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乳酸菌用培养基研究进展

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这篇文章的目的是总结整理应用于奶制品生产中的乳酸菌培养基、培养基组成。传统常用的标准培养基如MRS培养基,存在成本效益较低,准备复杂,乳酸菌生物量较低等问题。因此科学家不断探索新的、廉价的培养基组成,研制新的培养基。

01

 
 
培养基组成

任何培养基的组成都包含在前文所提到的几种组成内,所不同的是,不同菌株根据不同的目的,所需培养基成分的种类和比例不同。乳酸菌是一类较为挑剔的细菌,在简单的培养基中难以较好的生长。

微生物发酵培养基及优化-培养基种类及组成

碳源:葡萄糖是乳酸菌培养最常用的碳源、甘油也可以用来培养部分乳酸菌。

氮源:蛋白胨、牛肉膏、酵母提取物等复杂碳源是乳酸菌培养主要氮源、提供氨基酸、肽、核酸衍生物、矿物质和微量元素。牛奶、脱脂奶粉、乳清蛋白和重组乳清也是常用的氮源,为乳酸菌生长提供氨基酸和多肽。通常多种氮源复合使用。

金属离子:硫酸镁和硫酸锰是常用的两种无机盐,猛和镁是乳酸菌生长和代谢所需的重要离子。锰离子在乳酸菌清除体内氧自由基,创造厌氧环境方面发挥重要作用。镁离子能够刺激生长,提高乳酸菌的耐受性。此外镁离子还是乳酸链球菌等必需的金属离子。

缓冲体系:由于乳酸菌发酵过程中会产生大量的酸,缓冲体系用于维持较为恒定的ph,CH3COONa、Na3C6H5O7、C3H7Na2O6P、disodium phosphate (Na2HPO4)、ammonium citrate (NH4C6H5O7)、 trisodium phosphate (Na3PO4)、 potassium biphosphate (KH2PO4)、magnesium phosphate tribasic Mg3(PO4)2、calcium carbonate (CaCO3)、and dipotassium phosphate (K2HPO4)是常用的调节pH的缓冲物质。

表面活性剂:卵磷脂和吐温可用于乳酸菌的培养,表面活性剂能够增强营养物质吸收,提高菌体抗逆性。

需要注意的是以上条件并非是所有乳酸菌都适应或者都需要的。需要根据具体的菌株进行具体的设计。

02

 
 
乳酸菌培养基
▶MRS培养基,MRS培养基是乳酸菌培养最常用培养基之一,也是最通用培养基之一。

MRS培养基(上表)最初设计是为了分离培养Lb. spp(乳酸杆菌),但发现该培养基没有办法培养链球菌,因此设计出M17培养基(下表)。表格中总结了初始的MRS培养基和M17培养基和商业化优化后的培养基,优化培养基的目的是满足不同的商业化目的,感兴趣的可以详细了解。

 

M17培养基

 

 

其他培养基

并不是所有的乳酸菌都能在MRS和M17培养基实现最优的生长,此两种培养基也不存在选择性,是常用的标准培养基。因此研究人员开发了多种具有一定选择能力的培养基,以适应不同的乳酸菌,见下表:

 

廉价原料选用

MRS和M17培养基设计目的主要是用于实验室的菌株筛选、培养等研究性工作,将其应用于生产时,成本较高,因此研究人员开发了廉价原料以替代其中的碳氮源,具体见下表,比如玉米浆,乳清,糖蜜等。这些添加物和MRS相比可以实现在生产乳酸,菌体生长等方面的水平提高。

CDM培养基(Chemically defined media)合成培养基

前期文章介绍过,培养基包含合成培养基、半合成培养基、天然培养基。合成培养基就是其中的化学成分是明确的,不含有复杂的不确定性成分。三种类型培养基各有优势。随着对乳酸菌营养需求研究深入,根据生产目的设计合成培养基成为可能,目前合成培养基在菌体生产方面研究较多。

参考文献:Cultivation media for lactic acid bacteria used in dairy products

 

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2023-01-08
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