂菌体在贮藏过程中的后酸化作用提供参考,为高品质酸乳的生产提供指导。     

乳酸链球菌素Q13的纯化及其对保加利亚乳杆菌的抑菌机理

为探讨乳酸链球菌素Q13对保加利亚乳杆菌LMG-1（Lactobacillus bulgaricus LMG-1）的抑菌机理，本研究利用硫酸铵沉淀、超滤和葡聚糖凝胶柱层析等对乳酸乳球菌Q13（Lactococcus lactis Q13）所产细菌素进行分离纯化，并运用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析其纯化效果和分子质量，同时通过研究乳酸链球菌素Q13对保加利亚乳杆菌细胞膜通透性、胞内酶活性及菌体形态结构等的影响，阐明乳酸链球菌素对保加利亚乳杆菌的抑菌作用机制。结果表明，乳酸乳球菌Q13所产细菌素硫酸铵沉淀的最适饱和度为60%，硫酸铵沉淀得到粗提物超滤后仅分子质量大于10 kDa组分具有抑菌效果，将具有抑菌活性的超滤组分利用葡聚糖凝胶柱层析进行纯化后，共收集到2 个具有抑菌活性的洗脱峰，电泳图谱仅呈现出一条分子质量约为17.5 kDa的蛋白条带，分析其可能为乳酸链球菌素的多聚体形式，并将其命名为乳酸链球菌素Q13；抑菌机理实验结果显示，乳酸链球菌素Q13对保加利亚乳杆菌LMG-1的抑菌机制主要是通过在靶细胞细胞膜上形成孔洞、增加细胞膜通透性和破坏细胞膜完整性，导致内容物外泄，胞内Na＋/K＋-ATP酶和碱性磷酸酶等关键酶含量降低，影响细胞正常能量代谢活动，最终诱导菌体细胞死亡。     

蓝靛果花青素对乳酸菌生长及酸奶后酸化的影响

以热浸渍法、冷浸渍法、常温浸渍法为基础，通过部分添加不同浓度的二氧化硫和果胶酶，探究不同浸渍工艺对葡萄醪中单宁、总酚含量、pH值、色度、色调等指标的影响。结果表明，冷浸渍法（浸渍温度4 ℃、二氧化硫添加量50 mg/L、浸渍时间13 h）浸提时，葡萄醪中单宁含量6.884 mg/L，总酚含量122.332 mg/L，pH值3.85，色调最低，色度最高；常温浸渍法（浸渍温度20 ℃、二氧化硫添加量50 mg/L、浸渍时间13 h）浸提时，葡萄醪中单宁含量7.612 mg/L，总酚含量134.756 mg/L，pH值3.85，色调最低，色度最高；热浸渍法（浸提温度80 ℃，浸渍时间100 min）浸提时，葡萄醪中单宁含量23.451 mg/L，总酚含量264.688 mg/L，pH值3.43，色调最低，色度最高。     

基于蔗糖代谢途径分析保加利亚乳杆菌的后酸化性能

弱后酸化能力是乳酸菌作为发酵剂使用时的重要特性。为研究保加利亚乳杆菌蔗糖代谢途径对发酵乳后酸化起到的作用，该研究比较了五株保加利亚乳杆菌的后酸化性能，分析了保加利亚乳杆菌的生长情况、糖代谢和产酸能力，探究了蔗糖代谢产酸相关基因的差异表达及关键酶活性，并研究了外源添加蔗糖代谢关键酶前后保加利亚乳杆菌的生长情况。结果表明，Lb. 1后酸化能力最弱，在以蔗糖为碳源的培养基中生长缓慢，KLDS 1.0207后酸化能力最强。发酵24 h后，二者蔗糖转化率分别为5.85%和85.39%，乳酸含量分别为1.13 g/L和11.81 g/L。在含双糖（乳糖:蔗糖=1:1.5）的MRS培养基中生长时，KLDS 1.0207蔗糖代谢途径中基因sacA、pgi、gap、pgk、ldh表达量极显著高于Lb. 1（P<0.01），KLDS 1.0207蔗糖酶活性显著高于Lb. 1（P<0.05），达到1.31 U/mg。在Lb. 1的蔗糖培养基中补充蔗糖酶后，OD600 nm增至原来的5倍。因此，蔗糖酶活性对保加利亚乳杆菌代谢蔗糖至关重要，编码蔗糖酶的sacA基因表达下调显著减弱蔗糖酶活性，菌株后酸化能力明显下降。     

低乳糖酸奶与普通酸奶的特性分析

对低乳糖酸奶和普通酸奶的发酵曲线,4℃贮藏期间发酵乳的后酸化速度、黏度、活菌数量及主要风味物质双乙酰、乙醛含量的变化进行了比较.结果表明,与普通酸奶相比,低乳糖酸奶中的乳酸菌发酵更快,后酸化速度更慢,黏度、活菌数量及主要风味物质双乙酰,乙醛含量均有一定程度的提高.     

