乳酸菌冷冻保护剂的选择

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1.1.2 脱脂乳粉由圣元乳业有限公司生产。 1.1.3 氯化钠、 乳糖、 蔗糖、 谷氨酸钠均为生化级。 1.1.4 玻璃仪器: 试管, 移液管, 平板, 安玻瓶等。 1.1.5 净化工作台 SW–VJ–1FD。 1.1.6 小型旋涡混合器。 1.1.7 高压灭菌器 HVE–50 (日本 HIRAYAMA)。 1.1.8 显微镜 NIKON 50i。 1.1.9 超低温冰箱 DW–HL218 (中科美菱)。 1.1.10 恒 温 培 养 箱 SKG02.420 ( 黄 石 市 恒 丰 医疗器械有限公司)。
混 菌 冷 冻 存 活 率 (%) 95.00±1.6971a 52.12±2.9698c 61.82±1.5556b 36.36±2.2627f 23.03±2.4042h 48.48±1.9799d 25.00±1.8385g 24.24±1.9799g 46.06±1.5556e
列的级差都大, 所以这三种物质协同作用不明 显, 不同物质溶液的保护效果为蔗糖溶液>脱脂 乳溶液>谷氨酸钠溶液, 相同的溶液不同浓度之 间 保 护 效 果 蔗 糖 : 10% >12.5% >15% ; 脱 脂 乳 : 10%>5%>7.5%; 谷 氨 酸 钠 : 5%>7.5%>10%。 同 时还发现有些试验结果反映, 由 3 种不同物质组
关键词:保加利亚乳杆菌;嗜热链球菌;冷冻保护剂
在乳酸菌浓缩发酵剂的制作过程中, 由于冷 冻时对乳酸菌的破坏较大, 所以冷冻保护剂的选 择一直是浓缩发酵剂制备中的一个关键。
Kilara [1] 认为当初始细菌浓度越大时, 冷冻 干燥获得较高存活率的几率就越大, 这主要是通 过降低了单个菌体细胞暴露在介质中的面积来达 到保护的效果。 在实际生产中尽量通过提高初始 细菌浓度来提高菌体的冷冻干燥时的存活率, 从 而减小菌体的死亡和损失。 这也正是以上培养和 离心过程中要求单位体积的培养基中菌体数目 (细菌浓度) 的原因。
3、 第 4 至 6 位为各地级市牛场、 小区或其他 形式的奶牛养殖组织编号, 由各地级市畜牧主管 部门统一编制, 编号可由英文字母和阿拉伯数字 组成。
4、 第 7 至 8 位为牛只出生年度编号, 由 2 位 数码组成, 统一采用出生年度的后两位数, 例 如: 2008 年出生的即写成 08。
5、 第 9 至 12 位 为 年 内 母 犊 出 生 顺 序 号 , 用 阿拉伯数字表示, 不足 4 位以 0 补齐, 如该场该 年度出生的第 6 只母犊即写成 0006。
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表 3 保护剂正交试验结果(n=2)
试验序号 A1B1C1 A1B2C2 A1B3C3 A2B2C3 A2B3C1 A2B1C2 A3B3C2 A3B1C3 A3B2C1
试验中选取了对两种单菌 (保加利亚乳杆菌 和嗜热链球菌) 都有冷冻保护效果的蔗糖、 乳 糖、 脱脂乳和谷氨酸钠来进行实验。 有报道称影 响菌体存活率的主要因素是冷冻速率。 在缓慢冷 冻时, 胞外基质一般较快结冰而形成冰晶使基质 浓度增高, 造成细胞水分外渗而大量脱水, 可能 使细胞死亡。 如果快速降温, 胞内也很快形成冰 晶, 胞内外渗透压基本平衡, 同时胞内冰晶较 小, 对细胞及原生质膜的损伤也较小, 菌株不易 死亡, 影响也较小。 如在–79℃、 –196℃冻结时 菌体细胞的存活率高达 90%以上。 刘振民, 骆承 庠研究发现 [6], 在冷冻过程中存在两个冰晶生成 带, 即: 0℃~–3.7℃和–30℃~–37.4℃。 快速通 过冰晶生成带可以减小菌体的冷冻损伤。 为了满 足上述条件, 可以在超低温冰箱中冷冻样品, 温 度设定为–80℃。 对照组 (不添 加保护剂) 存 活 率为 12%, 冷冻存活率低的原因是这个过程使较 敏感的蛋白质变性, 降低了细胞活性 [5]。
关于印发《2008 年广东省奶牛良种补贴项目 项目实施方案》的通知(粤农[2008]217 号)
广东省奶牛编号规则
