摘要
随着人们对食品安全性的认识和要求的提高，天然防腐剂的研究与开发成为食品工业的一个热点。细菌素是由微生物通过核糖体合成机制产生的一类具有抑菌活性的蛋白质或多肽。它因具有高效、无毒、无残留、耐高温、无耐药性等特点，被认为是化学防腐剂与抗生素最有效的替代物，其中最受关注的是食品级乳酸菌产的细菌素。目前，只有Nisin等几种细菌素被允许作为食品添加剂使用，由于抑菌谱窄、产量低等原因，使其应用受到了极大的限制。开发具有高效、广谱抑菌活性的细菌素成为研究焦点。 本实验室筛选得到的植物乳杆菌ZJ316产生的细菌素具有广谱抑菌性，可以抑制或杀死大肠杆菌、沙门氏菌、志贺氏菌等革兰氏阴性致病菌，葡萄球菌、单增李斯特氏菌等革兰氏阳性致病菌和少许真菌，有很好的应用潜力。高抑菌活性细菌素规模化生产的实现，是细菌素在食品工业应用的一个重要前提，也是近年来人们研究细菌素的热点之一。本研究通过优化摇瓶发酵条件和高密度发酵条件提高细菌素产量，并在此基础上进行细菌素高效制备研究，以期为其工业化生产奠定一定的基础。研究结果如下: 1、摇瓶发酵条件优化。确定了植物乳杆菌ZJ316发酵产细菌素的最佳条件。优化后的培养条件为:接种种龄12h、培养温度30℃、接种量3％、发酵培养基初始pH值6.0。优化后发酵培养基的营养组成成分为:葡萄糖30g/L、大豆蛋白胨10g/L、酵母提取物15g/L、柠檬酸三铵2g/L、吐温801mL/L、无水乙酸钠5g/L、磷酸氢二钾4g/L、七水硫酸镁0.2g/L、硫酸锰0.05g/L。优化后发酵液的效价值为840.904IU/mL，比优化前提高了近2.5倍。 2、高密度发酵条件优化。试验发现pH值对植物乳杆菌ZJ316的生长与细菌素的合成有显著影响，菌体产细菌素的最适pH为5.5。通过对限制菌体生长与代谢的营养物质的探究试验，发现碳源（葡萄糖）和氮源是限制植物乳杆菌ZJ316生长与代谢的营养物质，确定了补料液组成成分的比例，即C/N为1∶2(v/v)。在pH为5.5的条件下对恒速补料、葡萄糖反馈补料、指数补料这三种补料方式进行了比较探究，发现指数流加补料的方式可以获得更高的菌体浓度与细菌素产量，其菌体生物量与发酵液的效价值分别是4.016g/L、3968.386IU/mL，比分批发酵提高了4倍左右。 3、细菌素的制备。以食盐作为辅料的样品具有质地蓬松，水溶性好，不易吸潮等特点。制备细菌素的最佳条件为:食盐添加量20％、进口温度155℃、风机工作效率100％、蠕动泵工作效率10％。最终样品的得率为90.235％，效价值为2979.291IU/mL，单位样品的活力是2.476×104IU/g，样品的总活力是8.938×105IU。
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