维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期(总第87) 2007年4月 中国林副特产 Forest By—Product and Speciality in China No.2(GSNO.87) Apr.2007 肽类天然防腐剂产生菌一Lactobacillus paracasei HD1.7菌株培养基成分的研究 么宏伟 ,雷虹 ,聂怀林。,冯磊 ,吴洪军 ,张磊 ,谢晨阳 ,赵凤臣 (1.黑龙江省林副特产研究所,黑龙江牡丹江157011;2.黑龙江大学生命科学学院;3.东宁县计量检定测试所) 摘 要:对小分子肽产生茵的发酵培养基成分进行研究。小分子肽的生物合成主要受碳源、氮源、磷源 和金属离子的。本文主要对各种不同的有机氮源、无机氮源进行了试验,发现以2 蛋白胨作为氮 源效果最好,另外还对发酵培养基中氯化钠的添加量进行了试验,氯化纳的添加量为20g/L抑茵效果最 好。此外,添加复合维生素对小分子肽的产生无显著促进作用。在对种子培养基的优化中,以茵体的生 长速率为标准得到最佳组合为葡萄糖2 、酵母膏1 、牛肉膏1 、Ca抖0.0005 mol/L、Mn抖0.00025 mol/L、吐温0.5ml/L。 关键词:乳酸茵;小分子肽;发酵;氮源 Study on Components in Culture Medium for Producing Strain Lactobacillus paracasei HD1.7 of Peptide Bi0preserVatiVe Yao Hongwei ,Lei Hong2,Nie Huailin3,Feng Lei ,Wu aongjun , Zhang Lei ,Xie chenyang ,Zhao Fengchen (1.Institute of forest by-product and speciality research in Heilongjing aprovince,Heilongjing,a Mudanjing,157011;2.Thea life science college of Hei longjing aUniversity; 3.Dongning measurem and verification tsteing station) Abstract:The fermentation medium of small peptides was studied.Small peptides biosynthesis seems tO be dependent on carbon source regulation,nitrogen source regulation,metal hydronium and phosphate contro1.Different organic and inorganic nitrogen resouce had been examined for their abilities tO promote small peptides biosynthesis.2 peptone was the best carbohydrate.The content of the NaC1 in the fer— mentation medium was examined too,the best content of it is 20g/L.Additionally,the complex vitamins was recovered has no improvement for the production of small peptides.In the process of optimizing the medium of seed,with the standard of the growth of the Lb.paracasei HD1.7,the best combination of 2 glucose,1 microzyme,1 beef extract,0.0005mol/L Ca抖,0.00025 mol/L Mn2 ,0.5ml/L tween were obtained. Key word:lactic acid bacteria;small peptide;fermentation;nitrogen source 1前言 天然防腐剂中研究最早最透彻的是乳酸链球菌素(Ni— 防腐剂(preservative)是指为防止食品、变质, 延长食品保存期、抑制食品中微生物繁殖的物质n]。 