植物乳杆菌299高密度培养及冷冻干燥保护的研究

发布时间：2017-10-29 07:17

  本文关键词：植物乳杆菌299高密度培养及冷冻干燥保护的研究

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【摘要】：以植物乳杆菌299为研究菌株,为了提高植物乳杆菌299的最终活菌数,为其将来的商业化生产提供参考,分别对发酵培养基、高密度发酵工艺、真空冷冻干燥的冻干工艺和保护剂浓度以及菌粉包装及储藏期进行了研究,并得到了以下结论：(1)通过单因素、PB和响应面试验分析,以MRS培养基为基础,优化得到植物乳杆菌299的最佳培养基为：蛋白胨2.33%,酵母膏1.41%,葡萄糖2.52%,柠檬酸氢二胺0.40%,乙酸钠0.30%,磷酸氢二钾0.80%,Tween-800.30%,硫酸锰0.0025%。培养得到的菌体OD600可达到1.2687,比相同条件下在MRS培养基中菌体OD600提高了28.9%,同时,优化后的培养基去掉了牛肉膏和硫酸镁两种成分,简化了培养基配方。(2)在确定最适培养基以及前期实验室工作的基础上,在30L半自动发酵罐上对影响高密度发酵工艺的因素进行优化,得到最佳高密度发酵工艺为：发酵恒定pH值为5.5,中和剂为25%的氨水,搅拌转速为1 OOr/min,菌体生长限制性底物为碳源和氮源,补料液碳源和氮源最佳比例为3：2,同时在对数期末期对发酵体系进行相隔4h的两次补料。在此条件下,植物乳杆菌299经过高密度发酵培养24h后,发酵液的菌体OD600可达到1.3422,较普通发酵培养提高约44%。(3)对影响真空冷冻干燥的条件及保护剂配方进行优化。得到该菌株的最佳冻干工艺为：预冻温度为-80℃,预冻时间为2h,菌泥与保护剂的最佳比例为2：5,最佳冻干厚度为1.2cm,脱脂乳浓度为16%,冻干时间为20h。经过优化后,最终获得的菌粉中植物乳杆菌299的活菌数达到2.11×1011cfu/g,冻干存活率为89.8%。(4)对植物乳杆菌299的菌粉包装及储藏条件进行了研究。发现在-20℃保藏1年时间内,用铝箔袋和PET-PE袋(普通真空包装袋)进行包装时,两者无显著性差异,菌活仍可维持在1011cfu/g;在4℃及25℃下保藏时,铝箔袋对菌体的保护效果较PET-PE袋效果好,并且温度越高,差异性越大;用铝箔袋进行充气包装时,发现混合气体为95%N2-5%CO2时菌体存活率最高。
【关键词】：植物乳杆菌 高密度培养 真空冷冻干燥
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS201.3
【目录】：

• ABSTRACT4-5
• 摘要5-9
• 1 前言9-22
• 1.1 益生菌概述9-11
• 1.1.1 益生菌定义的演变9
• 1.1.2 益生菌的种类9-10
• 1.1.3 益生菌的主要生理功能和益生作用10
• 1.1.4 益生菌研究领域在国内外的研究动态及发展趋势10-11
• 1.2 植物乳杆菌概述11-13
• 1.2.1 植物乳杆菌的生理特性11-12
• 1.2.2 植物乳杆菌在肠道的存活性12
• 1.2.3 植物乳杆菌的应用前景12-13
• 1.3 高密度培养简介13-16
• 1.3.1 高密度培养的意义13-14
• 1.3.2 乳酸菌高密度培养的国内外研究现状14
• 1.3.3 高密度培养的方式14-15
• 1.3.4 高密度培养的限制因素15-16
• 1.3.5 高密度培养的前景与展望16
• 1.4 冻干概述16-21
• 1.4.1 真空冷冻干燥的原理17
• 1.4.2 真空冷冻干燥的冻干工艺17-18
• 1.4.3 真空冷冻干燥的特点18
• 1.4.4 真空冷冻干燥对菌体的伤害18-19
• 1.4.5 影响真空冷冻干燥作用的因素19-21
• 1.5 本课题研究目的、意义及研究内容21-22
• 2 材料与方法22-32
• 2.1 实验材料与试剂22-24
• 2.1.1 实验菌种22
• 2.1.2 主要实验试剂22-23
• 2.1.3 主要仪器与设备23
• 2.1.4 主要溶液的配制23-24
• 2.2 实验方法24-32
• 2.2.1 菌株的保藏24
• 2.2.2 菌株的活化24
• 2.2.3 葡萄糖的测定方法24-25
• 2.2.4 菌体密度的测定25-26
• 2.2.5 活菌数的测定26
• 2.2.6 pH的测定26
• 2.2.7 发酵培养基优化26-29
• 2.2.8 高密度培养优化29-30
• 2.2.9 冻干工艺优化30-31
• 2.2.10 菌粉的包装材料及保藏期的研究31
• 2.2.11 菌粉水分测定31
• 2.2.12 冻干存活率的计算31-32
• 3 结果与讨论32-58
• 3.1 发酵培养基优化32-44
• 3.1.1 发酵培养基单因素优化32-38
• 3.1.2 培养基Plackett-Burman试验设计38-40
• 3.1.3 最陡爬坡试验40
• 3.1.4 中心组合试验设计40-43
• 3.1.5 优化培养基验证试验43-44
• 3.2 高密度培养工艺优化44-49
• 3.2.1 不同中和剂对菌体生长的影响44-45
• 3.2.2 不同pH对菌体生长的影响45
• 3.2.3 发酵罐转速对菌体生长的影响45-46
• 3.2.4 限制性底物的确定46-48
• 3.2.5 补料液碳源氮源比例的确定48
• 3.2.6 补料次数的确定48-49
• 3.3 冻干工艺的优化49-54
• 3.3.1 预冻温度和时间的优化49-50
• 3.3.2 冻干厚度的优化50-51
• 3.3.3 菌泥与保护剂比例的优化51-52
• 3.3.4 冻干保护剂浓度的优化52
• 3.3.5 真空冷冻干燥过程中含水量的动态测定及冻干时间的确定52-54
• 3.3.6 菌粉微观结构的观测54
• 3.4 菌粉包装材料及储藏期的研究54-58
• 3.4.1 包装材料的优化54-56
• 3.4.2 包装形式的优化56-58
• 4 结论58-59
• 5 展望59-60
• 6 参考文献60-66
• 7 发表文章和专利66-67
• 8 致谢67

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本文编号：1111967