2、结果与分析


2.1磷酸吡哆醛标准曲线


磷酸吡哆醛的标准曲线如图1所示。该标准曲线的线性回归方程为y=9.7651×10^6 x-632079,式中x代表磷酸吡哆醛的质量浓度(g/L),y代表磷酸吡哆醛的峰面积。该线性回归方程的R²为0.99305,表明该标准曲线在0~3.0 g/L范围呈现出良好的线性关系。

2.2高产磷酸吡哆醛的乳酸菌的筛选


选取超低温冰箱保藏的36株乳酸菌,通过高效液相色谱法测定其发酵液中磷酸吡哆醛的含量,结果如表1所示。表中不同小写字母代表不同乳酸菌产磷酸吡哆醛的含量具有显著性差异(P<0.05)。由表1可知,36株乳酸菌发酵液中磷酸吡哆醛的含量差异明显,其中编号为N11的乳酸菌产磷酸吡哆醛的含量最高,为313.52 mg/L。因此,下一步选取该菌株研究其益生特性。

2.3菌株N11的生长曲线和产酸特性曲线


从图2可以看出,菌株N11在0至6 h生长缓慢,OD600 nm值上升也比较慢,由此可知菌株在该段时间处于生长延迟期。在培养的6~18 h,该菌株急剧生长,生物量大幅度增加,MRS培养基中pH值急剧下降,由此可以判断该菌株处于对数生长期。这个时期菌株活力明显增强,产生大量乳酸及其它代谢产物。该菌株的光密度值在18 h后趋于稳定,为0.606。培养液的pH值也逐渐平缓,判断此时菌株处于生长稳定期。

2.4菌株N11的最适生长温度

图3为菌株N11在不同温度下的光密度值。由该图可以看出,该菌株在25~40℃时生长良好。当温度超过60℃时,该菌株的生长停滞。在37℃时,该菌株生长活跃,菌体的光密度值最大,因此该菌株的最适生长温度37℃。


2.5菌株N11的最适pH值

从图4可以看出,菌株在pH 4.0~8.0范围内都可以生长。当MRS培养基的初始pH值为6.0时,菌体的光密度值达到最大,此时菌株生长活跃,生物量最大,因此该菌株的最适生长pH值为6.0。


2.6菌株N11对过氧化氢的耐受能力

过氧化氢是一种相对较强的氧化剂,菌株对过氧化氢的耐受力是衡量其抗氧化能力的重要指标之一。从图5可以看出,含不同浓度的过氧化氢的培养基对菌体的损伤程度不同,过氧化氢浓度越高,对菌株产生氧化损伤越强。当过氧化氢浓度为0.5 mmol/L时,其对菌株N11的影响较弱。但随着过氧化氢浓度的增加,菌体的光密度值逐渐下降。当过氧化氢浓度为1.0 mmol/L,菌株生长较为良好,说明该菌株可以耐受过氧化氢浓度为1.0 mmol/L,该结果表明菌株N11在一定程度上可修复过氧化氢造成的氧化损伤。


2.7菌株N11的耐盐能力

从图6可以看出,当氯化钠的质量分数小于4%时,菌株N11可以正常生长,其产酸和代谢功能几乎未受影响。当氯化钠质量分数超过4%时,该菌株的生长繁殖受到一定影响,产酸能力开始降低,培养液pH值急剧上升。当氯化钠质量分数在10%左右时,菌体细胞所处环境渗透压过高,细胞收缩,胞内的水分大量流失,细胞内部代谢产物的积累对细胞有毒害作用,最终致使菌体全部衰亡。酱油、泡菜等食物发酵要求菌株耐盐能力要达到6%,菌株N11符合耐盐能力的基本要求。


2.8菌株N11的低温耐受能力


菌株在低温的环境下生长会减慢一些代谢反应的速率,进而导致细胞受损死亡。4℃低温会使菌内酶活会下降,菌株受到损伤,代谢产物改变。在-20℃的低温条件下会有冰晶在细胞中形成,细胞膜会因为这些冰晶的作用而损伤,菌株的代谢随之失去平衡,进而导致生长停止,所以通过测定菌株N11耐低温能力来判断其在应用中的储存期限,为后续产品的开发提供基础。从图7可以看出,菌株在-20℃贮存1~3 d,活菌数变化较小。贮存3 d后,菌株N11的活菌数有明显的下降趋势。储存第10天,活菌数下降了5个数量级。当每毫升储存液中活菌数在10^6~10^7时,菌株才能更好的发挥益生作用。该菌株在-20℃下冷冻5 d,活菌数仍有10^6个。该结果表明筛选的菌株N11耐低温能力良好,在一定时间内能够满足其发挥益生作用的足够的活菌数,为后续产品开发提供了良好的基础。