大致可分为化学防腐剂和天然防腐剂。目前,我国及 其它发展中国家仍然普遍使用化学防腐剂,这对人体 或多或少地会产生毒害作用0]。随着人们生活水平的 sin),也称乳链菌肽,Nisin在乳制品、酿造业、制药业等 工业中的应用已充分展示了其作为生物防腐剂的作 用Ⅲ。 据研究发现,未经灭菌的L-乳酸菌发酵的酸菜在 常温下保质期长达1.5年之久,经实验证明发现其可 能为一种在食品中具有较好防腐作用,而在体内可被 分解为氨基酸的高安全性的小肽类物质极具研发价 值,对提高我国的天然防腐剂的技术含量和推进我国 提高,健康意识不断增强,倡导安全、营养的绿色消费 观念已深入人心,因此安全高效的天然食品防腐剂取 代或部分取代化学防腐剂已成为一种趋势[3]。微生物 收稿日期:2006一l1—12 4 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年 么宏伟等:肽类天然防腐剂产生茵一Lactobacillus paracasei HD1.7菌株培养基成分的研究 第2期 的绿色食品发展战略的发展都具有十分重要的意 义 。 好的培养基浓缩1O倍,用移液吸取110 ̄1进行点 样,最后将平板置于37℃的培养箱中培养12h后,测抑 菌圈大小。 2.2.3发酵培养基成分优化 2.2.3.1 发酵培养基成分优化结果的对比。 . paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活化、扩大 培养后,按3 的量接入各优化后的培养基,3O℃静止 培养48h后,4000r/min离心10min后测定pH值,剩 余培养基1O倍浓缩后,双层检测平板法检测抑菌效 本实验经过对小分子肽产生菌的不断筛选,获得 的Lactobacillus paracasei HD1.7乳酸菌菌株的抑菌 效果比较好,适用于发酵条件的优化,诱变育种,原生 质体融合等实验。为了使Lb.paracasei HD1.7乳酸 菌菌株能够高产,本实验进行了发酵条件优化的研究。 本试验从有机氮源、无机氮源和其他氮源等方面出发, 对Lb.paracasei HD1.7乳酸菌菌株的发酵培养基成 分进行了优化,得到了最佳发酵培养基配方,以及通过 正交实验得到了最佳种子培养基配方,为进一步的研 究及生产工作奠定良好的基础。 2材料与方法 2.1材料 2.1I 1供试菌种及来源 Lactobacillus paracasei HD1.7菌株:齐齐哈尔丰 源食品公司提供的酸菜发酵液中分离得到。 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis):黑龙江省科学 院应用微生物研究所提供。 2.1.2培养基 M 培养基 、牛肉膏蛋白胨培养基 、素琼脂培 养基、发酵培养基(1L):豆芽150g,番茄200g,白菜 200g,蔗糖20g,NaC1 20g,蛋白胨20g,蒸馏水1000ml (O.15MPa,灭菌20min)。种子培养基:葡萄糖2 、酵 母膏1 、牛肉膏1 、Ca 0.001mol/L、Mn 0.0005 mol/L、吐温0.5ml/L、pH6.8 2.2 方法 2.2.1培养方法 刮半环 . racasei HD1.7菌株到M6培养基 上,恒温3O℃厌氧培养48h。将2环 .paracasei HD1.7菌株刮入lml无菌水中,混匀后转入30m1种 子培养基中,恒温3O℃培养24h。在100ml发酵培养 基,以3 的接种量接人种子培养基,恒温3O℃培养 48h。 2.2.2分析方法 2.2.2.1 培养基菌体浓度的测定。用UV775B型分 光光度计在520nm处测定培养48h后的培养基的光 密度,即OD值。 2.2.2.2培养基pH值的测定。用PHS-25型标准酸 度计测定离心(4000r/min,lOmin)后的培养基的pH 值。 2.2.2.3双层检测平板法。在无菌平皿中倒入20ml 加热融化的素琼脂(2%),待其充分冷却凝固后,按一 定次序摆放整齐数个已灭菌的牛津杯。