一种乳酸菌增菌培养基的优化

一种乳酸菌增菌培养基的优化

摘要：备直投式乳酸发酵剂，通过综合运用复合生长培养基、缓冲盐法及化学中和法，利用正交实验的设计方法，对乳酸菌的增菌培养进行了研究。试验结果表明，以1％的胡萝卜汁作为生长促进剂，加0．5％K：HPO。作为缓冲盐，接种量为3％，培养温度37。C，培养过程用30％Na：CO，溶液作中和剂，将pH值控制在6．3，培养7—8 h后，可使乳酸菌的活菌数达到109的数量极。与普通的液体发酵剂相比，获得了显著的浓缩效果。

关键字：乳酸菌；增菌培养基

引言：发酵乳制品在乳制品中占有重要地位。随着我国人民消费水平的提高，对发酵乳制品中的酸奶有了新的认识，使得酸奶的产量以年平均25％的速度增长。这对乳酸菌发酵剂品质、种类提出了新的要求。目前酸奶生产厂家所采用的菌种发酵剂有2种，直投式粉末菌种发酵剂和继代式菌种发酵剂。由于继代式发酵剂存在着种种弊端，所以直投式发酵剂使用普遍。由于目前国内直投式发酵剂尚未

产业化，尚需进口，所以直投式发酵剂的国产化越来越受到重视。

1、乳酸菌的简介与作用机理

1.1乳酸菌的简介

乳酸菌指发酵糖类主要产物为乳酸的一类无芽孢、革兰氏染色阳性细菌的总称。凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸菌的细菌统称为乳酸菌。这是一群相当庞杂的细菌，目前至少可分为18个属，共有200多种。除极少数外，其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群，其广泛存在于人体的肠道中。目前已被国内外生物学家所证实，肠内乳酸菌与健康长寿有着非常密切的直接关系。

1.2乳酸菌的作用机理

乳酸菌在动物体内能发挥许多的生理功能。大量研究资料表明，乳酸菌能促进动物生长，调节胃畅道正常菌群、维持微生态平衡，从向改善胃肠道功能；提高食物消化率和生物效价；降低血清胆固醇，控制内毒素；抑制肠道内腐败菌生长：提高机体免疫力等。

⑴提供营养物质，促进机体生长乳酸菌如果能在体内正常发挥代谢活性，就能直接为宿主提供可利用的必需氨基酸和各种维生素（维生素B族和K等)，还可提高矿物元素的生物活性，进而达到为宿主提必需营养物质、增强动物的营养代谢、直接促其生长的作用。Dalmin等(2001)研究报道乳酸菌可以改良水质，提高斑节对虾的存活率、生长速率和健康状况。Hamad(1979)试验证明，小麦、稻米等谷物进行乳酸发酵后，营养价值大大提高。此外，乳酸菌产生的酸性代谢产物使肠道环境偏酸性，而一般消化酶的最适PH值为偏酸性(淀粉酶6.5、糖化酶4．4)，这样就有利于营养素的

消化吸收。何机峻的产生还可加强肠道的蠕动和分泌，也可促进消化吸收养分(张力等，2000)。

⑵改善胃肠道功能，维持肠道菌群平衡动物的整个消化道在正常情况卜郁寄生有大量微生物。就其作用而言，可分乃三类：①共生性类型，主要是兼性厌氧菌，在生态平衡时，它们的维生素和蛋白质合成、消化吸收、生物拮抗和免疫等功能对宿主有利。②致病性类型，正常情况下数量少，寄生于正常部位，不至于使宿主发病。若失控，则会导致宿主的不良反应。③中间性类型，即同时具有生理和致病两种作用。微生物群的平衡，对机体的健康十分重要，而乳酸菌就能够调节这种微生态平衡，保障宿主正常生理状态。乳酸菌是畅道常在菌，畜禽服用乳酸菌后，可以改变肠道内环境，抑制有害菌繁殖，调整胃肠道蔺群平衡。乳酸菌通过粘附素与肠粘膜细胞紧密结合，在肠粘膜表面定植占位，成为生理屏障的主要组成部分，从向达到恢复宿主抵抗力，修复肠道菌群屏障、治愈肠道疾病的作用。如采这个屏障遭剑抗生素或其他因素的破坏，宿土丧失了对外来菌抵抗力，会使具有耐药性的肠内菌异常增殖而取代优势菌的位置，造成肠道内微生态平衡的失调。

⑶改善免疫能力乳酸杆菌和双歧杆菌一方面能明显激活巨噬细胞的吞噬作用，另一方面由于它能在肠道定植，相当于天然自动免疫。它们还能刺激腹膜巨噬细胞、诱导产生干扰素、促进细胞分裂、产生抗体及促进细胞免疫等，所以能增强机体的非特异性和特异性免疫反应，提高机体的抗病能力。Pergidon等(1988)报道，口服乳酸菌后，对巨璇细胞的?半乳糖甙酶活性、巨噬细胞的吞噬活性等具有显著的激活和促进作用。当异物侵入机体时，免疫细胞被乳酸菌激活，增强了机体对异物产生抗体的作用。Chndra(1984)认为，乳酸菌之所以具有有激机体产生抗体的作用，是由于菌体通过淋巴结、粘膜刺激淋巴细胞，接受刺激的淋巴细胞再通过肠系膜淋巴结(MIN)循环到血流中，并分布全身，从而调节机体的免疫应笞。

