不同干燥方式及贮藏环境对植物乳杆菌LIP-1活性影响的研究

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本文以植物乳杆菌LIP-1为研究对象,对比分析经喷雾干燥和冷冻干燥两种不同干燥方式处理后的菌株在不同贮藏温度(-20℃、4℃、25℃及37℃)及不同气体环境中(氮气、氧气及真空)菌株存活率的变化,同时测定60天贮藏期内菌株细胞膜脂肪酸成分以及关键酶活性(β-半乳糖苷酶、乳酸脱氢酶及Na+K+-ATP酶)的变化,以此探究不同干燥方式和不同贮藏环境对菌株存活率影响及其作用机制。实验结果显示:经冷冻干燥菌株存活率均显著高于喷雾干燥菌株(P<0.05),在相同贮藏气体环境中,随着贮藏温度的升高,菌株存活率逐渐下降,其中在-20℃真空环境中,当贮藏结束时,冷冻干燥菌株存活率可达到61.7%,显著高于相同贮藏环境中喷雾干燥菌株组菌株53.7%的存活率(P<0.05);当贮藏温度为37℃时,两种方式干燥的菌株存活率均小于1%,贮藏效果较差;在相同贮藏温度中,不同气体环境对贮藏期间菌株存活率具有显著影响(P<0.05),真空环境贮藏菌株存活率最高,氮气次之,有氧环境最差。通过测定菌株细胞膜脂肪酸的相对含量发现,经喷雾干燥和冷冻干燥后,菌株细胞膜不饱和脂肪酸的相对含量无显著性差异(P>O.05);在菌株贮藏过程中,在相同贮藏气体环境中,随着贮藏温度的升高,不饱和脂肪酸的相对含量显著下降(P<0.05);在相同贮藏温度中,不同气体环境对其影响显著(P<0.05),其中在真空和氮气环境中,不饱和脂肪酸的相对含量保持相对稳定,在有氧环境中,不饱和脂肪酸的相对含量显著下降(P<0.05)。通过对菌株β-半乳糖苷酶、乳酸脱氢酶(LDH)及Na+K+-ATP酶等关键酶活的测定可知,采用喷雾干燥法菌株P-半乳糖苷酶泄露量显著高于冷冻干燥(P<0.05),同时结合透射电镜对菌株细胞膜的完整性观察表明,与冷冻干燥相比,喷雾干燥法处理后菌株在贮藏期间细胞膜完整性损伤程度更为严重;对菌株乳酸脱氢酶和Na+K+-ATP酶测定发现,在相同贮藏气体环境中,不同贮藏温度对菌株乳酸脱氢酶和Na+K+-ATP酶具有显著影响(P<0.05),随着贮藏温度的升高,菌株酶活下降明显,其中在-20℃真空环境中,菌株酶活保持效果最好,在37℃有氧环境中,酶活保持较差;在相同贮藏温度中,不同气体环境对菌株关键酶活的保持具有显著作用,真空环境优于氮气,氮气优于有氧。基于相关性分析揭示不同干燥方式和贮藏环境对菌株存活率的主要作用机制体现在:在菌株贮藏过程中,菌株存活率与细胞膜不饱和脂肪酸的相对含量存在正相关,通过对第30天和第60天菌株细胞膜脂肪酸进行主成分分析发现,对菌株存活率造成影响的第一主成分主要包括:C16:1、C18:0,C18:2及C19cyc11等不饱和脂肪酸,并随着贮藏时间的延长,C16:1、C18:2、C19cyc11等均发生不同程度的氧化,导致不饱和脂肪酸相对含量下降,菌株死亡率升高;同时菌株存活率与乳酸脱氢酶活性、Na+K+-ATP酶活性的保持存在正相关,与β-半乳糖苷酶泄露量存在负相关。菌株存活率与贮藏环境的相关性研究表明:在贮藏期内菌株贮藏温度与菌株存活率及菌株生长活力呈现负相关。实验结果表明:在相同的贮藏环境中,冷冻干燥处理菌株在6 0天的贮藏期存活率明显高于经喷雾干燥处理的菌株;在低温和真空环境中有助于保持菌株存活率及关键酶活性;在贮藏期内引起菌株存活率下降可能的作用机制主要有:在高温和有氧环境下,导致菌株细胞膜内不饱和脂肪酸被氧化为饱和脂肪酸,降低细胞膜的流动性造成菌株死亡;在菌株贮藏过程中关键酶活性的下降,影响了菌株的能量代谢及生长速度,也会导致菌株存活率下降。
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