将分装于三角 瓶中的30ml融化的指示菌培养基冷却至5o℃左右, 加入稀释后的指示菌(枯草芽孢杆菌)菌悬液2ml,迅 速混合均匀,倒入平板。冷却后,用无菌镊子取出牛津 杯。此平板为小分子肽抑菌效果的检测平板。将培养 果。各优化的培养基成分见表2—1。 表2—1 发酵培养基优化成分表 单位: L 2.2.3.2不同有机氮源对小分子肽产量的影响。将 发酵培养基中的蛋白胨分别用2%牛肉膏、2 酵母膏 等有机氮源进行替换,配制各培养基,同时以发酵培养 基和不加蛋白胨的发酵培养基作对照。 .paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活化、扩大培养后,按 3 的量接入各培养基,3O℃静止培养48h后,4000r/ min离心10min后测定pH值,剩余培养基1O倍浓缩 后,双层检测平板法检测抑菌效果。 2.2.3.3不同无机氮源对小分子肽产量的影响。将 发酵培养基中的蛋白胨分别用0.4%(NH。)。SO。及含 氮量相等的NH。C1、NH。NO。、(NH。)。CO。、NaNO。、尿 素等无机氮源替换,配制各培养基,同时以发酵培养基 和不加蛋白胨的发酵培养基作对照。 .paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活化、扩大培养后,按 3 的量接入各培养基,3O℃静止培养48h后,4000r/ min离心10min后测定pH值,剩余培养基1O倍浓缩 后,双层检测平板法检测抑菌效果。 2.2.3.4不同其他氮源对小分子肽产量的影响。将 发酵培养基中的蛋白胨分别用2O 牛肉汤、5O 豆 浆、等作为唯一氮源进行替换,配制各培养基,同时以 发酵培养基和不加蛋白胨的发酵培养基作对照。 . paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活化、扩大 培养后,按3 的量接入各培养基,3O℃静止培养48h 后,4000r/min离心10min后测定pH值,剩余培养基 1O倍浓缩后,双层检测平板法检测抑菌效果。 2.2.3.5 氯化钠不同浓度的小分子肽产量的影响。 将发酵培养基中的氯化钠成分,按10g/L、20g/L、30g/ L的梯度,分别作成培养基,Lb.paracasei HD1.7菌 株经平板、种子培养基活化、扩大培养后,按3 的量 接入各培养基,3O℃静止培养48h后,4000r/min离心 10min后测定pH值,剩余培养基1O倍浓缩后,双层检 测平板法检测抑菌效果。 2.2.3.6复合维生素不同浓度对小分子肽产量的影 5 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007血 中 国 林 副 特 产 第2期 响。将等量的维生素Bl、B2、 、B 、B 。、BH混合制成 复合维生素,分别按0gg/L,10gg/L,20gg/L的量,用 细菌滤器打入以灭好的发酵培养基中,作为培养基使 用。L6.paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活 依据本实验室人员对发酵培养基组分做正交实验 所得的两种优化结果,做进一步的优化验证。将优化 出的两种发酵培养基,各自培养L6.paracasei HD1.7 菌株后,测得pH值和抑菌效果见表3—1。 表3-1发酵培养基成分优化的对比 化、扩大培养后,按3 的量接入各培养基,3O℃静止 培养48h后,4000r/min离心10min后测定pH值,剩 余培养基1O倍浓缩后,双层检测平板法检测抑菌效 果。 2.2.4种子培养基成分的优化(正交试验) 以种子培养基为基础进行培养基成分的优化,设 置葡萄糖、酵母膏和牛肉膏、Ca。 和Mn 、吐温8O四 个因子,每个因子设计三个水平,因子、水平设计见表 2-2,试验方案见表2—3。 表2-2种子培养基成分的优化正交试验的因子 与水平表 表中结果可看出,优化一、优化二均能促进Lb. paracasei HD1.7菌株产小分子肽,但产量有明显差 别,优化一抑菌圈直径最大,说明优化一的配方较好。 