冷冻干燥影响乳酸菌发酵活力机制的研究进展

乳酸菌是食品中常用的发酵菌株或益生菌,常以冻干粉的形式应用于工业生产。冻干过程中的脱水及低温等条件对乳酸菌形成胁迫,造成菌株活力下降甚至死亡。冻干粉中菌株活菌数或发酵活力是乳酸菌冻干粉的重要指标。目前大部分研究集中在解析菌株抗冻干机制以及提高菌体冻干存活率等技术,本文围绕乳酸菌发酵活力指标,综述了冷冻干燥过程中影响发酵活力的因素,阐述了细胞膜流动性、通透性和细胞膜损伤异质性等对乳酸菌发酵活力的作用及机制,为进一步阐明冷冻干燥影响乳酸菌发酵活力的途径,开发提高乳酸菌冻干粉发酵活力的技术提供依据。     

干酪乳杆菌菌体表面物质对冻干存活率的影响

为解析干酪乳杆菌的表面物质在冻干过程中的作用,首先优化菌株表面物质的剥离条件,并测定菌株在被剥离表面物质后添加不同保护剂的冻干存活率及表面物质总量与成分,最后测定菌株分别在不同碳氮比、不同碳源条件下培养产生的表面物质含量,探究其与菌体冻干存活的关系。结果表明:干酪乳杆菌17005、173011CQQJ3与PS5-4的菌体表面物质分别在90 W/6 min、90 W/12 min、90 W/12 min条件下被有效剥离,且表面物质中蛋白含量约是多糖的3倍;以海藻糖或水苏糖为保护剂,被剥离表面物质后菌体的冻干存活率提高,菊粉反之;菌株以阿拉伯糖为碳源,较葡萄糖产生更少的表面物质;低碳氮比发酵下也可有效降低菌体表面物质,低含量的表面物质可提高对数期菌体在水苏糖或海藻糖作为保护剂时的冻干存活率。该研究为提高干酪乳杆菌的冻干存活率和单位质量菌粉的活菌数提供了指导。     

预培养冷冻干燥制备植物乳杆菌发酵剂

为提高菌体冷冻干燥存活率,制备发酵活力高的植物乳杆菌发酵剂,通过在MRS培养基和蕉杆培养基中比较不同收获期的菌体发酵活力,确定菌体培养最佳收获期;通过单因素实验和正交实验考察预培养时间、温度和保护剂海藻糖浓度对冻干存活率的影响;比较冻干发酵剂和新鲜菌液在MRS培养基和蕉杆培养基中的发酵活力。结果表明:对数末期为培养植物乳杆菌S14的最佳收获期;预培养的最优条件为温度37℃,预培养时间45 min,海藻糖浓度10%,冻干存活率达89.9%;植物乳杆菌S14冻干发酵剂的发酵活力与新鲜菌液的发酵活力十分接近。该发酵剂适用于蕉秆青贮发酵。     

Kluyveromyces fragilis LFS-8611 β-D-半乳糖苷酶的摇瓶培养条件

脆壁克鲁维酵母(Kluyveromycesfragilis)LFS 8611合成的β D 半乳糖苷酶具有较高的催化半乳糖基转移反应活力.脆壁克鲁维酵母(K.fragilis)LFS 8611细胞生长和β D 半乳糖苷酶的合成同步.该菌株生长和产酶的最适碳源为半乳糖,乳糖次之;最适氮源为蛋白胨F403;最适培养条件为:发酵培养基的初始pH值为7.0,摇床的转速为200r/min.培养基中碳源和氮源质量浓度对菌体生物量和β D 半乳糖苷酶活力有重要影响,以12mg/mL乳糖为碳源,16mg/mL蛋白胨(F403)为氮源,在最适培养条件下培养32h后,菌体生物量和β D 半乳糖苷酶活力分别为7.56g/L和18.83U/mL.     

