酒酒球菌胞外聚合物在冷冻干燥过程中保护作用的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangqun0215
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苹果酸-乳酸发酵主要由酒酒球菌主导进行,在葡萄酒发酵生产过程中十分重要,有降低酸度、修饰风味、增加生物稳定性的作用。自然苹果酸-乳酸发酵因为多种微生物共同作用,可能存在生物胺含量过高、挥发酸含量过高等问题,为了避免这些问题,可在生产过程中使用酒酒球菌发酵剂。酒酒球菌发酵剂的制备通常会使用冷冻干燥,但是在冷冻干燥过程中细菌容易受到损伤而导致活力下降,而在冷冻干燥过程中添加冷冻干燥保护剂则能有效降低细菌损伤维持细菌活力。许多微生物在生长代谢过程中会分泌胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),能够提高细菌对冷冻的抗性,具有作为冷冻干燥保护剂的潜力。本研究探究了酒酒球菌EPS抗冷冻干燥的机制并利用EPS复配冷冻干燥保护剂,提高冷冻干燥后酒酒球菌的存活率。本文首先对酒酒球菌产EPS的培养基条件进行优化,增加EPS的产量,为后续实验奠定基础。然后,利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察冷冻干燥后细菌内部和外表面的形态变化结合K~+/Na~+-ATP酶活检测和GC-MS对细菌脂肪酸的检测来证明EPS抗冷冻干燥的机制。最后将酒酒球菌EPS与常规保护剂进行复配,得到使酒酒球菌冷冻干燥存活率最高的配方。主要完成的研究结果如下:(1)培养基优化的单因素试验得到酒酒球菌产EPS的最适初始pH值为4.3,最适氮源为蛋白胨,其最适浓度为20 g/L,最适碳源为葡萄糖,其最适浓度为15 g/L。正交试验得到当培养基条件为初始pH值4.8,蛋白胨含量20 g/L,葡萄糖含量15 g/L,酒酒球菌EPS的产量最高,可达119.7 mg/100 mL。(2)通过SEM和TEM观察可以发现,保护剂能充分包裹酒酒球菌,在细胞外形成一层保护层,维持细胞饱满,表面光滑,细胞膜完整,并且EPS形成的保护层更厚。Na~+/K~+-ATP酶活试验及GC-MS试验结果都证明,添加保护剂的处理组能更好的维持细胞的ATP酶活及脂肪酸组成,使细胞活性明显高于无保护剂的处理组(3)单因素冷冻干燥保护剂的研究得到四种保护效果最好的保护剂及其最佳的浓度分别为蔗糖15%,海藻糖10%,谷氨酸钠2.5%,EPS 5%,正交试验得到的最佳复配配方为15%蔗糖,15%海藻糖,0.5%谷氨酸钠和5%EPS,其冷冻干燥存活率可达92.83%。
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