2.9菌株N11的自凝集能力


菌株一般都会出现自凝集现象。自凝集性能够使同一菌株间细胞黏附于肠道中,从而形成益生生物膜,有利于维持肠道菌群的平衡。自凝集性与黏附肠道的能力呈正相关性,菌株的自凝集率越高,越易和肠道黏附,从而实现对机体的保护。从图8可以看出,随着时间的延长,筛选的菌株N11的自凝集率逐渐升高。在24 h时,自凝集率达到了41.13%。对其自凝集能力的测定为微生态制剂的开发提供了重要基础。

2.10菌株N11的耐酸能力


胃液中的pH值一般在2.0~3.0。胃液中较低的pH值是阻拦细菌进入肠道的天然屏障。食物停留消化在胃中的时间为2~4 h。乳酸菌发挥作用取决于其能否耐受低pH值,保持较高活菌数,顺利通过胃酸环境,在肠道发挥生理功能。从图9可以看出,当pH为2.0时,活菌数随着时间的延长逐渐下降。pH 3.0和pH 3.5的低酸性环境几乎未对该菌生长造成影响,表明筛选的菌株N11具备一定的耐酸能力,但仍需进一步提升。


2.11菌株N11的耐胆盐能力


乳酸菌需要通过在肠道内定植,从而在人体内发挥作用。因此其能否在肠道内定植是至关重要的,而这与肠道内胆盐的浓度密切相关。从图10可以看出,菌株N11在0.3%的胆盐环境下,活菌数有较明显的下降,细菌细胞膜受损,菌体死亡。在胆盐浓度为0.03%环境下,菌株N11的活菌数较高。随着时间进一步的延长,该菌的活菌数几乎未受到胆盐的影响。在胆盐质量分数为0.1%的环境下,菌株N11仍然可以保持较高的活菌数,表明筛选的菌株具有较好的耐胆盐能力。


2.12菌株N11的抑菌能力


乳酸菌在代谢过程中可产生细菌素,也可代谢产生乳酸和其它有机酸,这些代谢物可阻碍病原菌在肠道内的定植与生长。乳酸菌的抑菌特性是其适用于工业生产的一个重要指标。从图11可以看出,筛选的乳酸菌菌株N11对5种指示菌荧光假单胞菌、大肠杆菌、单增李斯特菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌有不同程度的抑菌效果。菌株N11对荧光假单胞菌有显著的抑菌作用,抑菌圈的直径大于15 mm,为18.75 mm。其余几种指示菌的抑菌圈直径分别是17.52,17.32,17.68 mm和18.20 mm,表明这些指示菌生长过程中受到菌株N11代谢产物的抑制。

注:菌株1:单增李斯特菌;菌株2:大肠杆菌;菌株3:荧光假单胞菌;菌株4:金黄色葡萄球菌;菌株5:沙门氏菌。图中小写字母表示显著性差异(P<0.05)。


3、结论


本研究选取实验室超低温冰箱保藏的36株乳酸菌为研究对象,通过高效液相色谱法测定其发酵液中磷酸吡哆醛的含量,筛选出1株能够高产磷酸吡哆醛的菌株N11,其产磷酸吡哆醛的产量高达313.52 mg/L。对菌株N11进行了一系列益生特性研究,结果表明该菌株在培养的6 h内为生长延迟期,6 h后菌体密度急剧增加,进入对数生长期,培养18 h后菌株生长趋于稳定,进入稳定期。该菌株的最适生长温度为37℃,最适pH值为6.0。菌株N11耐渗透压的最高值为6%,在-20℃冷冻5 d,菌株仍具备可以发挥益生作用的活菌数。菌株24 h自凝率为41.13%,且表现出优良酸耐受性和胆盐耐受性。菌株具有良好的抑菌能力,对荧光假单胞菌有显著的抑菌作用。


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