菊粉復(fù)合保護(hù)劑對乳酸菌的凍干保護(hù)及其作用機(jī)制研究.pdf

1、乳酸菌是一大類在食品發(fā)酵領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的微生物，應(yīng)用直投式乳酸菌發(fā)酵劑進(jìn)行生產(chǎn)是新型發(fā)酵工藝技術(shù)之一。真空冷凍干燥是制備高效發(fā)酵劑常用的技術(shù)手段，但其凍干過程會不可避免地對菌體造成一定的生理損傷，甚至死亡。如何增強(qiáng)乳酸菌凍干后菌體的存活率和細(xì)胞活力，一直是直投式乳酸菌發(fā)酵劑制備領(lǐng)域的研究重點(diǎn)，其中，高效凍干保護(hù)劑體系的構(gòu)成是制備直投式發(fā)酵劑的核心技術(shù)，目前主要采用以脫脂乳或海藻糖為主的復(fù)合保護(hù)劑，成分復(fù)雜，價格昂貴，不利于發(fā)酵劑的大規(guī)模生

2、產(chǎn)應(yīng)用。因此，研發(fā)成分簡單、價格低廉且對乳酸菌保護(hù)效果良好的復(fù)合凍干保護(hù)劑，具有重要的理論與實踐價值。
　　本論文以乳酸菌（植物乳桿菌CGMCC6016）為研究對象，優(yōu)化以菊粉為主要基質(zhì)的凍干保護(hù)劑及發(fā)酵劑制備工藝，同時考察菊粉復(fù)合保護(hù)劑對菌體凍干后和貯藏期間細(xì)胞活力的影響;并從細(xì)胞結(jié)構(gòu)和細(xì)胞代謝水平上，研究其對乳酸菌的凍干保護(hù)機(jī)制。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)以活菌數(shù)為指標(biāo)，對菌體的增殖培養(yǎng)和收集工藝進(jìn)行研究;以菊

3、粉為主要成分，并添加其他組分，研究其對乳酸菌的凍干保護(hù)效果。試驗結(jié)果表明:乳酸菌在初始pH為7.5的優(yōu)化菊芋浸汁中培養(yǎng)，12 h收獲菌體后，于4℃、2981×g離心17min收集菌體，其活菌數(shù)和菌體抗冷凍效果最佳;通過單因素試驗及響應(yīng)面分析法確定了保護(hù)劑最佳配方:菊粉(DP＜20)22.4 g/100 mL，谷氨酸鈉12.8g/100 mL，山梨醇4.7 g/100 mL，在此條件下，乳酸菌的凍干存活率可達(dá)到90％以上，保護(hù)效果與脫脂乳

4、復(fù)合保護(hù)劑相當(dāng)，但成本顯著降低。
　　(2)采用流式細(xì)胞術(shù)，結(jié)合CFSE染色法評價菊粉復(fù)合保護(hù)劑對乳酸菌凍干后細(xì)胞活力的影響;并且以活菌數(shù)和細(xì)胞活力為指標(biāo)，對菊粉復(fù)合保護(hù)劑制備的凍干菌粉在-20℃和4℃貯藏期間的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。結(jié)果表明:添加菊粉復(fù)合保護(hù)劑的菌體凍干后，能夠維持較高的細(xì)胞活力，且高于脫脂乳復(fù)合保護(hù)劑制備的凍干菌粉;低溫貯藏更有利于維持凍干菌粉的活菌數(shù)和細(xì)胞活力，菊粉復(fù)合保護(hù)劑制備的凍干菌粉在-20℃貯藏6個月，活菌

5、數(shù)和細(xì)胞活力無顯著性變化。
　　(3)通過對凍干菌體細(xì)胞膜的完整性、通透性、細(xì)胞膜脂肪酸(FAs)的組成及蛋白質(zhì)生物合成的研究，探索菊粉復(fù)合保護(hù)劑對乳酸菌凍干保護(hù)的作用機(jī)制。結(jié)果表明:與傳統(tǒng)的脫脂乳復(fù)合保護(hù)劑相比較，菊粉復(fù)合保護(hù)劑能夠更好地維持凍干菌體細(xì)胞膜的通透性和完整性，防止胞內(nèi)蛋白的泄露，維持胞內(nèi)Ca2+的正常比例，并使細(xì)胞膜FAs的比例與正常菌體更接近，降低細(xì)胞膜的損傷率，綜合效果優(yōu)于脫脂乳復(fù)合保護(hù)劑。
　　(4)利

6、用基于GC/MS的代謝組學(xué)分析技術(shù)，研究菊粉復(fù)合保護(hù)劑對凍干菌粉在發(fā)酵過程中生理代謝的影響。研究表明:菊粉復(fù)合保護(hù)劑的添加能夠有效地維持凍干菌體在發(fā)酵過程中的代謝水平;貯藏溫度與凍干菌粉發(fā)酵過程中的能量代謝、氨基酸代謝和脂肪酸代謝等相關(guān)，-20℃貯藏更有利于維持菌體的正常代謝;研究同時發(fā)現(xiàn)不同類型保護(hù)劑制備的凍干菌粉在貯藏溫度發(fā)生改變時，其菌體細(xì)胞代謝也隨之有所變化;相對于脫脂乳復(fù)合保護(hù)劑，菊粉復(fù)合保護(hù)劑能夠更好地維持乳酸菌凍干菌粉在發(fā)