我省奶牛编号统一由 12 位字符、 分成四部分 组成: 2 位省代码+4 位牛场号+2 位出生年度号+4 位场内牛只序号, 具体如下:
1、 首两位为广东省代码 44。 2、 第 3 位 为 地 级 市 代 码 , 用 英 文 字 母 表 示 (其中: 广州市 A、 深圳市 B、 珠海市 C、 汕头市 D、 佛山市 E、 韶关市 F、 湛江市 G、 肇庆市 H、 江门市 J、 茂名市 K、 惠州市 L、 梅州市 M、 汕尾 市 N、 河源市 P、 阳江市 Q、 清远市 R、 东莞市 S、 中山市 T、 潮州市 U、 揭阳市 V、 云浮市 W)。
有 报 道 称 [2] 如 果 将 乳 酸 菌 培 养 液 直 接 进 行 冷冻干燥, 其存活率仅有 10%~30%左右。 但是干 燥过程对乳酸菌的损伤程度比较小, 冷冻是引起 乳酸菌死亡的主要环节。 菌体冷冻干燥的存活率 受多方面的影响, 包括起始的细胞菌液浓度, 保 护介质和再水合条件 [3] , 其中保护介质的添加 是一个重要环节。 一种保护效果好的保护剂要求 在冷冻干燥过程中可以提供保护作用, 并且有良 好的自身稳定性和有利于再水合, 还可以方便有 效除去冻干材料中的多余溶剂。 关于保护剂的报 道也有很多, 比较常用的有蔗糖、 乳糖、 脱脂乳 和谷氨酸钠, 但大多是针对单菌种的, 对混菌的 保护剂研究较少。 另有国外文献报道 [4] 浓度为 1%~68%的 蔗糖溶液可 作 为 冷 冻 保 护 剂 , 它 可 以 用于杆菌和球菌的保护剂, 原因是蔗糖可以抑制 表面自由基的产生, 对菌体细胞有较好的保护作
1.1.11 超 纯 水 机 KL– UP–III–10 (台 湾 艾 柯)。
1.2 试验条件 试验方法是将乳酸菌培养液 40ml 离心后的沉 淀物 (保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌比例 1: 1) 用 10ml 生 理 盐 水 完 全 溶 解 , 在 旋 涡 混 合 器 上 将 此溶液混合均匀, 每个样品取 3ml 此溶液与等体 积的不同的保护剂溶液混合, 在–80℃冰箱 中冷 冻 24h, 在自 然条件下 使样品解冻 , 分 别 测 定 冷 冻 前 和 冷 冻 后 每 ml 溶 液 中 的 菌 体 数 目 , 最 终 得 到冷冻存活率, 从而选取保护效果好的保护剂, 包括保护剂的浓度。 1.2.1 正 交 试 验 这 部 分 要 列 出 因 素 水 平 表 , 格式以下表为准:
用。 在–20℃~–70℃保存发酵剂时, 乳糖浓度在 1%~10%的溶液比甘 油 有 良 好 的 保 护 性 。 浓 度 为 1%~10%的脱脂乳溶 液也可 作 为 乳 酸 菌 的 冷 冻 保 护剂。 脱脂乳可以成为保护剂的原因是 [5]: (1) 提高了细胞的稳定性以降低细胞损伤; (2) 创 造了一个多孔的环境有利于再水合; (3) 含有 大量的蛋白质给细胞提供了保护性的外衣。
保护剂 5%谷 氨 酸 钠 10%谷 氨 酸 钠 15%谷 氨 酸 钠
5%乳 糖 10%乳 糖 15%乳 糖
混 菌 冷 冻 存 活 率 (%) 64±5.6569a 58±2.8284abc 45±2.8284d 45±4.2426d 50±1.4142cd 55±2.8284bc
表 2 中 的 数 据 可 以 看 出 , 蔗 糖 浓 度 为 10%、 15%的 溶液, 脱脂 乳 浓 度 10%、 15%的 溶 液 , 谷 氨 酸 钠 浓 度 为 5% 、 10% 的 溶 液 , 乳 糖 浓 度 为 10%、 15%的 溶 液 菌 体 细 胞 存 活 率 比 较 高 , 结 果 与吕加平, 骆承庠的研究结果相似。 在单因素的 条 件 下 , 最 好 的 保 护 剂 是 浓 度 为 5%谷 氨 酸 钠 溶 液, 其保护效果可以达到 64%。 考虑到乳糖和蔗 糖同属于糖类, 其保护机理应当相似, 而蔗糖与 乳糖在浓度一样的情况下, 蔗糖溶液的保护效果
2 0 1 0 第1期
广东奶业
乳与乳品
乳酸菌冷冻保护剂的选择
杜磊 1,乔发东 2 (1. 安阳工学院生物与食品工程学院,河南安阳 455000;