植物乳杆菌DMDL9010冻干优化研究

以植物乳杆菌DMDL9010为研究对象,采用单因素实验并应用Box-Behnken设计对冻干保护剂配方进行优化,研究了该菌株在冻干过程中离心条件和冻干保护剂对冻干菌株存活率的影响。结果表明:在8 000 r/min离心30 min,菌泥活菌数可达最大值3.135×10~9mL~(-1);当冻干保护剂质量分数为:脱脂乳粉12.0%,细菌学蛋白胨7.95%,海藻糖15.2%时菌株存活率最高,经验证菌体数最高可达3.78×10~8g~(-1),冻干存活率达13.38%。     

固体发酵纤维素酶霉菌的选育及产酶条件研究

文章从酿造大曲中分离到一株产较高纤维素酶的霉菌,该菌株经紫外线-亚硝酸盐复合诱变选育出突变菌株HY3-2,其CMC和FPA酶活力比出发菌株分别提高了89.69%和88.86%,且传代稳定性较好。对该突变株进行固体发酵培养条件的研究表明,以硫酸铵或蛋白胨为氮源,发酵酒糟与麸皮比为2∶3,培养120 h,产酶活力最高,CMC酶活力为89.892 U/mL,FPA酶活力为30.912 U/mL。     

培养条件对植物乳杆菌LIP-1抗冷冻活性的影响

以前期优化的MRS培养基为基础培养基,采用二次响应面分析法优化植物乳杆菌LIP-1的培养条件（温度、接种量、初始培养pH）,研究改变培养条件是否可提高植物乳杆菌 LIP-1高密度发酵培养后的活菌数以及对冷冻干燥后菌株的冻干抗性的影响。结果显示：最佳培养条件：培养pH6.7、培养温度36 ℃、接种量8.8%,在此培养条件下,植物乳杆菌LIP-1高密度发酵后活菌数为10.1855 lg（CFU/mL）,冷冻干燥后的存活率达83.40%,与未优化的培养条件相比,发酵培养后活菌数及冻干存活率显著提高（P<0.05）,分别提高0.2935 lg（CFU/mL）和8.46%。结轮：通过改变培养条件可显著提高植物乳杆菌LIP-1的高密度发酵活性和冷冻干燥存活率。     

一株海洋细菌产几丁质酶培养条件研究

从海洋环境中筛选出1株产几丁质酶细菌B-25。进行不同碳源、氮源、温度、pH值等对B-25菌株发酵产生几丁质酶的影响试验,研究几丁质酶的培养条件。该菌株产酶最佳碳源为甘露醇,最佳氮源为蛋白胨,通过培养条件优化,该菌株酶活力达到0.43U/mL,较始发菌株提高了4.9倍。     

发酵乳杆菌的生长限制性因素分析及高密度培养工艺优化

为提高发酵乳杆菌的增殖浓度,对其高密度发酵培养基成分及培养工艺进行优化以提高其活菌数。结果表明,酵母粉复合大分子肽的蛋白胨是发酵乳杆菌的最适氮源,缓冲盐在恒pH培养时对菌株生长无促进作用,Mn²⁺和Mg²⁺均是发酵乳杆菌的限制性微量元素。另外,中性条件下酸根的积累不会对发酵乳杆菌有特异性毒害作用,其生长主要是受到渗透压的抑制。以菌株生长速率被抑制时的碳氮消耗比作为培养基中的碳氮源比例,基于菌株生长速率被抑制时的渗透压确定碳氮源的添加量。进一步优化恒pH分批培养和恒pH自动反馈补糖培养工艺,得到各菌株的最优培养策略:发酵乳杆菌FXJCJ6-1、发酵乳杆菌FGDLZR161、发酵乳杆菌CCFM422分别在恒pH 6.0、5.5、5.5分批培养时,活菌数分别达到(1.3±0.1)×10¹⁰、(1.1±0.1)×10¹⁰、(9.5±0.5)×10^(9 )CFU/mL,较在MRS培养基静置培养时的活菌数提高了3.1、3.8和4.6倍。该研究结果的应用将显著提高发酵乳杆菌的工业化生产效率。     