3.1.2不同有机氮源对小分子肽产量的影响 将发酵培养基中的蛋白胨分别用2 牛肉膏、2 酵母膏等有机氮源进行替换,配制各培养基,同时以发 酵培养基和不加蛋白胨的发酵培养基作对照,各培养 基培养L6. racasei HD1.7菌株后,测得pH值和抑 菌效果见表3—2。 表3-2 有机氮源培养基pH值和抑菌效果 表2—3种子培养基成分的优化正交试验的试验方案 葡萄糖 组合1 1 1 1 吐 1 组合2 组合3 组合4, 组合5 组合6 1 1 2 2 2 2 3 1 2 3 2 3 2 3 1 2 3 3 1 2 组合7 组合8 组合9 3 3 3 1 2 3 3 1 2 2 3 1 图3一l 有机氮源培养基pH值和抑菌效果图 由表中结果可看出,蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等有 机氮源源,均能促进L6. racasei HD1.7菌株产小分 子肽,但产量有明显差别,其中2 蛋白胨的抑菌圈直 径最大,说明作为氮源优于其它有机氮源。 3.1.3不同无机氮源对小分子肽产量的影响 将发酵培养基中的蛋白胨分别用0.4 (NH )。SO,及含氮量相等的NH C1、NH NO。、 (NH )。CO。、NaNO。、尿素等无机氮源替换,配制各培 养基,同时以发酵培养基和不加蛋白胨的发酵培养基 作对照。各培养基培养L6.paracasei HD1.7菌株后, 测得pH值和抑菌效果见表3—3。 L6.paracasei HD1.7菌株经平板、种子培养基活 化、扩大培养后,按3 9/5的量接入各培养基,3O℃静止 培养48h后,光电比浊法在520nm波长下测定培养基 OD值、4000r/rain离心10rain后测定pH值,剩余培养 基1O倍浓缩后,双层检测平板法检测抑菌效果。 3结果与分析 3.1发酵培养基各成分对小分子肽产量的影响 3.1.1发酵培养基成分优化结果的对比 表3—3 无机氮源培养基pH值和抑菌效果 6 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007年 么宏伟等:肽类天然防腐剂产生茵一l_ ̄ctobacillus paracasei HD1.7菌株培养基成分的研究 第2期 表中结果可看出,牛肉汤、豆浆、蛋白胨等氮源,均 能促进Lb.paracasei HD1.7菌株产小分子肽,但产量 有明显差别,其中2 蛋白胨的抑菌圈直径最大,说明 2 蛋白胨作为氮源优于其氮源。 3.1.5 氯化钠不同浓度的小分子肽产量的影响 将发酵培养基中的氯化钠成分,按10g/L、20g/L、 30g/L的梯度,分别作成培养基,同时以不加蛋白胨的 发酵培养基作对照,各培养基培养Lb.paracasei HD1.7菌株后,测得pH值和抑菌效果见表3-5。 表3-5不同氯化钠浓度的发酵培养基 pH值和抑茵效果 图3—8 图3—9 图3一l1不同氯化钠浓度的发酵培养基pH值和押茵效果图 由表中结果可看出,NH4 Cl、NH4NQ、(NI4,)。C03、 NaNQ、(NH4)。S04、尿素、蛋白胨等氮源,均能促进工6. ?-aca¥ci HD1.7菌株产小分子肽,但产量有明显差别,其 中2 蛋白胨的抑菌圈直径最大,说明作为氮源优于其它 无机氮源。 表中结果可看出,四种培养基均能促进 . pa?-acasei HD1.7菌株产小分子肽,但产量有明显差 别,其中NaC1添加量为20g/L的抑菌圈直径最大,说 明NaC1添加量为20g/L作为培养基成分较好。 3.1.6 复合维生素不同浓度对小分子肽产量的影响 3.1.4不同其他氮源对小分子肽产量的影响 将发酵培养基中的蛋白胨分别用20 牛肉汤、 50 豆浆等其他氮源进行替换,配制各培养基,同时以 发酵培养基和不加蛋白胨的发酵培养基作对照,各培 养基培养 .pa?-acasei HD1.7菌株后,测得pH值和 抑菌效果见表3—4。 表3—4 其他氮源培养基pH值和抑菌效果 将等量的维生素B 、B2、B4、B6、B 。、BH混合制成 复合维生素,分别按10 ̄tg/L,20“g/L的量,用细菌滤 器打入以灭好的发酵培养基中,作为培养基使用。同 时以发酵培养基作对照,各培养基培养 .pa?-acasei HD1.7菌株后,测得pH值和抑菌效果见表3-6。 