高产胞外多糖乳酸菌的筛选及培养基优化方法的研究

摘要

乳酸菌胞外多糖（Lactic acid bacteria exopolysaccharide LAB EPS）是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外常渗于培养基的一类多糖类化合物，分为荚膜多糖与粘液多糖，是微生物代谢次产物，分子量多在4．0×104～6．0×106Da。LAB EPS具有增加酸乳的粘度、流变性、防止乳清析出、增强凝乳强度、改善酸乳品质等特性，因此研究LAB EPS具有重要的理论意义和实践意义。 本课题主要以市售酸奶、泡菜为研究对象，经过乳酸菌的筛选、分离、鉴定共得到8株杆菌，4株球菌。应用形态学特征、生理生化特征以及糖发酵试验等方法鉴定，结合《伯杰氏细菌鉴定手册》和《乳酸菌分类鉴定》，将菌株鉴定为乳杆菌属（其中德式乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp．bulgaricus）2株，嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）3株，植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）3株；）和乳球菌属（其中嗜热链球菌（S． thermophilus）3株，乳酸乳球菌乳脂亚种（Lc． Lactis subsp．cremoris）1株。），共2个属5个种。通过苯酚-硫酸法检测鉴定菌株发酵液中的胞外多糖的产量，测定培养基的粘度，进一步筛选得到胞外多糖产量高的G1德式乳杆菌保加利亚亚种，对其进行培养基优化试验。 在优化培养基时，分别对碳源、氮源、碳氮比进行单因素水平优化。其中以葡萄糖作为碳源G1菌株EPS产量最高，可达136．58mg/L，培养基粘度为268．57mPa．s；以胰蛋白胨作为氮源时G1菌株EPS产量最高，可达140．3mg/L，培养基粘度为271．79mPa．s，；碳氮比为3：1时，胞外多糖产量最高，可达137．24mg/L，培养基粘度为271．79mPa．s。 在单因素优化水平的基础上对影响EPS产量的培养温度、培养时间、初始pH值以及葡萄糖添加量进行四因素三水平正交实验。结果表明：培养时间为17h、培养温度33℃，初始pH值为6．0，葡萄糖添加量为3％的发酵条件为G1菌株产胞外多糖量的最佳发酵工艺条件，EPS产量可达126．76mg/L；其中培养温度对G1菌株胞外多糖的产量影响最大，其次为初始pH值，葡萄糖的添加量对G1菌株胞外多糖的产量影响最小。 为了避免培养温度、培养时间以及初始pH值三种主要因素的交互作用，运用响应面法进行Box-Behnken设计优化分析，优化的结果为；培养温度为39．1℃，培养时间14．2h，初始pH值6．9，EPS产量可达154．25mg/L，优化后G1德式乳杆菌保加利亚亚种EPS产率提高17．8％。

目录

文摘

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致谢

1 文献综述

1.1 乳酸菌胞外多糖(Lactic acid bacteria exopolysaccharide LAB EPS)简介

1.2 乳酸菌EPS的分类、化学组成和结构

1.2.1 乳酸菌胞外多糖的分类

1.2.2 乳酸菌胞外多糖的化学组成

1.2.3 乳酸菌胞外多糖的结构

1.3 乳酸菌胞外多糖的生物合成机理

1.3.1 乳酸菌胞外多糖的生物合成

1.3.2 乳酸菌胞外多糖的遗传基因调控

1.4 研究乳酸菌EPS的方法学

1.4.1 菌株对EPS产量的影响

1.4.2 培养基对EPS产量的影响

1.5 乳酸菌EPS的生理功能特性研究

1.5.1 乳酸菌EPS的生理学功能

1.5.2 乳酸菌EPS的工艺学功能

1.6 乳酸菌EPS的应用

1.6.1 在食品添加剂方面的应用

1.6.2 EPS作为药物及保健品中的应用

1.6.3 EPS作为益生素应用

1.7 立题背景和意义

1.8 主要研究内容

2 引言

3 材料与方法

3.1 试验材料

3.1.1 材料

3.1.2 碳水化合物及其它

3.1.3 培养基

3.1.4 主要设备

3.2 试验方法

3.2.1 乳酸菌的分离与纯化

3.2.2 分离菌株的保存

3.2.3 乳酸菌分离、纯化与保存程序

3.2.4 乳酸菌分离株的鉴定方法

3.2.5 乳酸杆菌属的鉴定

3.2.6 乳酸球菌属的鉴定

3.2.7 乳酸菌各属内种的鉴定

3.2.8高产保外多糖乳酸菌的筛选

3.2.9 碳源、氮源的优化测定

3.3 Box-Behnden设计因素水平编码

3.4 数据分析

4 结果与分析

4.1 乳酸菌分离株菌落形态和细胞形态观察

4.2 乳酸菌的鉴定结果

4.2.1 乳酸杆菌属及其种的鉴定

4.2.2 乳酸球菌属及其种的鉴定

4.3 高产胞外多糖乳酸菌的筛选

4.3.1 乳酸菌的粘度测定

4.3.2 各乳酸菌菌株多糖产量的测定

4.4外源性碳源对G1德式乳杆菌保加利亚亚种EPS产量的影响

4.5外源性氮源对G1德式乳杆菌保加利亚亚种EPS产量的影响

4.6 碳氮比对EPS产量的影响

4.7 影响EPS产量的培养条件的优化组合

4.8 Box—Behnken试验设计结果及分析

4.9 EPS产率的响应面分析

5.讨论与结论

5.1 讨论

5.2 结论

参考文献

发表论文及论著情况