人工神经网络结合遗传算法优化保护剂提高罗伊氏乳杆菌抗冻性能

摘要

为提高新筛选的罗伊氏乳杆菌LTR1318冷冻干燥过程中的抗冻性能,通过单因素试验先筛选出影响乳酸菌冻干存活率的4个主要因素:脱脂乳、谷氨酸、低聚果糖和山梨糖醇.再利用Box-Behnken试验设计不同保护剂组合下的菌株冻干存活率为训练集和测试集,构建径向基函数人工神经网络模型,模型拟合度可达0.9844.结合遗传算法对神经网络的拟合结果进行50次迭代寻优后,得到的最佳保护剂配方为脱脂乳10.90％、谷氨酸1.20％、低聚果糖1.30％和山梨糖醇0.80％.验证此条件下的冻干存活率为(95.74±5.07)％.经过人工神经网络结合遗传算法优化保护剂组合的策略,菌株在冻干过程中的乳酸脱氢酶和β-半乳糖苷酶的酶活力分别提高了53.19％和3.53倍,是正常培养条件下酶活力的78.25％和86.43％.此外,冷休克蛋白基因的相对表达量小幅上调8.29％.通过采取上述策略,本研究探索出一种新型益生菌的冻干工艺,为乳酸菌冻干制剂的制备和真空冷冻干燥技术的进一步应用提供参考和指导.