弱后酸化保加利亚乳杆菌突变株与亲本菌株H+-ATPase基因的相似性比较

为了确定德氏乳杆菌保加利亚亚种H+-ATPase的调控机制,以H+-ATPase缺陷的德氏乳杆菌保加利亚亚种突变菌株和亲本菌株KLDS1.9201作为研究对象.首先分别提取亲本和突变菌株的基因组DNA,随后利用PCR的方法扩增出H+-ATPase蛋白的全部编码基因并测序,最后利用DNAMAN软件比较亲本和突变菌株的H+-ATPase的相似性.结果表明亲本和突变菌株H+-ATPase编码基因的相似性为100％.H+-ATPase缺陷的德氏乳杆菌保加利亚亚种突变菌株KLDS1.9201-11和亲本菌株KLDS1.9201的H+-ATPase活力之间的差异并不是由于编码基因发生了突变,可能是转录水平的降低导致H+-ATPase酶蛋白的表达量降低,进而影响酶活力.为进一步研究德氏乳杆菌保加利亚亚种H+-ATPase的调控机制奠定了基础.     

弱后酸化保加利亚乳杆菌突变菌株的遗传稳定性研究

对从传统乳制品中筛选得到的德氏乳杆菌保加利亚亚种自发突变株KLDS 1.9201-4的遗传稳定性进行研究。将突变菌株进行连续传代,观察形态学变化,利用HPLC分析葡萄糖和乳酸的代谢情况,RAPD分析基因组DNA的稳定性。结果表明,突变菌株KLDS1.9201-4能够稳定遗传至第8代,在传代过程中菌落和菌体特征没有发生明显变化,KLDS 1.9201-4对初始葡萄糖的代谢率逐渐升高,终产物中乳酸的浓度也逐渐升高。KLDS 1.9201-4的基因组DNA相对稳定,没有发生明显变异。弱后酸化德氏乳杆菌保加利亚亚种的自发突变株KLDS 1.9201-4具有适宜的遗传稳定性,可被用于制作弱后酸化的酸奶发酵剂。     

葛根酸奶的研制及贮藏期对乳酸菌的影响

以牛奶、葛根为主要原料，不添加蔗糖，研制出了具有保健功能的搅拌型葛根酸奶；并对葛根在酸奶贮藏期对乳酸菌的影响进行了初步探讨。结果表明，葛根酸奶中的乳酸菌在贮藏期内菌体状态无明显变化，在4℃下贮藏21d，葛根酸奶与对照的酸度增加值相差90T．降低了酸奶后酸化程度。     

酸奶弱后酸化菌株摇瓶增菌工艺及发酵罐扩培试验

针对目前我国高效直投式发酵剂技术水平落后以及在应用中普遍存在酸奶后酸化的问题,研制开发具有自主知识产权的弱后酸化高效直投式发酵剂,势在必行。本文采用自行选育的弱后酸化保加利亚乳杆菌Lb-s1 rp-1为出发菌株,在优化的胡萝卜汁复合增菌培养基上增殖培养。首先研究了培养温度、培养方式、培养基起始pH值、接种量等单因素对弱后酸化菌株生长的影响,然后通过L9(33)正交试验优化了摇瓶分批式培养的增菌工艺条件;通过50 L发酵罐分批补料式扩大培养试验,并以分批式扩大培养为对照,研究了调节pH值、流加葡萄糖补料以及调节pH值且流加葡萄糖补料对弱后酸化菌株生长的影响。结果表明,弱后酸化保加利亚乳杆菌Lb-s1 rp-1实验室摇瓶分批式培养的最适增菌工艺条件:培养温度37℃,培养基起始pH 6.5,接菌量1.0%,静置培养,在此工艺条件下培养该菌株,6 h到达对数生长末期,稳定期活菌数为2.28×10¹⁰CFU/mL。在50 L发酵罐中,3种补料方式培养菌株到达对数生长末期的时间分别是8,6,8 h,稳定期活菌数分别为2.29×10¹⁰,2.39×10¹⁰,2.48×10¹⁰CFU/mL,与分批式扩大培养的活菌数差异不显著(P>0.05)。因此,采用50 L发酵罐分批式扩大培养弱后酸化保加利亚乳杆菌Lb-s1 rp-1的工艺是可行的。本研究为工业化生产弱后酸化保加利亚乳杆菌高效直投式酸奶发酵剂提供了细胞廉价增殖培养技术,也为研究其它弱后酸化益生乳酸菌的细胞培养技术提供了参考借鉴。