2. 河南工业大学生物工程学院,河南郑州 450000)
摘要:乳酸菌浓缩发酵剂的制备过程中,冷冻对菌体的损伤比较明显。 通过在保加利亚乳杆菌和嗜热 链球菌混菌菌悬液中添加不同的保护剂并测定冷冻前后乳酸菌菌数,筛选出适用的保加利亚乳杆菌和嗜 热链球菌混菌的保护剂。 最终确定的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混菌保护剂配方为:蔗糖浓度为 10%, 脱脂乳浓度为 10%,谷氨酸钠浓度为 5%。 菌体经冷冻处理后,冷冻存活率可达到 95.00%,比不添加保护剂 的菌体存活率大大提高。 此配方也简单易得,完全可以满足生产需要。
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2 0 1 0 第1期
广东奶业
信息文摘
编者按: 广东省畜牧推广总站 《关于下发 2009 年广东奶牛良种补贴项目 牛冷冻精液供应计划的通知》 (粤牧技 [2010] 2 号) 已经下发到各地市农业 局畜牧兽医处, 鉴于很多奶牛牛场不知道编号规则, 现将 2008 年广东省奶牛 编号规则刊登, 以供参考。
3 结论 用此配方制备的保护剂对保加利亚乳杆菌和 嗜热链球菌混菌保护效果良好, 并且方便易得, 在工业化生产乳酸菌浓缩发酵剂时也可使用。 参考文献 (略)
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单因素保护剂试验结果见表 2.
数 / 冷冻前溶液中的活菌数) ×100
表 2 保护剂单因素试验结果(n=2)
保护剂 5%蔗 糖 10%蔗 糖 15%蔗 糖 5%脱 脂 乳 10%脱 脂 乳 15%脱 脂 乳
混 菌 冷 冻 存 活 率 (%) 55±2.8284bc 60±4.2426ab 62±4.2426ab 36±2.8284e 51±2.8284cd 58±4.2426abc
表 1 保护剂正交设计表
序号 名称 水平 1(%) 水平 2(%) 水平 3(%)
1 蔗 糖 (A)
10.0 12.5 15.0
2 空 列 (D)
3 脱 脂 奶 (B)
10.0 5.0 7.5
4 谷 氨 酸 钠 (C)
5.0 7.5 10.0
1.2.2 测定方法
2 结果与分析
冷 冻 存 活 率 (%) = (冷 冻 后 溶 液 中 的 活 菌
成的保护剂的保护效果还不如单因素的保护效果 好, 这可能是由于保护剂的配比不合理所致, 但 效果都比对照组 (不添加保护剂) 好。 效果最好 的保护剂配方是蔗糖浓度为 10%, 脱脂乳浓度为 10%, 谷氨酸钠浓度为 5%, 冷冻后菌体细胞的混 菌冷冻存活率可达到 95.00%, 用显微镜观察杆菌 球 菌 比 例 维 持 在 1: 1~1: 1.5, 比 例 与 原 样 中 杆 菌和球菌的比例略有升高, 这主要是由于保加利 亚乳杆菌是对冷冻干燥敏感的菌种, 而嗜热链球 菌对冷冻的敏感程度相对较低。 冷冻时, 培养液 中杆菌的死亡率比球菌高。
1 材料与方法 1.1 材料与试剂
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1.1.1 MRS 固体培养基: 蛋白胨 1%, 牛肉膏 1%, 酵母膏 0.5%, 葡萄糖 2%, 吐温 80 1ml, 磷酸 二氢钾 0.2%, 醋酸钠 0.2%, 柠檬酸三铵 0.2%, 硫 酸镁 0.02%, 硫酸锰 0.005%, 琼脂 1.5%。
比乳糖溶液的保护效果明显更好, 且蔗糖易得 到, 而乳糖的成本也较高, 所以选择蔗糖进行正 交试验。
以上物质可能有协同的保护作用, 所以设计 了 4 因素 3 水平的正交试验 (正交设计表见表 1)。
正交设计后的冷冻存活率的试验结果见表 3。 对表 3 中的数据进行正交方差分析, 各列的 级差 分 别 为 : 37.88、 18.99、 19.29、 13.89, 空 列 (第 2 列 ) 的 级 差 并 没 有 比 其 它 (下转第 11 页)
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