鄭秀潔，張?jiān)茲?，?禮，劉洪巖，李炳乾，辛乃宏

(中鹽工程技術(shù)研究院有限公司，天津 300450)

乳酸菌(lactic acid bacteria，LAB)是指一類(lèi)能夠利用可發(fā)酵碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)菌的統(tǒng)稱(chēng)[1]。

乳酸菌在水體中繁殖的過(guò)程中能夠產(chǎn)生胞外酶，它能夠?qū)⑺w和底泥中的殘余餌料、排泄廢物和動(dòng)植物殘?bào)w等有機(jī)物分解，這些有機(jī)物首先分解為小分子，如高級(jí)脂肪酸和多肽等，然后分解為更小的分子有機(jī)物，如單糖、氨基酸、低級(jí)脂肪酸和環(huán)烴等，最終分解為二氧化碳、硝酸鹽、硫酸鹽等，從而降低了水中的 BOD 、COD，使水中的氮、氨、硫化物和亞硝酸氮的濃度降低，具有清除底泥和減輕水體富營(yíng)養(yǎng)化的作用，此外芽孢桿菌分泌的多種抗生素和酶類(lèi)都能抑制其它病原菌的生長(zhǎng)[2-5]。

乳酸菌作為水產(chǎn)養(yǎng)殖用添加劑，一些研究證明其能夠促進(jìn)養(yǎng)殖品種加速生長(zhǎng)，降低飼料系數(shù)，維持腸道微生態(tài)平衡，增強(qiáng)動(dòng)物機(jī)體免疫力，提高抗病能力和減少污染等[6]。

文章對(duì)乳酸菌的高密度發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)對(duì)乳酸菌培養(yǎng)基中的碳源、氮源進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)及溫度、pH值優(yōu)化確定了其高密度發(fā)酵的最佳條件。

1 材料和方法

1.1 菌種

乳酸菌，來(lái)自天津市水產(chǎn)研究所。

1.2 基礎(chǔ)培養(yǎng)基及條件

培養(yǎng)基。葡萄糖10 g/L、玉米漿10 g/L、NaCl 0.5 g/L、K2HPO41.5 g/L、硫酸錳0.3 g/L，硫酸鎂0.5 g/L。培養(yǎng)溫度為30 ℃；pH值為7.0；培養(yǎng)時(shí)間為24 h。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 碳源的優(yōu)化

選取葡萄糖分別為5 g/L、10 g/L、15 g/L、20 g/L、25 g/L、30 g/L、35 g/L,進(jìn)行葡萄糖優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，每個(gè)梯度設(shè)置三個(gè)平行樣，其它培養(yǎng)條件如1.2所述，下同。

1.3.2 氮源的優(yōu)化

氮源的優(yōu)化首先選取酵母粉、蛋白胨、玉米漿、尿素，各為1%進(jìn)行比較，每個(gè)梯度設(shè)置三個(gè)平行，確定氮源后按5 g/L,10 g/L,15 g/L,20 g/L,25 g/L,30 g/L共6個(gè)梯度進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。

1.3.3 pH值優(yōu)化

設(shè)置pH值為5.5、5.7、6.0、6.2、6.5、7.0共6個(gè)梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)梯度設(shè)置三個(gè)平行樣。

1.3.4 溫度優(yōu)化

設(shè)置溫度為30 ℃、32 ℃、35 ℃、37 ℃、40 ℃共5個(gè)梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)梯度設(shè)置三個(gè)平行樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳源的優(yōu)化

如圖1所示，在所設(shè)定的7個(gè)葡萄糖濃度梯度中，乳酸菌的干重隨著葡萄糖濃度的增大而增加，但當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到25 g/L～30 g/L時(shí)，乳酸菌的干重達(dá)到最大，再繼續(xù)增大葡萄糖濃度，乳酸菌干重會(huì)隨之降低。綜合考慮性?xún)r(jià)比，最終選定葡萄糖濃度為25 g/L。

圖1 葡萄糖濃度對(duì)乳酸菌的影響Fig.1 The effect of glucose concentration on LAB

2.2 氮源的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，圖2(a)為不同氮源對(duì)乳酸菌的影響，從圖2(a)得知，在相同條件下，酵母粉作為氮源時(shí)乳酸菌的干重最大，故終選定酵母粉作為乳酸菌的最終氮源；圖2(b)為不同酵母粉濃度對(duì)乳酸菌發(fā)酵的影響，從圖2(b)中可知，當(dāng)酵母粉濃度為25/L時(shí)乳酸菌干重為最大值，故乳酸菌培養(yǎng)基中氮源選定為25 g/L的酵母粉。

圖2 氮源對(duì)乳酸菌的影響(a：不同氮源對(duì)其的影響；b：酵母粉濃度對(duì)其的影響)Fig.2 The effect of nitrogen on LAB(a: the effect of different nitrogen; b: the effect of soybean cake powder)

2.3 pH值的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，當(dāng)培養(yǎng)基的pH值為6.2時(shí)，乳酸菌的干重為最大值，而當(dāng)pH值小于6.2時(shí)，乳酸菌的干重隨著pH值的增大而增大；當(dāng)pH值大于6.2時(shí)，乳酸菌的干重隨著pH值的增大而減小。因此，在乳酸菌的發(fā)酵中pH值選定為6.2。

圖3 pH值對(duì)乳酸菌發(fā)酵的影響Fig.3 The effect of pH on LAB

2.4 溫度的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，當(dāng)溫度小于37 ℃時(shí)，乳酸菌的干重隨著溫度的增大而增大，當(dāng)溫度達(dá)到37 ℃，乳酸菌的干重達(dá)到最大值，之后繼續(xù)增大溫度，乳酸菌的干重隨之降低。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終選定最終培養(yǎng)溫度為37 ℃。

圖4 溫度對(duì)乳酸菌發(fā)酵的影響Fig.4 The effect of temperature on LAB

3 結(jié)論

文章對(duì)乳酸菌異養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)的碳源、氮源、溫度以及pH值進(jìn)行了研究,得出以下結(jié)論:

1)通過(guò)對(duì)乳酸菌發(fā)酵碳源的優(yōu)化，從乳酸菌干重變化曲線中可知，當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到25 g/L時(shí)，乳酸菌干重達(dá)到最大，綜合考慮，最終選定葡萄糖濃度為25 g/L。

2)通過(guò)對(duì)發(fā)酵液中氮源的優(yōu)化得知，乳酸菌培養(yǎng)基中氮源選定為25 g/L的酵母粉。

3)從對(duì)乳酸菌的pH值優(yōu)化可知，當(dāng)培養(yǎng)基的pH值為6.2時(shí)，乳酸菌的干重為最大值，而當(dāng)pH值小于6.2時(shí)，乳酸菌的干重隨著pH值的增大而增大；當(dāng)pH值大于6.2時(shí)，乳酸菌的干重隨著pH值的增大而減小。因此，在乳酸菌的發(fā)酵中pH值選定為6.2。

4)從對(duì)乳酸菌培養(yǎng)溫度的優(yōu)化得知，當(dāng)溫度達(dá)到37 ℃，乳酸菌的干重達(dá)到最大值，所以，選定最終培養(yǎng)溫度為37 ℃。