葡萄糖、乳酸鈉對丙酸桿菌生長的影響

鄭麗雪，郭晨，劉薈，王立梅，齊斌

（1.常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇常熟215500；2.蘇州市食品生物技術重點實驗室，江蘇常熟215500）

葡萄糖、乳酸鈉對丙酸桿菌生長的影響

鄭麗雪1，2，郭晨1，劉薈1，王立梅1，2，齊斌2，*

（1.常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇常熟215500；2.蘇州市食品生物技術重點實驗室，江蘇常熟215500）

對費氏丙酸桿菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420）發酵培養基的碳源進行優化，旨在提高菌體密度。結果表明，以乳酸鈉作為單一碳源時，當乳酸鈉添加量為32 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.95；以葡萄糖作為單一碳源時，當葡萄糖添加量為8 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.242；以乳酸鈉和葡萄糖作為復合碳源時，當碳源添加量為18.8g/L乳酸鈉+1.2g/L葡萄糖時，菌體生長量最大，OD600nm為2.06，這說明，復合碳源可以有效的提高菌體密度。

費氏丙酸桿菌；葡萄糖；乳酸鈉；優化

近年來，天然防腐劑的開發應用受到了廣泛的重視。其中，天然防腐劑中的微生物源天然防腐劑乳酸鏈球菌素（Nisin）在1969年被FAO/WHO批準為高效安全天然食品防腐劑；ε-聚賴氨酸（ε-PL）于2003年10月被FDA批準為安全食品保鮮劑，美國、韓國和日本已經允許ε-PL應用于食品防腐中[1]；曲酸在食品防腐保鮮等方面有著廣闊的應用[2]；溶菌酶已廣泛的應用于肉制品、水產品和乳制品等食品防腐中[2]。另外，納他霉素[3]、甲烷氧化菌素、羅伊氏菌素[4]等在食品工業中也有一定的應用。

通過研究發現，丙酸桿菌代謝物也具有一定的抑菌活性[5-9]，梁新樂[10]、諸曉強[11]、賈彩鳳[12]等人初步探討了丙酸桿菌代謝物做為防腐劑在食品工業中的應用。本文以一株費氏丙酸桿菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420）為考察對象，前期的研究發現，該丙酸桿菌代謝物對大腸桿菌、酵母菌、金葡菌及霉菌等都有一定的抑制作用[13]，本文主要研究葡萄糖、乳酸鈉對丙酸桿菌生長的影響，旨在提高菌體密度為后續的培養基優化，高密度培養等一系列實驗奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 菌種

費氏丙酸桿菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420，以下簡稱為P.freudenreichii CS1420）：常熟理工學院發酵工程技術研究中心保存。

1.2 主要儀器

DHP-9162303A-5S型電熱恒溫培養箱、LHR-250型霉菌培養箱：上海索普儀器有限公司；YXQ-LS-100A型立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；UV-2450型紫外-可見分光光度計：日本島津公司；PE20型實驗室pH計：梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；FA604A型精密電子天平：上海精天電子儀器有限公司；Milli-Q Advantage超純水儀：美國Millipore公司；SW-CJ-1B超凈工作臺：蘇凈集團安泰公司；CR22GII型高速冷凍離心機：日本日立公司。

1.3 培養基

丙酸桿菌培養基（SLB培養基）：胰酶水解酪素10.0 g、酵母提取物5.0 g、乳酸鈉10.0 g，蒸餾水1 000 mL，pH 7.0～7.2。

1.4 菌種活化

將斜面菌種劃線到平板SLB固體培養基上，于30℃厭氧罐中培養2.5 d，然后挑取平板上的單菌落劃線到斜面SLB固體培養基上，于30℃厭氧罐中培養2.5 d后取出放置4℃冰箱保存備用。

1.5 生長曲線的測定

將活化好的P.freudenreichii CS1420接種到SLB培養基中，30℃厭氧培養32 h，每隔4小時吸取一定量的發酵液，以SLB液體培養基作為空白，在波長600 nm下測定發酵液吸光度，以此繪制菌株生長曲線。

1.6 P.Freudenreichii CS1420種子液的制備

挑取已經活化好的斜面菌種接種到SLB培養基中，30℃厭氧培養24 h，制成種子液備用。

1.7 碳源對菌株生長的影響

1.7.1 葡萄糖對菌株生長的影響

以無乳酸鈉的SLB培養基為基礎，分別加入4、8、12、16、20 g/L的葡萄糖，分裝到5個100 mL三角瓶中，裝液量為100 mL，121℃滅菌20 min。然后按照10%接種量接入活化好的種子液，30℃厭氧培養24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可見分光光度計測定吸光度值。

1.7.2 乳酸鈉對菌株生長的影響

以無乳酸鈉的SLB培養基為基礎，分別加入20、24、28、32、36 g/L的乳酸鈉，分裝到5個100 mL三角瓶中，121℃滅菌20 min。然后按照10%接種量接入活化好的種子液，30℃厭氧培養24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可見分光光度計測定吸光度值。

1.7.3 復合碳源（乳酸鈉+葡萄糖）對菌株生長的影響

以無乳酸鈉的SLB培養基為基礎，分別加入17.6 g/L乳酸鈉+2.4 g/L葡萄糖、17.8 g/L乳酸鈉+2.2 g/L葡萄糖、18 g/L乳酸鈉+2 g/L葡萄糖、18.2 g/L乳酸鈉+ 1.8 g/L葡萄糖、18.4 g/L乳酸鈉+1.6 g/L葡萄糖、18.6 g/L乳酸鈉+1.4 g/L葡萄糖、18.8 g/L乳酸鈉+1.2 g/L葡萄糖、19 g/L乳酸鈉+1 g/L葡萄糖、19.2 g/L乳酸鈉+0.8 g/L葡萄糖、19.4 g/L乳酸鈉+0.6 g/L葡萄糖、19.6 g/L乳酸鈉+0.4 g/L葡萄糖、19.8 g/L乳酸鈉+0.2 g/L葡萄糖、20 g/L乳酸鈉+0 g/L葡萄糖分裝到5個100 mL三角瓶中，裝液量為100 mL，121℃滅菌20 min。然后按照10%接種量接入活化好的種子液，30℃厭氧培養24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可見分光光度計測定吸光度值。

