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豆腐酸浆中乳酸菌的分离鉴定、代谢研究及高密度培养

刘力  
【摘要】:豆腐黄浆水在存贮的过程中往往会自然发酵变酸成为酸浆水,由于这种酸浆水具有良好的凝乳作用,目前已作为豆腐凝固剂广泛应用于酸浆豆腐的加工制备。有研究表明,自然发酵的豆腐酸浆水中微生物生长杂乱,存在着安全性隐患。本论文应用改良的MRS培养基,从自然发酵的豆腐酸浆中分离出2株乳酸菌,通过分析其16S r DNA序列进行鉴定并研究其发酵性能,筛选出1株发酵产酸性能优越的菌种。在此基础上,进一步研究了该菌株发酵豆腐黄浆水的代谢作用及增殖培养条件,获得了一种安全、高效制备豆腐凝固剂的方法。1、对分离菌株进行了的鉴定和发酵性能研究,筛选出1株发酵产酸性能优越的菌株解淀粉乳杆菌L6。应用改良的MRS培养基,从自然发酵的豆腐酸浆中分离出2株乳酸菌,通过分析其16S r DNA序列鉴定为解淀粉乳杆菌(Lactobacillus amylolyticus);并命名为L5和L6。这2个菌株适宜的生长温度范围为37℃~47℃,属于高温型菌种,其中菌株L5耐高温性能优于L6;2个菌株均具备很强的发酵豆腐黄浆水产酸的能力,其中菌株L6在42℃下发酵48 h可获得酸度值为110 oT的酸浆,菌株L5在47℃下发酵48 h可获得酸度值为90 oT的酸浆。2、研究了解淀粉乳杆菌L6发酵豆腐黄浆水的糖代谢作用,以及异黄酮的生物转换作用、抗氧化活性及两者的相关性。豆腐黄浆水中果糖、葡萄糖、蔗糖、棉子糖、水苏糖含量分别为0.36 g/L,0.46 g/L,5.16 g/L,1.80 g/L和5.48 g/L,解淀粉乳杆菌L6在42℃下发酵24 h后,果糖、葡萄糖和蔗糖消耗完毕,发酵36 h后,棉子糖和水苏糖的含量下降到0.95 g/L和2.73 g/L,利用率分别达到52.78%和49.82%;豆腐黄浆水经解淀粉乳杆菌L6发酵36 h后,乳酸含量达到5.21 g/L,增加了18.6倍。豆腐黄浆水中富含大豆异黄酮,五种异黄酮的总含量中,90%的以上以结合型糖苷存在;经过解淀粉乳杆菌L6在42℃发酵36 h后,游离型苷元占比达到37%,其中大豆黄素的含量增加了4.4倍,染料木素的含量增加了35.3倍;应用FRAP、DPPH·、ABTS+以及螯合Fe2+等方法分析了豆腐黄浆水及酸浆水的抗氧化活性,发现豆腐黄浆水经菌株L6发酵后明显增强了其抗氧化活性。相关性分析结果显示,大豆黄素含量和染料木素含量与还原力、清除DPPH·自由基能力显著正相关,其中大豆黄素含量还与清除ABTS+自由基的能力显著正相关。3、研究了解淀粉乳杆菌L6的增殖培养基,并进一步优化了增殖培养条件。以豆腐黄浆水为基础培养基,采用七因子两水平1/4部分因子实验设计,研究了蛋白胨、酵母提取粉、玉米淀粉、葡萄糖、乙酸钠、柠檬酸氢二铵和番茄汁等7个因子对解淀粉乳杆菌L6生长的影响,发现蛋白胨、酵母提取粉和玉米淀粉为该菌株的生长强化因子,继而使用最陡爬坡实验快速接近较优区域,通过旋转CCD和RSM确定强化因子的最优组合,获得如下最佳培养基配方组成:在新鲜的豆腐黄浆水中加入蛋白胨0.82%(w/v),酵母提取粉1.07%(w/v),玉米淀粉2.2%(w/v);在上述培养基中接种解淀粉乳杆菌L6,在42℃条件下培养12 h,该菌株的菌体浓度可以达到4.5×109 cfu/m L。通过本学位论文的研究,筛选到1株产酸能力强、发酵性能好的菌种,经16S r DNA分子生物学鉴定为解淀粉乳杆菌;该菌株发酵豆腐黄浆水时优先利用果糖、葡萄糖和蔗糖,其次是水苏糖和棉子糖,发酵后产生大量乳酸,属于同型乳酸发酵,并能将异黄酮转换为抗氧化活性更高的大豆黄素和染料木素;进一步的优化实验获得了其高密度培养基和培养条件,为该菌株在生产实际中的应用奠定了基础。


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