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膜分离技术用于乳酸菌菌体富集浓缩的研究

黄立坤  
【摘要】: 随着我国发酵乳制品工业的迅猛发展,积极研究并大力开发高效浓缩型酸奶发酵剂,对于推动我国乳酸菌发酵剂产业化进程,促进我国发酵乳制品工业的发展,具有重要的意义。菌体的富集浓缩是发酵剂制备的关键技术之一,目前工业生产中常用的是离心分离的方法,这种方法对菌体损伤大,回收率低,而且与菌体一起沉淀下来的丙酮酸盐和二乙酰等羰酰基化合物,会与细胞内的氨基反应,从而加速细胞死亡。本研究采用膜分离代替传统的离心分离来富集浓缩菌体,探讨该法是否可以弥补离心分离的不足。 研究内容:(1)通过对乳品科学教育部重点实验室保藏的3株保加利亚乳杆菌和3株嗜热链球菌进行生理生化鉴定。(2)通过观察灭菌后优化培养基的状态和pH的测定,来确定乳清粉优化培养基灭菌前应调至的pH。(3)以KLDS1.8501和KLDS3.8501两株菌为研究对象,通过最佳反应条件的确定,建立光吸收值与活菌数的线性回归方程,探讨MTT比色分析法用于快速细菌计数的可行性。(4)通过试验比较不同孔径的膜渗透通量的大小及其衰减幅度,来确定使用陶瓷膜的类型。(5)通过观察过滤过程中膜渗透通量和死亡率的变化,确定微滤膜的最佳工作条件。(6)选择五种化学清洗剂:HNO_3,NaOH,NaClO,Na-EDTA,SDS,分别进行单步化学清洗和两步化学清洗,确定最佳膜清洗方案。(7)比较膜分离与离心分离两种方法的分离存活率、回收率,以及分离后的发酵活力。 实验结果:(1)通过生理生化实验,鉴定了菌株KLDS1.9201,KLDS1.9205,KLDS1.8501为保加利亚乳杆菌;菌株KLDS3.8501,KLDS3.0503,KLDS3.9207为嗜热链球菌。(2)确定了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的乳清粉优化培养基灭菌前pH应分别调至6.6和6.9。(3)若想用MTT法精确反映活菌数,一定要把KLDS1.8501的活菌数调到5.5×10~6~2.18×10~7CFU/mL之间,把KLDS3.8501的活菌数调到6.4×10~6~5.12×10~7CFU/mL之间。在最佳反应条件下,KLDS1.8501菌株的线性回归方程是y=1.222x-0.06;KLDS3.8501菌株的线性回归方程是y=5.759x+0.034。但在实际应用中,MTT比色分析法与平板菌落计数两种方法检测的活菌数差异显著。(4)确定采用0.2μm的无机陶瓷膜对嗜热链球菌发酵液进行分离和浓缩。(5)膜过滤嗜热链球菌的最佳工作条件为:操作压力0.15MPa,操作温度45℃。在这种操作条件下,对嗜热链球菌发酵液进行分离和浓缩,菌体存活率可达到90%。(6)最佳清洗方案为:先用1%NaC1O清洗15min,再用1.5%SDS清洗15min,通量恢复率可达到99%。(7)与离心分离相比,膜分离可以显著提高分离的存活率、回收率和发酵活力。 结论:MTT比色分析法只可以粗略的表示乳酸菌活菌数的变化趋势,但不能准确定量检测保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的活菌数量。膜分离技术可以用于乳酸菌菌体的富集浓缩,与离心分离法相比,膜分离具有菌体分离存活率高和分离后发酵活力高的优点。


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