乳酸菌高密度发酵技术的研究

论文摘要

乳酸菌,是指一群能利用可发酵性碳水化合物,产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的通称,广泛应用于发酵乳制品行业。随着我国发酵乳制品工业的迅猛发展,积极研究并大力开发高效浓缩型酸奶发酵剂,对于推动我国乳酸菌发酵剂产业化进程,促进我国发酵乳制品工业的发展,具有重要的意义。而乳酸菌超浓缩发酵剂制备的关键是要实现对其高活性、高密度的培养,因此乳酸菌高密度培养工程技术研究具有重要的现实意义和广阔前景。本文分别以嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热乳链球菌接入量（1:1）的混合菌株为研究对象,通过对培养条件、发酵培养基组分优化等步骤的研究,探讨乳酸菌高密度培养技术。主要结果如下:（1）通过单因素实验,初步确定嗜酸乳杆菌的最佳培养条件:培养温度37℃,培养基初始pH值为5.8,接种量为4%,培养方式为厌氧培养。从MRS培养基出发,通过部分因子实验和响应面优化,得到了优化培养基为:2%乳清粉（w/v）,1.87%牛肉膏（w/v）,1%蛋白胨（w/v）,2.79%玉米浆粉（w/v）,0.058%硫酸镁（w/v）,0.025%硫酸锰（w/v）,0.22%乙酸钠（w/v）,0.2%磷酸氢二钾（w/v）。在此优化条件下,培养22h,菌体浓度可到3.7×1011cfu/mL,取得了很好的效果,为今后直投式发酵剂的制备提供了良好的基础。（2）研究了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌（1:1）混合菌株培养时,环境条件（温度、接种量、起始pH等）和培养基组成对其增殖的影响。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌（1:1）混合菌株的最佳培养条件:培养温度40℃,培养基初始pH值为6.5,接种量5%,培养方式采取厌氧培养。从MRS培养基出发,通过部分因子实验和响应面优化,得到了培养基配比为:2%乳清粉（w/v）,1.87%牛肉膏（w/v）,1%蛋白胨（w/v）,2.55%玉米浆粉（w/v）,0.058%硫酸镁（w/v）,0.011%硫酸锰（w/v）,0.72%乙酸钠（w/v）,0.2%磷酸氢二钾（w/v）。在此优化条件下,培养18h,菌体浓度可到2.8×1010cfu/mL。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 文献综述
• 1.1 乳酸菌的概述
• 1.1.1 乳酸菌的分类
• 1.1.2 乳酸菌的一般特性
• 1.1.3 乳酸菌的功能
• 1.1.3.1 改善制品的风味,提高制品的营养价值
• 1.1.3.2 抗菌和整肠作用
• 1.1.3.3 抗肿瘤作用
• 1.1.3.4 降低胆固醇
• 1.1.3.5 增强机体的免疫能力
• 1.1.3.6 延缓衰老
• 1.1.3.7 抑菌物质的产生
• 1.2 乳酸菌高密度培养的研究进展
• 1.2.1 国内外发展近况
• 1.2.2 高密度培养的定义
• 1.2.3 高密度培养的优点
• 1.2.4 影响高密度培养的因素
• 1.2.4.1 平衡培养基
• 1.2.4.2 温度的影响
• 1.2.4.3 pH值
• 1.2.4.4 氧化还原电位
• 1.2.4.5 代谢产物的调控
• 1.2.5 高密度培养的方法
• 1.2.5.1 透析培养
• 1.2.5.2 细胞循环培养
• 1.2.5.3 补料分批培养
• 1.2.6 限制乳酸菌高密度培养的因素及解决方法
• 1.3 常用乳酸菌在酸奶中的应用研究
• 1.3.1 嗜酸乳杆菌
• 1.3.1.1 嗜酸乳杆菌在乳品中的应用
• 1.3.2 保加利亚乳杆菌与嗜热乳链球菌
• 1.3.2.1 概述
• 1.3.2.2 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的独特性:对乳环境的适应
• 1.3.2.3 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的协同作用
• 1.4 研究背景与目的
• 1.4.1 研究背景
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 菌株
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 仪器与设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 培养方法
• 2.2.1.1 菌种活化、传代、纯化与接种扩培
• 2.2.1.2 种子的制备
• 2.2.1.3 发酵培养
• 2.2.1.4 乳酸菌生长量变化曲线测定
• 2.2.2 测定方法
• 2.2.2.1 菌体浓度的测定
• 2.2.2.2 pH值的测定
• 2.2.3 高密度培养研究
• 2.2.3.1 培养条件的优化
• 2.2.3.1.1 接种量对乳酸菌增殖的影响
• 2.2.3.1.2 培养基起始pH值的影响
• 2.2.3.1.3 发酵温度的影响
• 2.2.3.1.4 培养方式的影响
• 2.2.3.2 培养基优化
• 2.2.3.2.1 最佳碳源物质的确定
• 2.2.3.2.2 最佳氮源物质的确定
• 2.2.3.3 部分因子实验设计（Fractional factorial design,FFD）
• 2.2.3.4 最陡爬坡路径实验（Path of steepest ascent）
• 2.2.3.5 中心组合设计（Central composite design,CCD）
• 第3章 结果与分析
• 3.1 嗜酸乳杆菌高密度培养
• 3.1.1 生长特性研究
• 3.1.2 培养条件的筛选
• 3.1.2.1 接种量对嗜酸乳杆菌生长的影响
• 3.1.2.2 初始pH值对嗜酸乳杆菌生长的影响
• 3.1.2.3 温度对嗜酸乳杆菌培养的影响
• 3.1.2.4 培养方式对对菌体生长的影响
• 3.1.3 培养基的优化
• 3.1.3.1 碳源的筛选
• 3.1.3.2 氮源的筛选
• 3.1.4 部分因子试验
• 3.1.5 中心组合实验和响应面分析
• 3.2 保加利亚乳杆菌和嗜热乳链球菌高密度培养
• 3.2.1 时间-生长量曲线的测定
• 3.2.2 混菌发酵环境条件的筛选
• 3.2.2.1 接种量对混菌培养的影响
• 3.2.2.2 培养基起始pH的影响
• 3.2.2.3 发酵温度的影响
• 3.2.2.4 培养方式的影响
• 3.2.3 发酵培养基的优化
• 3.2.3.1 发酵培养基中碳源的确定
• 3.2.3.2 发酵培养基中氮源的确定
• 3.2.3.3 缓冲盐对混合菌株增殖的影响
• 3.2.4 部分因子试验
• 3.2.5 中心组合实验和响应面分析
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果