乳酸菌胞外多糖制备与结构鉴定及应用研究

论文摘要

乳酸菌（Lactic acid bacteria,LAB）是益生菌的主要来源,可附着在粘膜表面,具有调节肠道菌群平衡、降低胆固醇、抗氧化等益生特性。胞外多糖（Extracellular polysaccharide,EPS）是乳酸菌生长代谢过程中分泌的一种碳水化合物,具有独特的流变特性,可作为稳定剂、凝胶剂、增稠剂用于发酵乳制品等食品中。EPS还具有清除氧自由基、提高抗氧化酶活性及降低脂质过氧化反应等功能。本研究筛选产EPS及抗氧化能力强的乳酸菌菌株,对其菌种鉴定,主因素筛选及响应面优化确定筛选菌株产EPS的最佳条件,离子交换层析纯化粗多糖,凝胶渗透色谱、红外光谱及液相色谱等对多糖分子量及单糖组成表征,最后将产EPS菌株和EPS用于羊乳发酵,考察发酵羊乳的质构,得到以下结论。1.以产胞外多糖的量为指标,经对66株乳酸菌初筛结果表明,试验选用的菌株均能产EPS,产糖能力因菌而异,产EPS量的范围为13.47237.14mg/L,产多糖量低于50mg/L的菌株23株,50100mg/L之间23株,100130mg/L之间9株,产多糖量高于130mg/L的11株菌株用于后期复筛。2.以胞外多糖的抗氧化活性为指标,对11株乳酸菌复筛,结果表明,EPS的DPPH清除率范围为26%38%,亚铁离子螯合率范围为14%40%。5株乳酸菌的EPS产量高且抗氧化性较强,采用16S rDNA鉴定5株菌的结果表明,菌株B55和B62均为发酵乳杆菌,菌株7830、B30和K2分别为植物乳杆菌、乳酸片球菌和瑞士乳杆菌。产EPS量最大的菌株为B62,其DPPH自由基清除率为33.22%,亚铁离子螯合率为29.36%。3.运用主因素筛选及响应面试验优化发酵乳杆菌B62的产糖培养基,软件分析确定产胞外多糖的最佳培养基为:蔗糖5.0%,蛋白胨3.5%,磷酸二氢钾0.45%,根据最佳培养条件验证得到响应值结果,EPS产量为217.98mg/L,DPPH自由基清除率65.12%,亚铁离子螯合率41.20%,较优化前分别提高了49.8%,96.0%和40.3%。4.离子交换层析获得了菌株B62、7830、K2、B55和B30的EPS纯化组分EPS1a、EPS2b、EPS3c、EPS4d和EPS5e;凝胶渗透色谱测定其分子量分别为2.41×104Da、1.62×104Da、6.42×103Da、6.45×103Da和1.26×104Da;红外光谱结果表明,这些物质均含有多糖特征吸收峰,其中EPS1a,EPS2b和EPS3c的端基碳是由α-和β-共同作用的结果,而EPS4d和EPS5e的端基碳是α-型的。单糖组成分析表明,EPS1a由古洛糖醛酸、鼠李糖和半乳糖组成,其摩尔比为2.7:1:2.4,EPS2b和EPS3c由古洛糖醛酸组成,EPS4d由古洛糖醛酸、葡萄糖、半乳糖组成,其摩尔比为1:1.1:1.2,EPS5e由葡萄糖和半乳糖组成,其摩尔比为1.6:1,表明了不同菌株产EPS的组成和结构差异。5.将产EPS高的乳酸菌B62用于羊乳发酵,结果表明,与只添加发酵剂的对照组比,添加B62菌株可促进产酸,改善酸羊奶的质地,酸度、硬度、稠度、粘度等指数均提高。将B62菌株和EPS以不同比例用于发酵羊乳,发酵终点4h时的各项测定指标表明,添加菌株B62和EPS的发酵羊乳pH低于4.3,均低于对照组;酸度高于90°T,均明显高于对照组;添加3%B62菌株的发酵羊乳的DPPH自由基清除率和粘度系数为69.03%和14.59g sec,分别较对照组高128%和61.6%,添加2%B62菌株发酵羊乳的亚铁离子螯合率为57.03%,较对照组高153%,添加1%B62菌株发酵羊乳的硬度为12.79g,较对照组高34.3%,添加1.5%EPS的发酵羊乳的稠度和粘度为295.07g sec和341.25mPa·s,分别较对照组高16.6%和31.4%,表明发酵乳杆菌B62或EPS均可有效改善发酵羊乳的质地,提高抗氧化性。

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摘要

ABSTRACT

1 前言

1.1 乳酸菌及其应用

1.2 乳酸菌鉴定

1.3 胞外多糖研究进展

1.3.1 胞外多糖类型

1.3.2 胞外多糖的分离与鉴定

1.3.3 胞外多糖在酸乳中的应用

1.4 目的意义及研究内容

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 菌株

2.1.2 主要试剂

2.1.3 主要设备

2.2 技术路线与试验方法

2.2.1 技术路线

2.2.2 菌株活化

2.2.3 酸乳的制备

2.2.4 产胞外多糖乳酸菌的筛选及菌种鉴定

2.2.5 乳酸菌胞外多糖的分离及纯化

2.3 分析检测方法

2.3.1 苯酚-硫酸法检测EPS

2.3.2 DPPH自由基清除率测定

2.3.3 亚铁离子螯合率测定

2.3.4 发酵羊乳pH值测定

2.3.5 发酵羊乳酸度的测定

2.3.6 主因素筛选法优化培养基

2.3.7 凝胶渗透色谱测定分子量分布

2.3.8 多糖的红外光谱测定

2.3.9 多糖中单糖组成的测定

2.3.10 质构的测定

3 结果分析与讨论

3.1 产EPS乳酸菌的筛选及菌种鉴定

3.1.1 产EPS乳酸菌的初筛

3.1.2 产EPS乳酸菌的复筛

3.1.3 菌种鉴定及系统发育分析

3.2 发酵乳杆菌B62 产胞外多糖条件的优化

3.2.1 Plackett-Burman设计筛选培养基主因素

3.2.2 爬坡试验结果

3.2.3 发酵乳杆菌B62产EPS响应面优化

3.3 5株乳酸菌产EPS的纯化及鉴定

3.3.1 5株乳酸菌产EPS的纯化

3.3.2 5株乳酸菌产EPS组分的分子量测定

3.3.3 5株乳酸菌产EPS的单糖组成分析

3.3.4 5株乳酸菌产EPS的红外光谱分析

3.4 产EPS菌株及EPS用于羊乳发酵功能分析

3.4.1 5株产EPS乳酸菌对发酵羊乳质地的影响评价

3.4.2 添加乳杆菌B62及EPS发酵羊乳的功能性分析

4 结论、创新点及展望

4.1 结论

4.2 创新点

4.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的成果目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李仪琳

导师: 陈合,舒国伟

关键词: 乳酸菌,胞外多糖,抗氧化性,响应面分析,羊乳,发酵乳杆菌

来源: 陕西科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业

单位: 陕西科技大学

分类号: TS201.3

总页数: 76

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乳酸菌胞外多糖制备与结构鉴定及应用研究

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