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菌种及培养条件的选择

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菌种及培养条件的选择
    菌种的选择对冻干的效果也是很重要的,乳酸菌因种属的不同其抗冻能力也互不相同。如链球菌属抗冻能力较强,明串珠菌和乳杆菌则稍差一些。细菌在稍低于最适生长温度中培养,收集的细胞耐冻能力较强;或通过优化生长培养基提高细胞浓度,来降低细胞在冷冻干燥条件造成的损伤。此外,菌体收集时期对冻干影响也有不同,对数期细胞对温度较为敏感,而对数期末期和稳定期前期收集的细胞抗冻能力较强,可能是由于细胞膜结构的稳定性与细胞生长阶段有关(Brashears等,1995)。
    在一些研究中发现在生长培养基中加入一些金属离子有利于冻干。Abraham等(1990)研究发现在生长培养基中加入适量CaCO3可以有效防止细胞在冻干时造成的死亡及损伤,Mn2+、Mg2+却没有这种作用。
    冻干前的预处理
    冷休克和热休克
    由于温度的突然降低,微生物经受一系列物理和生化变化,包括一系列蛋白的合成,即冷休克蛋白,冷休克蛋白存在于低温条件下,结果耐冷能力增强,同时细胞膜里的不饱和脂肪酸增加,这种现象可以看成微生物在低温条件下保护自己的一种机制(辛明秀,1998;Bae等,1997;Derzelle等,2000)。

 

    Jeroen等人比较20℃,4h和10℃,4h处理嗜热链球菌,发现在20℃,4h产生的冷休克蛋白(CSPs)的数量是10℃,4h产生蛋白数量的2~3倍,其冻干后存活率明显高于后者(Kim等,1998)。Broadbent(1999)等对乳酸乳球菌进行了冷休克(10℃,2h)处理,发现细胞内出现冷休克蛋白Caps,同时细胞膜脂成分发生变化不饱和脂肪酸含量增加,不饱和脂肪酸某种程度的增加,会引起脂类溶化点的降低,致使饱和膜脂肪酸/不饱和脂肪酸比值降低,增加了抗冻能力。Kim等也证实了对乳酸乳球菌冷休克处理(10℃、5h)与未经过冷休克处理的菌株相比,冻干后可明显提高存活率,所以通过对细胞采用适合的休克处理,可改善细胞的抗冷冻干燥能力。但是随着冻干后长时间的贮存,冷休克蛋白的作用则明显减少(Wouters等,1999)。
Prasad等(2003)对Lactobacillus rhamnosusHN001进行50℃热休克处理后,在30℃条件下保藏,其存活率明显(p<0.05)高于未热休克处理的对照样。Broadbent等对乳酸乳球菌进行了热休克处理(42℃、25min),经过电泳试验发现产生热休克蛋白Hsps,并且产生与未处理菌株细胞膜相比有较高的环丙烷脂肪酸(C19:0)含量,冻干后发现对细胞的存活率有较大的提高,因此热休克处理也是提高冻干后存活率的一种方法(Broadbent 等,1999)。关于冷休克蛋白和冷休克反应机制还不清楚,需要进一步证实,但不可否认冷休克与热休克一样都是微生物为了生存而对环境的一种适应。
 

 

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