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血红素和维生素K_2对有氧培养干酪乳杆菌生长和代谢的影响

作　者: 周元良
导　师: 霍贵成
学　校: 东北农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 干酪乳杆菌有氧呼吸生长代谢菌体活力
分类号: TS252.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

干酪乳杆菌是一种重要的益生菌,广泛应用于发酵和食品工业。发酵工业主要是应用干酪乳杆菌生产乳酸,这需要菌体具有较强的活力;食品工业中的干酪乳杆菌一般作为益生菌添加到发酵乳制品中,发酵乳制品中的益生菌在食品冷藏、运输及销售过程中会遇到各种各样的环境刺激,如氧气、低温和其他微生物等,都会导致活力下降,而在人体食用后经过人体消化道又会因为胃酸和胆汁等条件丧失大部分活力。因此,干酪乳杆菌以上两个方面的应用都需要菌体具备较高的活力和对环境条件的耐受性。目前对兼性厌氧的乳酸菌进行有氧呼吸的研究发现,部分乳酸菌通过有氧呼吸可以得到活力更强的和产香能力提高的菌体。本课题对干酪乳杆菌ATCC393在有氧条件下的生长进行研究,并探索其有氧呼吸的条件。通过单因素试验,发现在振荡培养并添加血红素和维生素K₂的条件下,干酪乳杆菌培养物中菌体活力在长时间内保持在10⁹cfu/mL以上,而对照组菌体无一能够保持长时间高活力,因此确定了振荡并添加血红素和维生素K₂为有氧呼吸条件,并对振荡培养、有氧呼吸和静置发酵三种条件进行生长、代谢产物、活力、细胞表面状态和酶活力等进一步分析。对三种条件下菌体生长曲线的研究发现,干酪乳杆菌在三种条件下培养物的pH变化情况一致,有氧呼吸和静置发酵菌体生长曲线一致,而振荡培养在进入稳定期后菌体密度增加减慢,末期出现下降。通过对代谢产物及葡萄糖代谢率研究发现,pH变化一致是因为三种条件下菌体对葡萄糖利用率一致,虽然有氧呼吸条件下产生的乳酸较少,但是甲酸和乙酸产量较多,导致pH变化情况与静置发酵一致。另外,振荡培养菌体对中间代谢产物丙酮酸利用不充分,丙酮酸积累较多,而有氧呼吸菌体产生了一种新的芳香化合物乙偶姻。三种条件下菌体活力及对环境条件耐受性出现显著差异。发酵培养和振荡培养菌体除对冻干条件耐受性较强外,对冷、热、胆汁和酸性条件耐受性均较差,而有氧呼吸菌体在这些条件下均表现出高于二者的耐受活力。通过对细胞表面的透射电镜观察发现振荡培养和有氧呼吸的菌体细胞壁变薄且更光滑,这是由于氧气的刺激使细胞壁成分发生变化,导致细胞壁浓缩。振荡培养菌体的低活力也与细胞壁的变化有关,因为在振荡培养条件下菌体出现了畸形和菌体自溶,导致生长末期菌体密度出现下降。而有氧呼吸菌体由于坚硬细胞壁的保护能够很好地抵抗外界条件刺激。对菌体NADH氧化酶活力测定发现,干酪乳杆菌能够在有氧条件下正常生长与NADH氧化酶活力有重要联系,振荡培养的菌体NADH氧化酶活力是其他两种条件下的约3倍。有氧呼吸菌体NADH氧化酶活力与静置发酵菌体一致,表明其对氧气的利用与振荡培养有着本质差异。本研究一方面研究了氧气对干酪乳杆菌生长、代谢和菌体活力的影响,另一方面发现有氧呼吸可以提高菌体对外界条件的耐受性,以及产生更多的芳香化合物。这些结论不仅可以为干酪乳杆菌应用过程中保持活力提供方法参考,而且将此高活力菌体应用于工业生产,将会极大提高以干酪乳杆菌为益生菌的发酵乳制品中菌体的活力,提高益生效果。

全文目录

中文摘要  8-10
英文摘要  10-12
1 引言  12-24
  1.1 立题背景  12-13
  1.2 研究目的与意义  13
    1.2.1 目的  13
    1.2.2 意义  13
  1.3 主要研究内容  13
  1.4 文献综述  13-22
    1.4.1 干酪乳杆菌简介  13-15
    1.4.2 L.casei 的发酵代谢  15
    1.4.3 L.casei 的有氧生长  15-16
    1.4.4 乳酸菌的耐氧机制  16-18
    1.4.5 乳酸菌的有氧呼吸研究  18-19
    1.4.6 益生菌应用面临的问题  19-22
    1.4.7 乳酸菌有氧呼吸条件探索  22
  1.5 展望  22-24
2 材料与方法  24-30
  2.1 试验材料  24-26
    2.1.1 菌株  24
    2.1.2 培养基  24
    2.1.3 主要试剂  24-25
    2.1.4 主要仪器及设备  25-26
  2.2 试验方法  26-30
    2.2.1 不同辅酶对L.casei 有氧生长的影响  26-27
    2.2.2 生长曲线测定  27
    2.2.3 不同条件培养的菌体对外界环境的耐受性  27
    2.2.4 代谢产物分析  27-28
    2.2.5 NADH 氧化酶活力测定  28
    2.2.6 葡萄糖利用率的测定  28
    2.2.7 透射电镜观察  28-29
    2.2.8 细菌基因组的提取  29-30
3 结果与分析  30-48
  3.1 不同辅酶对L.casei 有氧生长的影响  30-31
  3.2 生长曲线测定  31-33
  3.3 不同条件培养的菌体对外界环境的耐受性  33-36
    3.3.1 不同培养条件下菌体的耐酸性  33-34
    3.3.2 不同培养条件下菌体的耐胆汁活力  34-35
    3.3.3 不同培养条件下菌体冻干后的活力  35
    3.3.4 不同培养条件下菌体的耐热性  35-36
  3.4 代谢产物分析  36-41
    3.4.1 样品标准曲线绘制  36-40
    3.4.2 代谢产物分析  40-41
  3.5 NADH 氧化酶活力  41-43
  3.6 菌体葡萄糖利用率  43-44
  3.7 细胞电镜观察  44-46
  3.8 细菌基因组提取  46-48
4 讨论  48-53
  4.1 氧气对L.casei 生长和代谢的影响  48-49
    4.1.1 氧气对L.casei 生长的影响  48
    4.1.2 氧气对L.casei 代谢的影响  48-49
    4.1.3 氧气对L.casei 造成的潜在损伤对活力的影响  49
  4.2 血红素和醌类对L.casei 有氧生长的影响  49-51
  4.3 氧气对L.casei 细胞表面的影响  51-52
  4.4 高活力L.casei 菌株的应用前景  52-53
5 结论  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-66
攻读学位期间发表的学术论文  66

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