表3-6不同复合维生素浓度的发酵培养基 pH值和抑菌效果 表中结果可看出,三种培养基均能促进 . paracasei HD1.7菌株产小分子肽,但产量有明显差 别,其中发酵培养基的抑菌圈直径最大,说明发酵培养 基中不添加维生素较好。 3.2 种子培养基成分的优化(正交试验) 以种子培养基为基础进行培养基成分的优化,设 置葡萄糖、酵母膏和牛肉膏、Ca。 和Mn2 、吐温8O四 个因子,每个因子设计三个水平,作正交试验。各培养 7 维普资讯 http://www.cqvip.com 2007生 中 国 林 副 特 产 第2期 组组组合合合基培养Lb.paracasei HD1.7菌株后,抑菌圈、OD值 的直观分析见表3—7、3—8。 表3—7 (3‘)正交表:种子培养基成分优化的 正交试验结果的直观分析 从表3—7可以看出,Ca 、Mn2 和酵母膏、牛肉膏 的极差R分居第一、二位,是影响培养基抑菌效果的 关键因子,其次是吐温80,葡萄糖的影响最小。 根据各试验因子的总计数或平均数计算,以小分 子肽的产量可以看出,发酵培养基成分最佳组合为葡 萄糖2 、酵母膏0.5 、牛肉膏0.5 、Ca 0.0015 mol/L、Mn2 0.00075 mol/L、吐温0.5ml/L。 表3—8 L。(3‘)正交表种子培养基成分优化的 正交试验结果的直观分析 。~。( ) 牛肉膏( ) ( otol/ L)(m l/L。。值 )1 1 2.155 2 2 4.456 3 3 2.611 2 3 2.262 3 l 4.347 1 2 5.046 3 2 2.046 1 3 4.456 2 1 3.579 11.657 1O.081 T2 11.655 13.259 10.297 11.548 T3 10.081 11.236 9.004 9.329 3.886 3.360 3.432 3.849 3.O01 3.11O 0.885 O.739 8 从表3—8可以看出,酵母膏、牛肉膏和Ca 、Mn。 的极差R分居第一、二位,是影响培养基抑菌效果的 关键因子,其次是葡萄糖,吐温的影响最小。 根据各试验因子的总计数或平均数计算,以菌体 的生长素率为标准可以看出,种子培养基成分最佳组 合为葡萄糖2 9/5、酵母膏1 9/5、牛肉膏1%、Ca 0.0005 mol/L、Mnz 0.00025 mol/L、吐温0.5ml/L。 4结论 经过对 . racasei HD1.7菌株发酵培养基及 种子培养基各成分的试验,筛选出一组最佳条件: 4.1蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等有机氮源源,NH。C1、 NH。N()3、(NH。):CO3等无机氮源,牛肉汤、豆浆等其 他氮源,均能促进 . racasei HD1.7菌株产小分子 肽,但产量有明显差别,其中以2 9/5蛋白胨作为氮源优 于其它有机氮源。 4.2发酵培养基中氯化钠的含量为10g/L、20g/L、 30g/L时,均能促进Lb.paracasei HD1.7菌株产小分 子肽,但产量有明显差别,其中氯化钠的含量为20g/L 时最佳。 4.3维生素B。、B2、B4、B6、BI 、BH混合制成的复合维 生素添加在发酵培养基中,作用不大,发酵培养基中不 应填加复合维生素。 4.4 优化后的发酵培养基(1L)组分为: 白菜200g/L、豆芽150g/L、番茄200g/L、蔗糖 20g/L、氯化钠20g/L、蛋白胨20g/L 4.5 以小分子肽的产量为标准,种子培养基最佳组合 为: 葡萄糖2 9/5、酵母膏0.5 9/5、牛肉膏0.5 9/5、Ca。 0.0015 mol/L、Mn2 0.00075 mol/L、吐温0.5ml/L。 4.6 以菌体的生长速率为标准,种子培养基最佳组合 为: 葡萄糖2 、酵母膏1 、牛肉膏1%、Ca 0.0005 mol/L、Mn2 0.00025 mol/L、吐温0.5ml/L。 参 考 文 献 1还连栋,陈秀珠.乳莲菌肽应用的新进展[J3.中国食品添 加剂.2000(3):25 ̄28. 2杜荣茂.天然食品防腐剂[J].中国食品添加剂,2003 (O2):68 ̄73+儿. 3徐宝才.天然食品防腐剂的研究进展(续)[J].江苏食品 与发酵,2001(O3):1~3. 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