2 結果與分析

2.1 P.Freudenreichii CS1420生長曲線測定

P.Freudenreichii CS1420生長曲線測定結果見圖1。

如圖1，0～16 h屬于該菌的對數生長期，16 h～24 h生物量趨于平緩，在24 h時菌體數達到最高峰，24 h后菌體數有下降的趨勢，菌體進入衰亡期。由此確定，P.freudenreichii CS1420生長量最佳測量時間為24 h。

2.2 葡萄糖對菌株生長的影響

葡萄糖對菌株生長的影響見圖2。

葡萄糖是工業生產中最常用的碳源，所以，本文首先考察了葡萄糖對P.freudenreichii CS1420生長的影響。由圖2可知，以葡萄糖作為單一碳源時，當其添加量為8 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.242。

圖1 P.freudenreichii CS1420生長曲線Fig.1The growth curve of P.freudenreichii CS1420

圖2 葡萄糖對菌株生長的影響Fig.2Effects of glucose on the growth of P.freudenreichii CS1420

2.3 乳酸鈉對菌株生長的影響

乳酸鈉對菌株生長的影響見圖3。

圖3 乳酸鈉對菌株生長的影響Fig.3Effects of sodium lactate on the growth of P.freudenreichii CS1420

有研究表明，乳酸鈉是培養丙酸桿菌最高效利用的碳源[14]。所以，本文接著研究了乳酸鈉對P.freudenreichii CS1420生長的影響。由圖3可知，以乳酸鈉作為碳源時，當其添加量為32 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.95。

2.4 復合碳源（乳酸鈉+葡萄糖）對菌株生長的影響

復合碳源對菌株生長的影響見圖4。

圖4 復合碳源對菌株生長的影響Fig.4Effects of complex carbon sources on the growth of P.freudenreichii CS1420

有研究表明，在含有葡萄糖和乳酸鈉的復合培養基中，薛氏丙酸桿菌生長量最佳，并且以復合培養基為碳源時，丙酸桿菌代謝物抑菌活性最高[15]。所以，本研究進一步考察了復合培養基對P.freudenreichii CS1420生長的影響。由圖4可知，當以18.8 g/L乳酸鈉+1.2 g/L葡萄糖為碳源時，菌體生長量最大，OD600nm為2.06。

綜合碳源對P.freudenreichii CS1420生長的影響看，在接種量一致的前提下，不同碳源培養基培養的P.freudenreichii CS1420生物量的大小比較：復合碳源＞乳酸鈉＞葡萄糖，而且，復合碳源不僅有效地提高菌體密度，還可以節約碳源的用量，以更少的量達到更優的效果。

3 結論

本文考察了碳源對P.freudenreichii CS1420生長的影響，得到的結論如下。

1）以乳酸鈉作為單一碳源時，當乳酸鈉添加量為32 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.95。

2）以葡萄糖作為單一碳源時，當葡萄糖添加量為8 g/L時，菌體生長量最大，OD600nm為1.242。

3）以乳酸鈉和葡萄糖作為復合碳源時，當碳源添加量為18.8 g/L乳酸鈉+1.2 g/L葡萄糖時，菌體生長量最大，OD600nm為2.06。

陳玉梅[15]等的研究表明，在復合培養基中，薛氏丙酸桿菌代謝物的抑菌活性最高。本研究已初步考察得出復合培養基培養的P.freudenreichii CS1420代謝物的抑菌活性高于單一碳源培養的菌株，擬進一步考察具體的復合培養基的用量對P.freudenreichii CS1420代謝物抑菌活性的影響。

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Effects of Sodium Lactate and Glucose on the Growth of Propionibacterium freudenreichii CS1420

ZHENG Li-xue1，2，GUO Chen1，LIU Hui1，WANG Li-mei1，2，QI Bin2，*
（1.College of Biology and Food Engineering，Changshu Institute of Technology，Changshu 215500，Jiangsu，China；2.Suzhou Key Laboratory of Food and Biotechnology，Changshu 215500，Jiangsu，China）

The effects of the carbon sources of the medium on the growth of Propionibacterium freudenreichii CS1420 were studied in order to increase the cell density.The results showed：the growth rate of the cell was the largest when sodium lactate was used as a single carbon source and the amount of sodium lactate was 32g/L，OD600nmwas 1.95.The growth rate of the cell was the largest when glucose was used as a single carbon source and the amount of sodium lactate was 8 g/L，OD600nmwas 1.242.The growth rate of the cell was the largest when glucose and sodium lactate were used as compounded carbons and the amount of sodium lactate was 18.8 g/L sodium lactate，1.2 g/L glucose，OD600nmwas 2.06.This showed that the composite carbon source can effectively improve the cell density.

Propionibacterium freudenreichii；glucose；sodium lactate；optimization

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.09.039

2016-08-10

江蘇省大學生實踐創新訓練項目（201610333036Y）；常熟理工學院大學生實踐創新訓練項目

鄭麗雪（1982—），女（漢），實驗師，碩士，研究方向：食品生物技術。

*通信作者