乙醇胁迫对乳酸杆菌关键酶活力的影响

分别以面包乳杆菌(Lactobacillus crustorum D2-5)和植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum D5-5)为研究对象,进行不同乙醇体积分数胁迫后菌体活力的对比,测定了乙醇胁迫后菌体中己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)、乳酸脱氢酶(LDH)及ATP酶的活力变化,分析了乙醇胁迫后造成菌体失活的主要因素。结果表明:5%乙醇胁迫处理有助于提高菌体存活率,但是效果不显著;8%乙醇胁迫后的菌体存活率明显降低,面包乳杆菌D2-5和植物乳杆菌D5-5存活率依次仅为26.61%和23.50%,菌体的生长受到严重抑制,致使相关酶活力降低。乙醇胁迫对乳酸杆菌己糖激酶影响不显著,对其丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶及ATP酶具有极显著的影响。这一结果说明,丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶及ATP酶是影响乙醇胁迫损失的关键酶,酶活力变化与菌体活力相关。     

核桃浆对鼠李糖乳杆菌培养特性及其富硒后抗缺氧活性的影响

为考察以核桃浆为原料开发廉价、高效的鼠李糖乳杆菌培养体系的可行性,本文用核桃浆代替MRS培养基中氮源,研究了核桃浆的颗粒度、料液比、用量、脱脂处理以及摇床转速对鼠李糖乳杆菌的生长、发酵液抗菌活性和抗氧化活性的影响,并用所得菌体经富硒处理后饲喂小鼠3 d,监测小鼠在暴露于低压缺氧条件下（海拔5000 m）6 h后的血细胞和血红蛋白含量,评价其抗缺氧潜力。结果发现,采用料液比为1:10 (g/mL),经120目筛网过滤的去脂核桃浆完全替代MRS培养基中氮源（牛肉膏、蛋白胨）,可使培养基成本降低70%,使菌体产量提高2.5倍（从2.6×109至7.6×109 CFU/mL）,但不影响发酵液的抗菌活性和抗氧化活性（P>0.05）。连续口服富硒菌体3 d,可显著提高小鼠在低压缺氧条件下的血红蛋白含量（P<0.05）,优于MRS培养基所得菌体。综上,用核桃浆能够完全代替MRS培养基中氮源用于培养鼠李糖乳杆菌,并能有效提高菌体产量和活性。     

钙离子对植物乳杆菌LIP-1抗冷冻干燥性能的影响

本文以植物乳杆菌LIP-1为研究对象,探讨在培养基中添加不同浓度的钙离子对菌株生长量及抗冷冻干燥性能的影响,在此基础上,研究了不同浓度钙离子对菌体形态、细胞壁及细胞膜结构完整性以及细胞膜脂肪酸构成的影响,以探讨钙离子影响菌株抗冷冻干燥性能的机制。结果表明:当在MRS培养基中添加0.5 mmol/L的钙离子时,与未添加钙离子的对照组相比,菌株的生长量提升了0.717×109 CFU/mL,存活率提升了21.52%（P<0.05）;同时与对照组相比,添加钙离子可以使植物乳杆菌LIP-1长度明显变短;菌株的细胞壁与细胞膜的损伤程度降低;细胞膜中不饱和脂肪酸的含量升高,U/S变大;添加钙离子还可以使菌株的常温贮藏稳定性得到提高,第8周时添加钙离子的实验组相较对照组（MRS）活菌数提升了13.65倍。该结果为培养基中添加适量的钙离子促进菌体生长以及提高菌株的抗冷冻干燥性与贮藏稳定性提供了理论参考。     

