植物乳杆菌ST-Ⅲ脱脂乳的发酵工艺优化

为研发富含植物乳杆菌ST-Ⅲ新型益生菌发酵乳制品,该试验尝试用植物乳杆菌ST-Ⅲ和嗜热链球菌共发酵,并对植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵乳的工艺进行了优化研究。通过单因素试验分析了大豆多肽添加量、葡萄糖酸锰添加量、嗜热链球菌的接种量和发酵温度对发酵乳的pH值和植物乳杆菌ST-Ⅲ活菌数的影响。通过响应面法优化并确定了最佳工艺条件:大豆多肽添加质量分数11 g/kg;葡萄糖酸锰添加质量分数11 mg/kg;嗜热链球菌的接种量106 CFU/g;植物乳杆菌ST-Ⅲ的接种量106 CFU/g;发酵温度为37℃。在此优化最佳工艺条件下,发酵乳的植物乳杆菌ST-Ⅲ的活菌数为1.88×109 CFU/mL,有效地提高了发酵乳中植物乳杆菌ST-Ⅲ的活菌数。研究结果可为拓展植物乳杆菌ST-Ⅲ在乳制品领域的应用提供参考。

植物乳杆菌ST-Ⅲ在脱脂乳体系中生长限制因子的研究

研究了维生素、碳源和氮源(蛋白胨、氨基酸)对植物乳杆菌ST-Ⅲ在脱脂乳中生长情况的影响。试验结果表明,在脱脂乳中添加维生素、氨基酸、碳源对其生长及凝乳没有显著影响;添加鱼蛋白胨可显著促进Lb.plantarum ST-Ⅲ在脱脂乳中生长和凝乳过程。鱼蛋白胨溶液经过分子截留极限为5000ku的膜超滤的透过液也具有促进植物乳杆菌ST-Ⅲ在脱脂乳中生长和凝乳的作用,该透过液经过Sephadex G-25和Sephadex G-15凝胶柱分离后,获得1个可以促进Lb.plantarum ST-Ⅲ在脱脂乳中生长和凝乳的单一峰,根据其洗脱体积,可以断定其主要成分为寡肽。因此,Lb.plantarum ST-Ⅲ胞内蛋白酶和肽酶活性较弱可能是限制其在脱脂乳中生长和凝乳的主要原因。

植物乳杆菌ST-Ⅲ的生长特性与保存性能研究

对植物乳杆菌ST-Ⅲ与酸奶发酵剂在不同温度混合发酵时的生长特性以及在不同pH值发酵乳中的保存活性进行了研究。结果表明,与酸奶发酵剂在37℃或40℃混合发酵时,植物乳杆菌ST-Ⅲ不出现明显生长,活菌数始终保持在5.0×10^6 mL^-1左右;在酸奶冷藏（0-6℃）保存2周的过程中,植物乳杆菌ST-Ⅲ具有良好的存活性能,酸奶的初始pH值（4.00-5.00）不影响其存活性能。

植物乳杆菌ST-Ⅲ在番茄汁中的生长及冷藏性能

以寻求一种经济的乳酸菌培养基质为目的,研究了植物乳杆菌ST-Ⅲ在番茄汁中的生长和冷藏特性。当植物乳杆菌ST-Ⅲ按2%接入番茄汁中,在37℃培养8 h后,培养液中乳杆菌的活菌数可达1.0×109 cfu/m L以上。将经过植物乳杆菌ST-Ⅲ培养的番茄汁在5℃进行冷藏,培养液中的乳杆菌活菌数在14 d内不发生明显的变化。

植物乳杆菌ST-Ⅲ对实验性动物高胆固醇血症影响的研究

在建立试验用高胆固醇血症大鼠模型的基础上,观察用植物乳杆菌ST-Ⅲ制成的三个不同剂量的ST-Ⅲ活性乳对大鼠血脂水平的影响。动物实验表明:三个剂量的ST-Ⅲ活性乳均可显蓍降低大鼠血清胆固醇(TC)的含量(P<0.01),但对甘油三酯(TG)的降低作用不显著(P>0.05)。高剂量的ST-Ⅲ活性乳可显著提高大鼠血清高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)含量(P<0.01)。因此认为ST-Ⅲ活性乳具有辅助降血脂的功能,特别对高胆固醇血症具有良好的功效。