⑷抗菌作用研究资料表明：乳酸菌对一些腐败菌和低温细菌有较好的抑制作用。可用于防治腹泻、下痢、肠炎、便秘和由于肠道功能紊乱引起的多种疾病以及皮肤炎症(赵红霞，2003）。其抗菌机制主要表现在以下几个方面：①产生的乳酸等有机酸能显著降低环境pH值和Eh(氧化还原电位)值，使肠内处于酸性环境，对于致病菌如痢疾杆菌、伤寒杆菌、副伤寒杆菌、弯曲杆菌、葡萄球蔺等有拮抗作用；②产生的过氧化氧能够激活牛乳中的“过氧化氢酶-硫氰酸”系统，抑制和杀灭革兰氏阴性菌、过氧化氢酶阳性细菌如假单胞菌属、大肠杆菌类和沙门氏菌属等；③产生类似细菌素的细小蛋白质或肽类，如各种乳酸杆菌素和双歧菌素，对葡萄球菌、梭状芽孢杆阔以及沙门氏菌和志贺氏菌有拮抗作用。另外，双歧杆菌等还可将结合的胆酸分解为游离的肌酸，后者对细菌的抑制作用比前者更强。

2、乳酸菌培养基的优化

2.1实验流程

将一种乳酸菌的菌种活化，将不同种类中和盐加入液体培养增菌培养，一调节pH，再取样，平板培养，最后平板计数并数据分析。

2.2实验设计

以12％脱脂乳为基础培养基，添加不同的生长促进剂，同时添加缓冲盐在一定范围内调节pH值，超出该范围后用中和盐调节pH值使之保持在6．3左右。考虑到生长促进剂、缓冲盐、中和盐之间可能存在着联合协同的交互作用，因而采用正交实验法，具体因素：生长促进剂（胡萝卜汁、番茄汁、酵母膏），缓冲盐种类（NaAc、K2HPO4、KH2PO4），中和盐种类（Na2CO3、（NH4）2CO3、NH3·H2O）。

2.3生长培养基的选择

用于制备高效浓缩乳酸菌发酵剂的生长培养基种类很多，有脱脂乳、乳清、肉汤、番茄汁培养基等。其中脱脂乳是乳酸菌生长最适宜的培养基，脱脂乳中营养成分丰富，可满足乳酸菌生长繁殖的需要，是乳酸菌增殖培养的主要原料，但是由于其成本高，所以在大规模乳酸菌增殖培养中不宜大量使用。大豆、玉米、花生中也含有丰富的营养物质，可以用作乳酸菌的培养基。一些蔬菜如胡萝卜、黄瓜、番茄等也可作为乳酸菌增殖培养的培养基，但是其中的营养物质如碳源和氮源的含量不够充足，需大量添加，使生产操作过于复杂。本试验主要对筛选高效廉价的乳酸菌增殖培养基进行研究。因此选择12％的NFM为基础培养基。脱脂乳中包含了乳酸菌生长所需的全部营养物质，这些物质不一定处于最佳利用形式或最适度，因此，在12％NFM的基础上，考虑添加对乳酸菌生长有促进作用的营养物质。选择富含氨基酸、维生素及矿物质的胡萝卜汁、番茄汁、酵母膏3种生长促进剂进行试验。

2．4缓冲盐的选择

虽然通过添加生长促进剂使乳酸菌的浓度有

所提高，但在培养过程中，随着产酸量的增加，pH值下降，乳酸菌的繁殖仍然会受到抑制，因此考虑采用缓冲体系，以调节和控制培养液pH值的相对稳定。选择3种不同的缓冲盐进行试验。

2．5中和剂的选择

上述试验证明，缓冲盐能在其缓冲能力范围内起作用，超出这一范同，缓冲体系失效，培养液的pH值就会继续下降，因此考虑在此基础上，再采用化学中和剂来控制pH值，以达到进一步浓缩培养的目的。试验采用3种常用碱液作为中和剂，培养过程中每隔2 h取ffj在无菌操作台上测pH值，通过添加不同碱液使之保持在6．3左右。

2．6正交试验结果分析

与不添加任何物质只用基础培养基培养的空白组对比，增菌培养基确有效果，其中尤以添加胡萝卜汁的培养基显著。其活菌数远大于其他两种生长促进剂，活菌数为空白组的百倍。因为胡萝卜汁中富含胡萝卜素，番茄红素，氨基酸，维生素Bl，维生素B2维生素PP，维生素C和铜、锌等无机盐，大大刺激乳酸菌的生长繁殖。由极差分析可看出生长促进剂的作用显著，缓冲盐次之，中和盐作用不明显，那么实验结果优化的最佳增菌培养基配方应为A。B：C。，即胡萝卜汁1％，K：HPO。0．5％，用Na：CO，溶液调节pH值，在370C下培养8h

