最新嗜酸乳杆菌增菌培养基设计与生长动力学研究

嗜酸乳杆菌增菌培养基设计与生长动力学

研究

摘要

嗜酸乳杆菌作为益生菌的一种，在促进人体健康和预防疾病中具有重要作用，并日益成为乳品科学研究的热点。对于嗜酸乳杆菌，不管是活菌制剂的开发还是嗜酸乳杆菌的分离培养及其酶学研究、发酵剂的制备等，都需要良好的增菌培养基，使嗜酸乳杆菌得以大量增殖。因此，优化设计嗜酸乳杆菌培养基是一项十分重要的基础研究工作。

本实验以普通培养基为对照，加入不同的碳源、氮源，以及不同的碳氮源之比，不同的增值因子，对嗜酸乳杆菌进行研究，最后还有进行静态培养条件的优化选择，以此来确定最好的增菌培养基。结果表明：

1 绪论

1.1嗜酸乳杆菌概述

嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）属革兰氏阳性无芽孢杆菌科的乳杆菌属，其DNA中G+C含量少于34%~37%mol，形态呈细长杆状，杆的末端呈圆形，以单个、成对或短链形式存在，不运动，无鞭毛，无芽孢，过氧化氢酶阴性，不产生细胞色素。不液化明胶，不分解酪素，不产生吲哚和硫化氢。细胞壁肽聚糖为L-D-天冬氨酸盐型，通常缺乏磷酸壁，在某些菌株中，可以测出少量甘油磷酸壁，细胞中不含有任何可以鉴别的己糖和戊糖，是广泛存在于人体和一些动物肠道中的益生菌[1]。

近年来，随着人们健康意识的逐步增强，益生菌及其制品逐渐成为食品商今后发展的重点。嗜酸乳杆菌是乳酸菌家族中极为重视研究与开发的菌种之一，被视为第三代乳酸发酵剂菌种，嗜酸乳杆菌是人体肠道中的重要微生物，与人体

健康息息相关[2]。当其达到一定数量时，可以起到健康促进效果。作为益生制品中常用的主要菌种之一，嗜酸乳杆菌培养的研究极具意义的[3]。

1.1.1嗜酸乳杆菌的健康促进特性

健康促进特性是指对人体有益细菌所产生的细菌素、多糖、特殊酶系等，通过改善机体的微生态平衡，刺激特异性或非特异性的免疫机制，达到增强机体健康、防止某些疾病的作用。20世纪二三十年代，人们用能在人体胃肠道内存活的嗜酸乳杆菌制备酸奶并进行临床尝试，发现对便秘、痢疾等疾病产生暂时的缓解作用[4]，嗜酸乳杆菌其健康促进特性如下：

(1)生物屏障作用[5]

嗜酸乳杆菌与肠粘膜上皮细胞相互作用、密切结合，构成了生物屏障；同时，通过其自身及其代谢物与其它细菌之间的相互作用，调整菌群之间的关系，维持和保证菌群最佳优势组合以及组合的稳定，阻止了致病菌的定殖和入侵，拮抗致病菌和有害微生物的生长及其毒素的粘附引[6]。

(2)营养作用[7]

乳酸菌发酵后产生的乳酸，可提高胃内食物的预消化，提高钙、磷、铁的利用率和维生素D的吸收。乳糖分解产生的半乳糖，是构成脑神经系统中脑苷脂的成分，与婴幼儿出生后的生长有密切的关系；产生的大量维生素B群能促进人体神经细胞的发育；提高人体肠内的β一半乳糖苷酶的活性，促进奶质中乳糖的吸收，从而缓解乳糖不耐症。能分泌蛋白酶，促进蛋白质的消化吸收。

(3)抗癌作用[8]

流行病学研究表明，腐败性细菌作用于食物成分和胆汁酸盐类，能生成亚硝基化合物、胆固醇及胆汁酸的代谢物、氨基酸代谢物(酚类、吲哚、硫化氢)等有机致癌物质。与这些致癌物质有关的肠内细菌酶有β一葡萄糖醛酸酶、巯基还原酶、偶氮还原酶等。嗜酸乳杆菌能改善肠道菌群，抑制了致癌物质的产生[9]；同时，嗜酸乳杆菌及其代谢物活化了免疫功能，抑制癌细胞的形成和增殖[10-12]。

(4)降低胆固醇水平

普遍认为，高胆固醇症是引起心脏发病的主要原因之一，因此降低胆固醇水平意味着减少心脏病发作的风险，Gilliland[13-14]等、Lin[15]等、Thompson[16]等对嗜酸乳杆菌降低胆固醇的能力作了研究，他们指出，在厌氧和胆汁盐存在的情况下，嗜酸乳杆菌能够明显的降低培养介质中胆固醇的含量。有关乳酸菌降低胆固醇的机理尚不清楚。目前存在两种看法：一种看法认为，乳酸菌拥有能够修饰胆固醇的酶系，胆固醇能够被细菌细胞同化；另一种认为，某些乳酸菌种具有使牛磺胆酸和甘氨氮酸两种胆汁酸脱结合的能力，结合后的胆汁酸影响肠道内脂类物质的吸收，进而导致胆固醇的吸收能力降低。影响胆固醇的水平。

(5)延缓衰老效应

人的衰老与肠内有害细菌产生的氨、胺、硫化氢、吲哚、酚、粪臭素等有害腐败产物有很大关系。嗜酸乳杆菌代谢产生的乳酸能够抑制这些腐败物，使机体衰老的过程变得缓慢。

1.1.2嗜酸乳杆菌的应用

(1)在乳品中的应用

乳是乳酸菌良好的天然培养基，含有能促进人类生长发育及维持健康水平的几乎一切的必须营养成分，被认为是迄今为止一种比较理想的完全食品。乳中含有4．6％一4．9％乳糖[17]，是乳酸菌代谢中重要的碳水化合物来源。因此乳酸菌的应用首先体现在乳制品上。公元前641年就有“酸奶"的记载，诺贝尔医学奖得主梅其尼科夫在20世纪初就提出“酸奶长寿说”。嗜酸乳杆菌在乳品中应用最多的是发酵乳产品。用于传统酸奶的发酵菌种主要是保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌。普通酸奶生产所用的发酵菌种为前两种。前两种菌具有优良的发酵性能并能赋予酸奶良好的风味，但是耐受胃酸和胆汁酸的性能差，其存活率0．01％'-'0．65％，也不能在肠道内定殖，所以有益作用受到很大限制。嗜酸乳杆菌产酸和产黏能力强，但是风味差。与前两种菌结合使用，既能获得良好风味，又能发挥其生理功能使发酵乳具有很好的益生作用。Sander[18] (1994)报道，在法国，含有双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的新型乳制品占整个乳消费量的的4％，在瑞典则占25％，而且在产品名称前加“bio”即“生物性”。Sandine 报道，利用超滤乳制得类似于普通乳制品中，含有108个／ml活性嗜酸乳杆菌。Nilson[19]等报道，在印度，嗜酸乳杆菌已应用于冰激凌中，这种产品是将嗜酸乳杆菌的细胞制剂加入到冰激凌中，制成可口、具有疗效的冰冻产品。目前，嗜酸乳杆菌已经用于酸奶、奶酪、酸奶油、马奶酒等常见的发酵乳制品。基于人们的健康需求看乳品市场前景，嗜酸乳杆菌是理想的第三代发酵剂。

(2)在医药上的应用

嗜酸乳杆菌在医学上的应用主要是由于其所具有的保健作用。自20世纪50年代以