植物乳杆菌ST-Ⅲ蛋白酶活性的研究

植物乳杆菌ST-Ⅲ(Lb.plantarum ST-III)是一株具有降低血清胆固醇能力的益生菌,其在脱脂乳中生长缓慢,产酸能力弱。实验选取一株凝乳性较好的植物乳杆菌CZ2112作为参照,对植物乳杆菌ST-Ⅲ蛋白酶活性进行研究。植物乳杆菌ST-Ⅲ蛋白酶活性及蛋白水解能力比植物乳杆菌CZ2112低,而氨肽酶和羧肽酶活性与之差异较少,推测得出植物乳杆菌ST-III在脱脂乳中不能很好生长和凝乳的原因是该菌株蛋白酶活性较低,生长初期不能很好利用外源蛋白质营养。在添加鱼蛋白胨等促进生长后,植物乳杆菌ST-Ⅲ可以将蛋白质、多肽水解成一系列的寡肽或氨基酸,满足菌体生长的氮素营养。

类芽孢杆菌BD3526发酵上清对植物乳杆菌ST-Ⅲ的促生长研究

研究类芽孢杆菌BD3526脱脂乳发酵上清对植物乳杆菌ST-Ⅲ在脱脂乳中的生长影响。结果表明：培养5～9d的BD3526脱脂乳发酵上清液可显著促进植物乳杆菌ST-Ⅲ在脱脂乳中的生长和凝乳。与空白对照相比，添加含5～9d发酵上清的脱脂乳培养24h后，pH值从6．44降至4．70～5．08，16h发生凝乳，活菌数达到9．22～9．35（1g（CFU／mL））。

植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株降胆固醇作用的研究

ST-Ⅲ菌株是经体外体内实验证实的具有降低胆固醇功能的一株植物乳杆菌,本实验对其体外降胆固醇机理进行了研究。结果表明,植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株是通过同化作用和沉淀作用来共同降低胆固醇,其中同化作用为主导作用,可降低胆固醇76.38μg/mL(25.5%);沉淀作用为辅助作用,可降低胆固醇44.62μg/mL(14.85%);并且沉淀作用和pH值具有相关性,在控制pH6.0和不控制的条件下,分别为29μg/mL与41μg/mL,这表明在酸性条件下ST-Ⅲ菌株的沉淀作用更易发生。在抗超声破碎实验中发现添加有胆固醇培养的ST-Ⅲ菌株抗超声能力明显高于对照的ST-Ⅲ菌株,这有可能是胆固醇进入到细胞膜中改变其结构增强韧性所致;在细胞荧光标记检测实验中也发现了胆固醇能改变细胞膜的组成成分,导致通透性变化,添加有胆固醇培养的ST-Ⅲ菌株荧光强度为106.22,仅为对照组的15.1%。

植物乳杆菌ST-Ⅲ产降胆固醇相关酶的研究

植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株经验证具有降胆固醇的作用,在此基础上,对该菌株产生的和降胆固醇相关的酶进行了初步研究。实验发现,该酶为胞内酶,在培养基中加入胆固醇可诱导ST-Ⅲ合成降低胆固醇相关酶,添加量为2.5%时,酶活力最大;在粗酶液中加入Triton X-100可提高酶活力,在添加量为1%时达到最大值;硫酸铵提取该酶的最适饱和度为60%。实验还对该酶的酶活力测定方法进行了研究,确定了ATP以及底物的最适浓度分别为2.5mg/mL以及150μg/mL。

植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵苦荞面团中蛋白质降解变化的研究

选用植物乳杆菌ST-Ⅲ(Lactobacillus plantarum ST-Ⅲ)对小麦、苦荞、小麦-苦荞混合粉进行不同基质谷物粉的酸面团发酵,通过比较小麦发酵面团(WS)、苦荞发酵面团(BS)和混合发酵面团(WBS)发酵过程中面团的理化性质及蛋白降解情况、氨基酸含量的变化发现:植物乳杆菌ST-Ⅲ在BS发酵过程中菌落密度始终较大且明显高于WS和WBS中植物乳杆菌ST-Ⅲ的菌落密度,且BS的pH为6.58,接近植物乳杆菌ST-Ⅲ的最适pH;随后综合比较3组酸面团的各类蛋白含量及变化、游离氨基酸含量可知,发酵12~18 h面团中各类蛋白降解效果最好,18 h后由于环境中有机酸含量较高而导致酸面团蛋白降解过度,且相对小麦而言,BS中的游离氨基酸含量随着发酵时间的延长呈上升趋势,说明发酵有利于苦荞蛋白适度降解为营养价值高的多种游离氨基酸。

植物乳杆菌ST-ⅢproU基因簇的克隆、表达

分离自泡菜的植物乳杆菌ST-Ⅲ能够在盐浓度高达8%的环境下存活,其特有的质粒上存在一个与转运相容性溶质相关的proU基因簇,系统发育分析发现,proU基因簇与耐盐能力较高的戊糖乳杆菌IG1相应基因的相似性达100%,因此推测proU可能与植物乳杆菌ST-Ⅲ的耐盐能力相关。将proU及其包含的基因proX、proW、proV分别克隆到质粒pNZ8148上,并电转化到耐盐能力较低的乳酸乳球菌NZ9000中。重组菌株在添加3%NaCl和1mmol/L甜菜碱的化学成分确定培养基(CDM)中培养,以原始菌株乳酸乳球菌NZ9000(pNZ8148)为对照,测定耐盐能力。结果表明,各个基因均能在重组菌中表达,表达量与对照菌株相比至少提高了106倍,且重组菌株的耐盐能力均优于对照菌株,因此,proU与植物乳杆菌ST-Ⅲ耐盐能力直接相关。

