乳酸乳球菌的有氧呼吸研究

乳酸乳球菌的有氧呼吸研究

论文摘要

乳酸乳球菌是革兰氏阳性,兼性厌氧菌。当血红素存在时,它能使乳酸乳球菌的代谢方式改变,使其形成一条呼吸链,进行有氧呼吸。在有氧呼吸方式下,乳酸乳球菌有更快的生长速率和较高的存活率,使其辅助发酵剂的性能进一步提高。目前,国外已经对有氧呼吸进行了深入的研究,而国内未见相关的研究报道。本实验通过筛选具备有氧呼吸能力的乳酸乳球菌菌株,研究其有氧呼吸的代谢机理以及影响因素,提高了发酵剂用乳酸乳球菌的生长速率和存活率,从而为乳酸菌呼吸代谢研究提供依据。为使该制备菌株进一步利用,对菌株进行冻干工艺优化。通过乳酸乳球菌有氧呼吸的研究,有助于提供一种安全的方法来减少发酵原料中分子氧的危害,达到提高食品保质期的目的。在乳酸乳球菌筛选试验中,添加血红素于培养基中,并提供有氧环境,对实验室现有菌株进行培养。通过检测,筛选出生物量提高、pH升高和细胞色素氧化酶呈阳性的受试菌株进行后续试验。对比筛选菌株在有氧和无氧培养条件下发酵液中的乳酸和双乙酰含量变化,从而对筛选菌株进行有氧呼吸代谢产物的变化进行研究;收集两种培养条件下发酵液中的菌体,比较ATP酶活力的改变,对筛选菌株有氧呼吸时能量代谢的变化进行研究;以两种培养条件下筛选菌株的细胞存活率为指标,检验是否能够延长细胞的存活时间;以不同离心条件下的筛选菌株的离心存活率和损失率为指标,获得最佳的离心条件;对筛选菌株进行冻干条件的研究,得到最佳冻干条件。通过上述试验过程,筛选出一株能够利用血红素进行有氧呼吸的菌株KLDS 4.0316,与没有添加血红素的原菌株相比生物量增长50%,在4℃储藏30天后,检测不到No Ox/No H的活菌,而Ox/H依然维持在108 CFU/ml。此外,利用血红素的KLDS 4.0316在生长过程中代谢产物发生变化,乳酸产量减少了48%,而双乙酰的产量却提高了3.78倍。在Ox/H培养条件下的ATP酶活性是No Ox/No H酶活性的3.01倍。乳酸菌体的离心存活率和损失率随离心力的升高和离心时间的延长而降低,最终选择6000g×10min效果最佳。存活率最高的冻干条件是冻干温度为-30℃、装液厚度为10mm、添加1%蔗糖+4%甘露醇的保护剂,菌体的冻干存活率为79%,活菌数达到3.2×1010 cfu/g.。基于对本实验室保藏菌株的有氧呼吸研究,筛选出一株能够进行有氧呼吸的菌株,在菌落中检测到细胞色素氧化酶的存在,验证了其进行有氧呼吸的能力;代谢产物乳酸含量减少,双乙酰含量提高,说明该菌株代谢发生改变;ATP酶活性提高,揭示了代谢能量提高,可以发现有氧呼吸可以产生更多的能量,从而提高其生长速率;同时,在不同条件下保藏时,该菌株的存活率显著提高,验证了国外专利延长细胞存活率的说法。通过对离心和冻干条件的确定,可以为其在发酵剂中的应用提供参考。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 引言
  • 1.1 研究的目的与意义
  • 1.2 国内外研究概况及发展趋势
  • 1.2.1 国内外研究概况
  • 1.2.2 发展趋势
  • 1.3 乳球菌抗氧化研究进展
  • 1.3.1 乳球菌的氧化应激
  • 1.3.2 乳球菌的抗氧化应激机制
  • 1.4 乳球菌的抗酸胁迫机制
  • 1.4.1 pH 的自我平衡
  • 1.4.2 酸适应反应机制
  • 1.4.3 对大分子的保护或修复作用
  • 1.4.4 细胞膜与酸胁迫
  • 1.5 乳酸乳球菌呼吸面临的问题
  • 1.5.1 乳球菌呼吸的条件
  • 1.5.2 血红素的合成途径
  • 1.6 研究的主要内容
  • 1.6.1 课题来源
  • 1.6.2 主要内容
  • 2 材料与方法
  • 2.1 试验材料
  • 2.1.1 菌株
  • 2.1.2 主要试剂和原料
  • 2.1.3 主要生化试剂
  • 2.1.4 仪器设备
  • 2.2 试验方法
  • 2.2.1 主要溶液和培养基的配制
  • 2.2.2 目标菌株的筛选鉴定
  • 2.2.3 细胞色素氧化酶活性的检测
  • 2.2.4 双乙酰含量的测定
  • 2.2.5 乳酸含量的测定
  • +-ATPase 活性的测定'>2.2.6 H+-ATPase 活性的测定
  • 2.2.7 不同温度贮存试验
  • 2.2.8 浓缩分离工艺优化
  • 2.2.9 真空冷冻干燥试验
  • 3 结果与分析
  • 3.1 菌株筛选结果
  • 3.2 细胞色素氧化酶检测结果
  • +-ATPASE 酶活性检测结果'>3.3 H+-ATPASE 酶活性检测结果
  • 3.4 生长曲线和PH 变化曲线
  • 3.5 代谢产物乳酸和双乙酰含量的检测结果
  • 3.6 菌存活率检测结果
  • 3.7 离心条件的确定
  • 3.8 真空冷冻干燥试验结果
  • 4 讨论
  • 1.乳酸菌有氧呼吸的能力
  • 2. KLDS 4.0316 的有氧呼吸性能
  • 3.有氧呼吸与细胞的存活率之间的关系
  • 4.KLDS 4.0316 有氧呼吸在发酵工业上的应用前景
  • 5 结论
  • 1. 筛选出一株能够进行有氧呼吸的菌株 KLDS 4.0316
  • 2. KLDS 4.0316 的代谢产物变化
  • 3. KLDS 4.0316 在不同条件下保存的存活率
  • 4. KLDS 4.0316 最佳的菌体浓缩条件和冻干条件确定
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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