菌落数可达3．56×109。

3结论

采用正交试验设计优化乳酸菌增菌液配方是简便有效的试验方法。结果表明：各凶素对活菌数影响的大小顺次为A_B_C；乳酸菌增菌液最佳配方为Al B2 Cl。试验结果表明，以1％的胡萝b汁作为生长促进剂，加0．5％K：HPO。作为缓冲盐，接种最为3％，培养温度37，培养过程用30％Na：CO，溶液作中和剂，将pH值控制在6．3，培养7～8 h后，可使乳酸菌的活菌数达到最多。与普通的液体发酵剂相比，获得了显著的浓缩效果。

展望

乳酸菌不仪可提高食品的营养价值，改善食品风味，提高食品保藏性和附加值，而且，近年来乳酸菌的特殊生理活性和保健功能，正日益引起各国学者和研究人员的浓厚兴趣。乳酸菌是有益于人体健康的益生菌，主要存在于人体肠道，乳酸菌的代谢产物能降低肠道内的pH值，抑制肠道中腐败菌的生长和减弱腐败菌在肠道内产毒作用，并有助于帮助防治便秘，防治细胞老化，降低胆固醇，抗肘，瘤以及调节人体生理机能等保健和医疗作用。大量研究表明，乳酸菌具有调节人体胃肠道正常菌群、保持微生态平衡，提高食物消化率和生物价，降低血清胆固醇，抑制肠道内腐败菌的生长繁殖和腐败产物的产生等作用．最近，欧美及日本一些学者对乳酸菌的免疫原性、抗变异原性和防癌抗癌作用进行了大量研究，并取得了显著的进展。在食品向天然型，功能型发展的今天，乳酸菌制品正越来越受到人们的重视。这就对乳酸菌发酵剂培养、品质、种类提出了新的要求。

在乳酸菌的各类应用中，大都是利用乳酸菌活菌体或其产生的物质，如某些乳酸菌能产生抑菌物质，用于食品防腐．许多乳酸菌都是对人体有益的，2008年3月6日收到可定植在人体肠道内，抑制有害菌的增殖和活动，增进人体健康，属于益生素类的细菌群，深得人们看重．作为益生素来说，乳酸菌须为活菌体并要定植在人体肠道中才能发挥作用．在开发益生素类功能性食品时，乳酸菌活菌体需达到一定数量，保证有活菌到达肠道并定植下来，才能对人体起作用．凶而，这类产品质量检测时活菌计数是十分重要的．目前，国内外对乳酸菌的研究正在深入之中，有的研究已达分子水平，如利用生物工程技术对乳酸菌进行改造等．但是，乳酸细菌多数属于厌氧菌或微好氧菌，存普通培养条件下，乳酸菌菌体生长十分缓慢，甚至不能生长．同时，每一种属的乳酸菌的

生长条件差异很大，这给乳酸菌的研究带来了许多不便，尤其在活菌计数中，采用一般培养方法，某些乳酸菌根本不能生长，鉴于此，针对每一种(或某几种)乳酸菌设计出一种合适的培养方法是十分必要的。

目前酸奶生产厂家所采用的菌种发酵剂有2种，直投式粉末菌种发酵剂和继代式菌种发酵剂。由于继代式发酵剂存在着种种弊端，所以直投式发酵剂使用普遍。由于目前国内直投式发酵剂尚未产业化，尚需进口，所以直投式发酵剂的国产化越来越受到重视。

参考资料

L 张建友，徐静波，王军良等.冻干乳酸菌菌种增菌培养基增殖

因子的优化.微生物学通报，2006；33(1)：12一17

2 张兰微，鄂志强，万海峰．乳酸发酵剂增菌培养墓筛选及干燥保

护剂的选择．中困乳品工业，2000；28(4)：65—67

3 黄君红，成洁珊．乳酸菌生长最件培养基的筛选．中同酿造，2001；

(2)：9一11

4 吕兵，张围农。乳酸菌发酵剂浓缩培养的研究．中困乳品工

业，2001；29(3)：23～25

5 阎征，王昌禄，顾晓波．pH值对乳酸菌生长和乳酸产量的影响．

食品与发酵丁业，2003；28(6)：35—38

6 李科德，韩木兰，柏建玲．猴头菇抽提物对乳酸菌生长的影响．微生物学杂志，2000；20(2)：34—35

7 吕加平。梁战东。骆承庠，等．乳酸菌增菌培养基的优化设计．中国乳品工、lp，2000；28(6)：34—36

8 刘云鹤．高效乳酸菌增殖培养基的筛选．淮海工学院学报。2003；12．(4)：59—缶2

9 谭周进，肖克宇，肖启明，等．乳酸菌计数培养基和培养方法的筛

选．湖南农业大学学报，2001；27(5)：398—400