海藻酸钙固定化乳酸菌及其发酵降解大豆分离蛋白的研究

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本论文以发酵过程中p H、总酸(以乳酸计)和活菌数变化为指标,对六种乳酸菌实验菌株在大豆分离蛋白(SPI)-葡萄糖体系中发酵性能的研究,筛选出适合在此体系中良好生长的乳酸菌实验菌株。利用挤出法制备固定化乳酸菌,并通过单因素试验和正交试验确定最佳固定化条件,最后比较游离和固定化乳酸菌液态诱导发酵SPI的发酵性能及其降解SPI的差异,为今后将乳酸菌及固定化乳酸菌应用到改性修饰SPI提供理论依据。主要结果如下:(1)根据p H、总酸(以乳酸计)、活菌数变化情况发现鼠李糖乳杆菌L.rhamnosus(LR-D)在SPI-葡萄糖体系中的发酵性能优于其他乳酸菌实验菌株。发酵12 h后,LR-D能使发酵体系的p H降至4.0以下,且LR-D发酵体系的总酸(以乳酸计)高于其他乳酸菌发酵体系的总酸(以乳酸计),说明LR-D的产酸能力较强。发酵过程中,LR-D的活菌数始终高于其他乳酸菌实验菌株,说明LR-D能够在SPI-葡萄糖体系中良好生长。(2)通过挤出法制备固定化LR-D。单因素试验和正交试验结果表明,最佳固定化条件为:2.5 g/100 m L的海藻酸钠溶液作为载体溶液,2.0 g/100m L的Ca Cl2溶液作为固化溶液,固定化时间为2 h。此条件下制备的固定化LR-D的细胞包埋率最大,为83.35%,具有良好的机械强度,在4℃和25℃条件下都具有良好的储藏稳定性。研究发现游离LR-D在SPI-葡萄糖体系中的发酵能力大于固定化LR-D在此发酵体系中的发酵能力。(3)比较游离LR-D和固定化LR-D降解SPI的差异,结果表明,LR-D发酵会降解SPI,相比之下,固定化LR-D对SPI的降解作用小于游离LR-D对SPI的降解作用;粒径分布结果表明发酵后的SPI的粒径呈现单峰分布,随着发酵时间的延长,游离LR-D和固定化LR-D发酵SPI后的平均粒径显著增加;发酵SPI样品的ζ-电位绝对值减小,相比较,固定化LR-D发酵SPI后的体系ζ-电位绝对值降低程度小于游离LR-D发酵SPI后的体系ζ-电位绝对值降低程度。(4)对游离LR-D和固定化LR-D发酵SPI样品进行结构表征。紫外吸收光谱结果表明,与游离LR-D相比,固定化LR-D发酵SPI样品的最大紫外吸收峰强度较小。红外光谱结果显示,固定化LR-D发酵SPI样品的酰胺Ⅰ带吸收峰强度在逐渐减小。圆二色谱结果显示,两种状态下的发酵SPI的α-螺旋含量和无规则卷曲含量整体呈现下降趋势,而β-折叠和β-转角含量都有所增加。荧光光谱结果表明发酵SPI的最大吸收波长发生红移。固定化LR-D发酵SPI样品的游离巯基含量增加趋势远不如游离LR-D发酵SPI样品。SEM结果显示,SPI的球状结构逐渐打开形成不规则片状结构,样品的表面逐渐出现孔洞,并出现团块聚集的现象。(5)研究LR-D发酵对SPI溶解性和乳化性的影响。结果表明,LR-D发酵可以明显改善SPI在酸性条件下的溶解性。游离LR-D和固定化LR-D的EAI值呈现先增加后降低的趋势,但总体上都高于原始SPI的EAI值,固定化LR-D发酵SPI样品的乳化活性下降程度较低;发酵SPI的乳化稳定性不如SPI,相比较游离LR-D发酵SPI,固定化LR-D对SPI的降解作用较低,乳化稳定性变化程度较小。
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