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乳酸菌生物表面活性劑的制備、表征及性質(zhì)研究
來源：董昱君 瀏覽 1065 次 發(fā)布時間:2023-02-21
【摘要】：生物表面活性劑是由微生物產(chǎn)生的同時具有親水基和疏水基的兩性化合物。與傳統(tǒng)的化學合成表面活性劑相比，除同樣具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化液和增加泡沫等功能外，還具有結構多樣化、選擇性廣、專一性強、生物相容性好、無毒或低毒、綠色環(huán)保、生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點，成為研究熱點。
本研究以課題組保藏的69株乳酸菌為篩選源，利用排油圈法和環(huán)法測表面張力，篩選產(chǎn)表面活性劑強的菌株并進行菌種鑒定；采用單因素及響應面法優(yōu)化其轉(zhuǎn)化工藝條件，獲得該菌株發(fā)酵產(chǎn)生物表面活性物質(zhì)的最佳條件；將表面活性劑經(jīng)高效液相分離純化，采用質(zhì)譜(MS)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)對其結構表征，并對乳化性和病原菌(白色念珠菌、大腸桿菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌)的抗菌性進行測定，比較了提取表面活性劑后的菌泥與未提取的菌泥的發(fā)酵性能。
得到如下結論:
1、69株乳酸菌產(chǎn)表面活性物質(zhì)的能力因菌而異，細胞外表面活性劑產(chǎn)量集中在0～300 mg/L，細胞表面活性劑產(chǎn)量集中在100～400 mg/L，根據(jù)兩種活性物質(zhì)產(chǎn)量、生長情況及產(chǎn)氣現(xiàn)象篩選出菌株69、B25、B82、S73、S75和S79，經(jīng)環(huán)法測定表面張力復篩得到菌株S73(細胞外表面張力:48.23 mN/m，細胞表面張力:46.93 mN/m)。16S rDNA菌種鑒定為嗜熱鏈球菌。
2、單因素、Plackett-Burman、響應面及中心組合試驗優(yōu)化得到嗜熱鏈球菌S73產(chǎn)表面活性物質(zhì)的最佳培養(yǎng)基為:酵母浸粉0.50 g/L，葡萄糖10.20 g/L，牛肉浸粉8.00 g/L，磷酸氫二鈉2.20 g/L，蘇氨酸0.04 g/L，天冬氨酸0.04 g/L，絲氨酸0.02 g/L?；谧罴雅囵B(yǎng)基驗證結果為:細胞外表面張力為45.74 mN/m，細胞表面張力43.05 mN/m，較優(yōu)化前分別降低了13.98%、32.62%。
3、單因素、Plackett-Burman及響應面試驗優(yōu)化得到嗜熱鏈球菌S73產(chǎn)表面活性物質(zhì)的最佳發(fā)酵條件為:培養(yǎng)基pH7.7，接種量4.00%，于37℃下培養(yǎng)39 h。此條件下測得細胞外表面張力43.48 mN/m，細胞表面張力40.72 mN/m。較基礎培養(yǎng)基(葡萄糖、蛋白胨)細胞外表面張力降低了18.24%，細胞表面張力降低了36.27%。
4、通過薄層層析、顯色反應、高效液相色譜質(zhì)譜、傅里葉紅外光譜和X射線光電子能譜圖(XPS)判斷細胞外表面活性劑中含有42%雙鼠李糖脂和脂肽，細胞表面活性劑主要由脂肽類表面活性劑組成。乳化試驗結果表明，兩種表面活性劑對食用油有較強的乳化作用，其CMC值均為600 mg/L。
5、抑菌試驗表明，濃度為2.5 g/L的細胞外和細胞表面活性劑對白色念珠菌、大腸桿菌、糞腸球菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌等革蘭氏陽性菌和陰性菌均有抑菌作用，隨著濃度增加，抑菌能力增強，抑菌效果各異。在10 g/L濃度作用下細胞外表面活性劑對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的生長抑制率達到94%、95%，細胞表面活性劑對金黃色葡萄球菌生長抑制率達到84%。
6、嗜熱鏈球菌S73菌體提取細胞表面活性劑后，其菌體表面結構無明顯差異，發(fā)酵性能也無明顯變化，可回收制備凍干菌粉用于制備酸奶直投式發(fā)酵劑。本研究獲得了表面活性劑的生產(chǎn)菌株—嗜熱鏈球菌S73，優(yōu)化了產(chǎn)表面活性物質(zhì)的培養(yǎng)基及發(fā)酵條件，有效提高了表面活性劑的產(chǎn)量，并對細胞外及細胞表面獲得的不同表面活性劑結構進行了表征，為其開發(fā)乳化性和抗菌性生物表面活性劑及在食品中的應用提供參考。