腐乳发酵过程中酶活力和化学组分变化研究

通过发酵罐培养高大毛霉MHC-7,并对腐乳发酵过程中酶活力及化学组分变化规律进行研究。结果表明：MHC-7 在发酵罐扩大培养条件下,最佳发酵时间是30h。蛋白酶、α- 淀粉酶、α- 半乳糖苷酶、谷氨酰胺酶、纤维素酶、脂肪酶、糖化酶和果胶酶活力在豆坯上产酶的峰值时间分别是48、36、48、48、66、36、30 和72h;在腐乳后发酵中除谷氨酰胺酶呈上升趋势,其它几种酶都呈下降趋势,粗蛋白、粗脂肪和还原糖含量随着发酵时间的延长不断下降,氨基态氮、游离脂肪酸和总酸含量不断增加;当达到谷氨酰胺酶≥ 86.3U/g、总酸≥ 1.0%、氨基态氮≥ 0.45%、还原糖≤ 1.1% 及黏度≤ 2 × 105mPa·s 时可以作为为判断腐乳成熟的标准。     

乳酸菌发酵对刺五加叶活性成分、体外抗氧化作用与降血糖相关酶的影响

为了对刺五加叶在益生菌发酵保健品领域的应用提供理论基础,以刺五加叶为原料,采用嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、植物乳杆菌3种乳酸菌进行发酵,对发酵前后刺五加叶中活性成分含量变化进行研究,并评价刺五加叶乳酸菌发酵物的体外抗氧化作用与对降血糖相关酶的影响.结果表明:不同菌种的发酵能力存在差异,植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌发酵显著增加了刺...     

耐高温β-半乳糖苷酶产生菌诱变和突变菌株产酶特性

以产β-半乳糖苷酶嗜热脂肪芽孢杆菌Bacillus stearothermophilus XG24为原始菌株,先后经微波辐照、亚硝基胍（NTG）诱变,选育获得1株高产突变菌株XGN52。产酶量比原始菌株提高了115.92%,其最大产酶量为31.59U/mL。经过10次传代实验,稳定性良好。突变菌株XGN52最适发酵时间36h,初始pH7.0,温度42℃。与原始菌株相比,突变株XGN52的产酶特性发生了改变。研究结果显示采用微波和NTG复合诱变对提高β-半乳糖苷酶产量具有显著的效果。      

Lactose hydrolyzing enzymes in Lactobacillus acidophilus strains

Five Lactobacillus acidophilus strains were examined for lactose hydrolyzing enzymes under several growth conditions. All have both β-galactosidase (β-gal) and phospho-β-galactosidase (P-β-gal) activities. Strains W, ATCC 4356 and NCDO 1748 had different amounts of β-gal activity, but all had 100-fold or more higher than P-β-gal activity. In contrast, in strains ATCC 4962 and ATCC 19992, activities of both enzymes were similar. The β-gal synthesis in strains W, 4356 and 1748 was induced by lactose and galactose, while in strains 4962 and 19992 it appeared not to be inducible. At 45°C in the presence of lactose synthesis of only β-gal occurred in strains 4356, 1748 and W. These differences in lactose hydrolyzing enzymes between the strains could be used, along with other characteristics, for taxonomic differentiation between L. acidophilus strains. Studies with L. acidophilus W indicated that cells have maximum β-gal activity at their early stationary phase of growth and when grown in the presence of an inducer and in the absence of oxgall. Selection of strains, type of carbohydrate in growth medium, growth temperature, culture age, and the absence of oxgall during cell growth should be considered in producing L. acidophilus cultures containing high β-gal activity for use as a dietary adjunct by lactose-intolerant individuals and in the manufacture of acidophilus-fermented dairy products.     

