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乳酸菌因其益生、安全、高效抑菌且来源广等特性,深受广大群众的喜爱,其产生的细菌素具有蛋白属性,能够被人体肠道所降解,且在低浓度下对很多病原或腐败微生物起到抑菌或杀菌作用,因而在食品保鲜及医疗领域具有广泛的应用前景。但截至目前,能够抑制革兰氏阴性菌的细菌素仍在少数且大多数仍还处于实验室研究,而无法进行大规模的工业化生产,其中最为关键的因素就是细菌素产量低。因此针对引起冷却猪肉腐败的特定优势致腐菌韩国假单胞菌PS1(Pseudomonas.koreensis PS1),本研究从土壤、牛粪中分离筛选对其具有明显抑制作用的产细菌素乳酸菌,并对其进行菌种鉴定和生长动力学研究;然后进行液体发酵工艺优化,并进一步考察外源物质及自诱导作用对细菌素合成的影响,以期提升植物乳杆菌C010(Lactobacillus.plantarum C010)细菌素的产量。研究结果主要如下:(1)产细菌素乳酸菌的筛选鉴定及生长动力学研究。试验以冷却猪肉特定致腐菌P.koreensis PS1为指示菌,从25个土壤、牛粪样本中分离筛选到182株乳酸菌,其中有6株菌在排除有机酸及过氧化氢后仍具有抑菌活性且对细菌、霉菌抑制作用较好,尤其是菌株C010所产活性物质抑菌效果最为显著,且该活性物质在多次传代下仍能保持高效的抑菌活性并对蛋白酶敏感,初步判定该活性物质为细菌素。经鉴定该菌株为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),进一步对其生长规律及其所产细菌素的理化性质进行研究,发现该菌所产细菌素在热处理、紫外照射及偏酸性pH(pH 2.0-6.0)下抑菌稳定,且细菌素合成于对数生长期,在稳定期达到最高,符合初级代谢产物的特征。(2)L.plantarum C010液体发酵工艺优化。采用单因素试验、响应面试验和正交试验对L.plantarum C010液体发酵工艺进行优化,确定细菌素合成最优培养基为:10 g/L蛋白胨、20.0 g/L牛肉膏、0.3 g/L MgSO4·7H2O、0.1 g/L MnSO4·H2O、1.0 ml/L吐温80、20.0 g/L蔗糖、5.0 g/L CH3COONa、2.0 g/L K2HPO4·3H2O、2.0 g/L C6H17N3O7;最优培养条件为:接菌浓度109 CFU/mL、培养温度37℃、装液量90 mL、pH 5.5、培养时间20 h。在该发酵工艺优化条件下,L.plantarum C010所产细菌素对P.koreensis PS1的抑菌效果进一步提升,抑菌圈直径可达16.93 mm,较优化前(14.41 mm)提升了17.49%。(3)L.plantarum C010液体发酵自诱导作用研究。将L.plantarum C010液体发酵上清浓缩液添加到培养基中研究其对细菌素合成的影响,发现当初始接菌浓度为104 CFU/mL时,L.plantarum C010所产细菌素抑菌作用下降,此时抑菌圈仅为10.08 mm。在此基础上添加不同百分比的上清浓缩液,发现添加量为2%上清浓缩液相较于CK能够提前4 h诱导细菌素的合成,其抑菌圈直径在发酵至36 h时可达14.89 mm,相较于CK对照(13.62 mm),抑菌活性提升了9.32%。但经蛋白酶K降解后,抑菌活性与CK处理差异不显著,说明诱导细菌素合成的物质具有蛋白质属性,可能是细菌素本身。(4)中间代谢物外源添加对L.plantarum C010细菌素产量的影响。试验选取不同中间代谢物外源添加到液体培养基中,考察其对L.plantarum C010细菌素合成的影响。结果显示:甘油、丙酮酸钠和α-酮戊二酸对细菌素的合成均表现出良好的诱导作用,而琥珀酸钠则起到抑制作用。组合添加时发现,各组合的抑菌效果较单独添加时,对细菌素的合成促进效果不显著。当不同时间点添加甘油或α-酮戊二酸时,发现均在4 h添加时,细菌素的合成效果最好。(5)氨基酸外源添加对L.plantarum C010细菌素产量的影响。试验选取不同氨基酸外源添加到液体培养基中,考察其对L.plantarum C010细菌素合成的影响。结果显示:Ala、Val、Thr、His、Trp、Tyr等6种氨基酸对细菌素的合成具有正向诱导作用,其中Ala、Thr、His、Trp、Tyr在低浓度下(0.5 g/L)的细菌素合成效果更好。进一步考察该5种氨基酸组合添加,发现各组合的抑菌效果较单独添加对细菌素合成作用差异不显著,仅AE(Ala+Trp)稍好。对其进行不同配比添加发现当AE配比为1:4时,细菌素的抑菌效果达到最大,且在0 h添加时,细菌素产量有较好的提升,进一步与初始培养基、优化培养基、添加甘油优化培养基比对,发现AE(Ala+Trp)组合添加能够诱导细菌素进一步提升,此时抑菌圈直径为20.78 mm,相较于初始培养基CK提升了36.24%。以上研究表明,在优化后的MRS培养基中外源添加丙氨酸和色氨酸时,L.plantarum C010所产细菌素有较好的提升,且该细菌素抗菌作用广,在pH 2.0-6.0下抑菌稳定,耐热性、紫外照射强,对部分蛋白酶敏感。研究结果为L.plantarum C010细菌素产量提升及其在冷却猪肉及制品防腐保鲜应用提供理论依据和数据基础。