植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵特性的研究

在添加5%(v/v)番茄汁的改良配方乳中对植物乳杆菌ST-Ⅲ单菌或与嗜热链球菌及保加利亚乳杆菌混合发酵的生长特性、发酵乳风味进行了研究。结果表明,在脱脂乳中添加5%(v/v)番茄汁可以明显缩短植物乳杆菌ST-Ⅲ单菌发酵时的凝乳时间,提高其活菌数。在改良的配方乳中,三菌混合发酵制备的发酵乳具有良好的酸奶风味、无涩味。但与单菌发酵相比,植物乳杆菌ST-Ⅲ的生长受到保加利亚乳杆菌的抑制而使其活菌数有所减少。

植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵豆乳对麦芽糖酶的抑制作用

采用改良的体外模型测试了植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵的各种豆乳对麦芽糖酶的抑制作用,并分析了豆乳发酵程度(以pH计)、发酵豆乳抽提物浓度与麦芽糖酶抑制率之间的对应关系。结果表明,ST-Ⅲ发酵大豆豆乳对麦芽糖酶的抑制率最高,并且随着发酵时间的延长,发酵产物对麦芽糖酶的抑制率越高。从固形物含量5%(质量分数)、发酵24 h的发酵豆乳制备的抽提物对于麦芽糖酶半抑制浓度为3.0 mg/mL。

胆盐水解酶基因在植物乳杆菌ST-Ⅲ中的表达

胆盐水解酶(Bile salt hydrolase,BSH)是微生物生长、繁殖过程中产生的一种胞内酶,因其与降低血胆固醇、预防心血管疾病有关而受到广泛关注。本研究通过基因工程技术实现了4种胆盐水解酶基因在Lactobacillus plantarum ST-Ⅲ的过表达,并利用茚三酮显色法测定了表达4种BSHs重组菌的酶活,结果显示表达BSH1重组菌的酶活最高,其次是BSH3和BSH2的重组菌,而以BSH4重组菌酶活最低。本研究结果表明,BSH1可能在L.plantarum ST-Ⅲ水解胆盐方面起着更为重要的作用,其次为BSH3,而BSH2和BSH4在L.plantarum ST-Ⅲ中对牛磺酸结合胆盐的水解能力较弱。

植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株降胆固醇影响因素的研究

研究发现植物乳杆菌ST-Ⅲ菌株降低胆固醇作用受胆盐和胆固醇影响。在培养基中添加不同的胆盐,能增加ST-Ⅲ菌株降胆固醇能力,依次为牛磺胆酸钠>牛胆盐>胆酸,当牛胆盐的添加浓度为3.0g/L时,降胆固醇率达到最高值38.57%;在培养基中添加不同来源和不同浓度的胆固醇,ST-Ⅲ菌株均具有降低作用,但降低能力有差异,依次为羊血清>鸡蛋黄>卵磷脂-胆固醇胶束溶液,且降低能力受胆固醇的浓度影响较大,当浓度低于0.5mg/mL时,降胆固醇率可维持在40%左右,高于0.5mg/mL时,降胆固醇效果则显著降低;降胆固醇量在胆固醇浓度为1.0mg/mL时达到最高值307μg/mL,这可能是高浓度胆固醇抑制ST-Ⅲ菌株的生长所致。

产α-葡萄糖苷酶抑制剂乳酸菌的筛选及发酵条件优化

以改良的体外模型为检测手段,测试了不同乳酸菌发酵大豆豆浆的产物对麦芽糖酶的抑制作用。在测试过的乳酸菌中,以植物乳杆菌ST-Ⅲ(Lactobacillus plantarum ST-Ⅲ)在37℃发酵大豆豆浆获得的发酵产物对麦芽糖酶的抑制效果最强。随后,考察了接种量、豆浆固形物含量、发酵温度对植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵豆浆对麦芽糖酶抑制活性的影响。结果表明,植物乳杆菌ST-Ⅲ发酵大豆豆浆产生麦芽糖酶抑制物的最适条件分别为接种量2%(v/v)、豆浆固形物含量5%(w/v)、发酵温度37℃。在优化条件下,发酵8 h获得的发酵豆浆对麦芽糖酶的抑制率达到80%。