驼乳中产转糖基活性β-半乳糖苷酶乳酸菌的筛选鉴定及其酶学特性分析

分离筛选高产转糖基活性β-半乳糖苷酶的乳源微生物,为高效合成低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides,GOS）提供新酶源。以添加5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷（X-Gal）的乳糖为碳源的乳酸细菌培养基（MRS）进行初级分离筛选,以产酶菌株粗酶液催化乳糖转糖基反应产物的薄层层析进行复筛,单因素优化最佳产酶条件和转糖基反应条件,硫酸铵分级沉淀纯化β-半乳糖苷酶并对其酶学特性进行初步分析。筛选获得产转糖基活性β-半乳糖苷酶乳酸菌20?株,选择产酶水平较高、转糖基活性最强的产β-半乳糖苷酶菌株L6进行进一步研究。生理生化和分子生物学鉴定确定L6菌株为Lactobacillus kefiri。该菌株在2?g/100?mL乳糖、1?g/100?mL氮源（蛋白胨、牛肉膏和酵母浸粉）及初始pH?5.5的条件下,37?℃培养20?h,产酶水平最高可达（3.81±0.02）U/mL。L6菌株所产β-半乳糖苷酶催化反应的温度范围较宽,45～70?℃均能保持50%以上相对酶活力。以45?g/100?mL乳糖为底物,该酶在65?℃、pH?7.0条件下,反应4?h生成转移二糖的得率为13.51%（m/m,下同）,转移三糖为13.85%,转移三糖以上的GOS为4.15%。     

贮藏温度对真空冻干发酵剂发酵乳杆菌grx07活性的影响

以真空冻干的发酵剂grx07为研究对象,通过测定该发酵剂在20、4、-20℃三种温度下贮藏的存活率、活菌数、水分活度、发酵活力及影响乳酸菌代谢活力的关键酶活(乳酸脱氢酶、β-半乳糖苷酶、ATP酶的酶活),来探讨不同的贮藏温度对发酵乳杆菌grx07菌粉活力的影响。结果表明,发酵剂grx07在20℃贮藏3个月时存活率低于1%;在4和-20℃保藏12个月时菌粉存活率分别为4.45%和51.05%。在-20℃贮藏12个月的活菌数仍能达到3.78×10¹¹ cfu/g,菌粉水分活度为0.210;活化后发酵pH达到4.30,乳酸脱氢酶、β-半乳糖苷酶、ATP酶的活力分别为贮藏前酶活力的80.24%、74.60%、87.10%。因此,真空冻干发酵剂grx07长期贮藏的适宜温度为-20℃。     

不同氮源及浓度对苹果白兰地酒发酵的影响

以酿酒酵母1023和1620为实验菌株,以富士苹果汁为原料,添加氯化铵、蛋白胨、磷酸氢二铵和L-精氨酸做为有机和无机氮源,分析研究氮源种类及浓度对苹果白兰地发酵过程的影响。结果表明,在相同发酵条件下,添加氮源可以提高酵母酒精发酵力,加速糖的降解;无机氮源发酵酒精度低于有机氮源,且在氮源浓度为150mg/L以上时酒精度均与对照差异显著（p<0.05）,其中无机氮源中以氯化铵在水平250mg/L下酒精度最高,有机氮源中以蛋白胨在水平400mg/L下酒精度最高;总酸受不同氮源及浓度的影响,且无机氮源发酵后总酸变化量较有机氮源显著（p<0.05）。      

盾叶薯蓣皂苷水解酶发酵条件优化研究

从盾叶薯蓣根茎清洗液中,筛选出一株产薯蓣皂苷水解酶菌株Aspergillus sp.,对该菌株产酶发酵条件进行优化研究。单因素试验结果表明,0.3%葡萄糖为碳源、0.4%蛋白胨为氮源,薯蓣皂苷水解酶活力为0.78 U/mL。正交试验结果表明,蛋白胨含量对酶活力的影响较大,产酶发酵培养基最佳配方为0.5%葡萄糖,0.6%蛋白胨,0.2%薯蓣皂苷,0.1%K2HPO4,0.05%MgSO4·7H2O,0.05%KCl,0.001% FeSO4·7H2O。在此最佳培养基配方条件下,薯蓣皂苷水解酶活力为0.96 U/mL。0.2%麦冬、0.2%绞股蓝、0.2%薯蓣三种混合皂苷作为诱导物时,薯蓣皂苷水解酶活力最高,达1.26 U/mL。