嗜热链球菌高密度培养及冷冻保护的研究

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1、答辩人：研究方向：指导教师：嗜热链球菌高密度培养及冷冻保护的研究目录引言1材料与方法2结果与分析3结论4引言1.1嗜热链球菌1.2高密度发酵1.3乳酸菌保护剂1.4研究内容与意义1.引言1.1嗜热链球菌属于兼性厌氧的革兰氏阳性乳酸菌，在食品、医药及畜禽生产中有着广泛的应用。1.2高密度发酵营养物质发酵液的pH值生长抑制物的积累溶氧浓度和培养温度补料方式及发酵液流变学特性。1.3乳酸菌保护剂冷冻作用机理保护剂冻干前预处理1.引言脂肪酸冷激蛋白冷冻作用AB核酸D核糖体C与RNA非特异性结合，阻止mRNA形成二级结

2、构，抑制其它蛋白的转录和翻译改变DNA分子的超螺旋结构饱和脂肪酸→不饱和脂肪酸抗氧化剂：Vc等翻译的效率将降低1.引言脂肪酸的变化冷刺激对细胞最重要的影响之一是使细胞膜从固有的结晶性液态转变为凝胶态，导致流动性下降。但是，冷冻过程中也可以激活一些脱氢酶类，在这些脱氢酶的催化作用下，乳酸菌细胞膜上的饱和脂肪酸可以转变为不饱和脂肪酸。由于不饱和脂肪酸磷脂的熔点较低，从而冷冻过程中细胞膜的流动性增强，菌体的活性可以得到保护。1.引言冷激蛋白(CSPs)合成微生物在受到低温刺激时，会发生冷激反应，此时会合成许多冷诱导

3、蛋白(Cold-inducedProteins，CIPs)，其中最为重要的是冷激蛋白(Cold-shockproteins，CSPs)，分子量大约在7kD。在低温环境下，这类蛋白作为RNA陪伴分子与RNA通过非特异性结合，可阻止mRNA二级结构的形成，抑制其它蛋白的转录和翻译。1.引言核糖体变化微生物核糖体对温度敏感。随着温度的升高，核糖体翻译的速率将高于相应氨基酸的tRNA(氨基酰tRNA)的供应速率，核糖体的酰胺基位点随之空缺。此外，核糖体在冷刺激之后翻译的效率将降低。1.引言核酸变化温度能改变DNA分子

4、的超螺旋结构。DNA分子的延伸由DNA促旋酶和DNA拓扑异构酶Ⅰ来调控。DNA相关功能，如复制、转录、重组等，都与DNA超螺旋结构具有紧密联系。1.引言保护剂非渗透性保护剂半渗透性保护剂渗透性保护剂细胞大分子量的多糖类、聚乙二醇6000等非渗透性保护剂吸附在细胞表面形成黏附层，使细胞部分失水，这种保护剂是通过增加溶液黏度来抑制冰晶的生长单糖、二糖、氨基酸和低分子量聚合物等使细胞在冷冻前先部分脱水，保护液在细胞壁与细胞膜之间浓缩，形成缓冲层，防止冰晶的产生，机械性地保护细胞膜甘油和二甲基亚砜等可使细胞膜更有弹性

5、，与水结合紧密，防止细胞过分脱水，减少盐浓度的伤害，阻止细胞内大冰晶的形成1.引言预冷处理产生冷应激蛋白饱和脂肪酸转变为不饱和脂肪酸1.引言pH调节发酵液pH为5.5时，有较好的抗冷冻性不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例协同作用：嗜酸乳杆菌培养过程中pH为4.4～4.6时，添加Ca、Mn等盐能加强细胞壁硬度，抑制乳酸菌短杆变为长杆1.引言1.4研究内容与意义研究内容菌株筛选培养基优化及高密度发酵工艺优化冷冻保护剂配方及冻干工艺优化目的及意义提高菌体产率提高冷冻保护效果为国内乳酸菌发酵剂的应用及早日摆脱对进口发酵剂

6、的依赖奠定基础1.引言材料与方法2.1材料菌株仪器、试剂等2.材料与方法2.2方法初筛发酵7h后滴定酸度≥55°T复筛发酵至pH4.5与商业Yc时间接近正交试验测菌体密度OD600平板倾注计数法计活菌数结果与分析3.1嗜热链球菌中优良菌株的筛选3.2ND03培养基优化3.3ND03静态培养条件3.4ND03高密度发酵3.5ND03冻干保护剂及工艺3.结果与分析3.1嗜热链球菌中优良菌株的筛选初筛按37℃发酵7h滴定酸度≥55°T的标准进行筛选，从289株嗜热链球菌中筛选出了62株(筛出率21.5%)目标菌。3

7、.结果与分析复筛编号离株来源编号离株来源C24-3IMAU20750蒙古国酸牛奶G81-3IMAU80846甘肃曲拉D4-7IMAU20774蒙古国酸牛奶NM81-1IMAU10624内蒙古酸牛奶G80-1IMAU80840甘肃曲拉NM84-3IMAU10638内蒙古酸牛奶G80-3IMAU80842甘肃曲拉S11-3IMAU80278四川酸牛奶G80-5IMAU80843甘肃曲拉S13-4IMAU80285四川酸牛奶G81-1IMAU80844甘肃曲拉S13-6IMAU80287四川曲拉3.结果与分析以发酵

8、pH值到达4.5时的时间为指标，筛选出接近商业嗜热链球菌Yc发酵时间的菌株，共12株。发酵特性序号菌株黏度(cp)脱水收缩(%)pH值TA(°T)对照YC1000±109de46.0±1.9e4.43±0.01bc73.27±1.99bc1IMAU20750650±102f59.8±0.5a4.41±0.00c50.53±1.27g2IMAU20774702±106f52.4±2.5bcd4.40±