葡萄糖、乳酸钠对丙酸杆菌生长的影响

郑丽雪，郭晨，刘荟，王立梅，齐斌

（1.常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟215500；2.苏州市食品生物技术重点实验室，江苏常熟215500）

葡萄糖、乳酸钠对丙酸杆菌生长的影响

郑丽雪1，2，郭晨1，刘荟1，王立梅1，2，齐斌2，*

（1.常熟理工学院生物与食品工程学院，江苏常熟215500；2.苏州市食品生物技术重点实验室，江苏常熟215500）

对费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420）发酵培养基的碳源进行优化，旨在提高菌体密度。结果表明，以乳酸钠作为单一碳源时，当乳酸钠添加量为32 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.95；以葡萄糖作为单一碳源时，当葡萄糖添加量为8 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.242；以乳酸钠和葡萄糖作为复合碳源时，当碳源添加量为18.8g/L乳酸钠+1.2g/L葡萄糖时，菌体生长量最大，OD600nm为2.06，这说明，复合碳源可以有效的提高菌体密度。

费氏丙酸杆菌；葡萄糖；乳酸钠；优化

近年来，天然防腐剂的开发应用受到了广泛的重视。其中，天然防腐剂中的微生物源天然防腐剂乳酸链球菌素（Nisin）在1969年被FAO/WHO批准为高效安全天然食品防腐剂；ε-聚赖氨酸（ε-PL）于2003年10月被FDA批准为安全食品保鲜剂，美国、韩国和日本已经允许ε-PL应用于食品防腐中[1]；曲酸在食品防腐保鲜等方面有着广阔的应用[2]；溶菌酶已广泛的应用于肉制品、水产品和乳制品等食品防腐中[2]。另外，纳他霉素[3]、甲烷氧化菌素、罗伊氏菌素[4]等在食品工业中也有一定的应用。

通过研究发现，丙酸杆菌代谢物也具有一定的抑菌活性[5-9]，梁新乐[10]、诸晓强[11]、贾彩凤[12]等人初步探讨了丙酸杆菌代谢物做为防腐剂在食品工业中的应用。本文以一株费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420）为考察对象，前期的研究发现，该丙酸杆菌代谢物对大肠杆菌、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、乳酸钠对丙酸杆菌生长的影响，旨在提高菌体密度为后续的培养基优化，高密度培养等一系列实验奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 菌种

费氏丙酸杆菌（Propionibacterium freudenreichii CS1420，以下简称为P.freudenreichii CS1420）：常熟理工学院发酵工程技术研究中心保存。

1.2 主要仪器

DHP-9162303A-5S型电热恒温培养箱、LHR-250型霉菌培养箱：上海索普仪器有限公司；YXQ-LS-100A型立式压力蒸汽灭菌锅：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；UV-2450型紫外-可见分光光度计：日本岛津公司；PE20型实验室pH计：梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司；FA604A型精密电子天平：上海精天电子仪器有限公司；Milli-Q Advantage超纯水仪：美国Millipore公司；SW-CJ-1B超净工作台：苏净集团安泰公司；CR22GII型高速冷冻离心机：日本日立公司。

1.3 培养基

丙酸杆菌培养基（SLB培养基）：胰酶水解酪素10.0 g、酵母提取物5.0 g、乳酸钠10.0 g，蒸馏水1 000 mL，pH 7.0～7.2。

1.4 菌种活化

将斜面菌种划线到平板SLB固体培养基上，于30℃厌氧罐中培养2.5 d，然后挑取平板上的单菌落划线到斜面SLB固体培养基上，于30℃厌氧罐中培养2.5 d后取出放置4℃冰箱保存备用。

1.5 生长曲线的测定

将活化好的P.freudenreichii CS1420接种到SLB培养基中，30℃厌氧培养32 h，每隔4小时吸取一定量的发酵液，以SLB液体培养基作为空白，在波长600 nm下测定发酵液吸光度，以此绘制菌株生长曲线。

1.6 P.Freudenreichii CS1420种子液的制备

挑取已经活化好的斜面菌种接种到SLB培养基中，30℃厌氧培养24 h，制成种子液备用。

1.7 碳源对菌株生长的影响

1.7.1 葡萄糖对菌株生长的影响

以无乳酸钠的SLB培养基为基础，分别加入4、8、12、16、20 g/L的葡萄糖，分装到5个100 mL三角瓶中，装液量为100 mL，121℃灭菌20 min。然后按照10%接种量接入活化好的种子液，30℃厌氧培养24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可见分光光度计测定吸光度值。

1.7.2 乳酸钠对菌株生长的影响

以无乳酸钠的SLB培养基为基础，分别加入20、24、28、32、36 g/L的乳酸钠，分装到5个100 mL三角瓶中，121℃灭菌20 min。然后按照10%接种量接入活化好的种子液，30℃厌氧培养24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可见分光光度计测定吸光度值。

1.7.3 复合碳源（乳酸钠+葡萄糖）对菌株生长的影响

以无乳酸钠的SLB培养基为基础，分别加入17.6 g/L乳酸钠+2.4 g/L葡萄糖、17.8 g/L乳酸钠+2.2 g/L葡萄糖、18 g/L乳酸钠+2 g/L葡萄糖、18.2 g/L乳酸钠+ 1.8 g/L葡萄糖、18.4 g/L乳酸钠+1.6 g/L葡萄糖、18.6 g/L乳酸钠+1.4 g/L葡萄糖、18.8 g/L乳酸钠+1.2 g/L葡萄糖、19 g/L乳酸钠+1 g/L葡萄糖、19.2 g/L乳酸钠+0.8 g/L葡萄糖、19.4 g/L乳酸钠+0.6 g/L葡萄糖、19.6 g/L乳酸钠+0.4 g/L葡萄糖、19.8 g/L乳酸钠+0.2 g/L葡萄糖、20 g/L乳酸钠+0 g/L葡萄糖分装到5个100 mL三角瓶中，装液量为100 mL，121℃灭菌20 min。然后按照10%接种量接入活化好的种子液，30℃厌氧培养24 h，在600 nm下，用UV-2450型紫外-可见分光光度计测定吸光度值。

2 结果与分析

2.1 P.Freudenreichii CS1420生长曲线测定

P.Freudenreichii CS1420生长曲线测定结果见图1。

如图1，0～16 h属于该菌的对数生长期，16 h～24 h生物量趋于平缓，在24 h时菌体数达到最高峰，24 h后菌体数有下降的趋势，菌体进入衰亡期。由此确定，P.freudenreichii CS1420生长量最佳测量时间为24 h。

2.2 葡萄糖对菌株生长的影响

葡萄糖对菌株生长的影响见图2。

葡萄糖是工业生产中最常用的碳源，所以，本文首先考察了葡萄糖对P.freudenreichii CS1420生长的影响。由图2可知，以葡萄糖作为单一碳源时，当其添加量为8 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.242。

图1 P.freudenreichii CS1420生长曲线Fig.1The growth curve of P.freudenreichii CS1420

图2 葡萄糖对菌株生长的影响Fig.2Effects of glucose on the growth of P.freudenreichii CS1420

2.3 乳酸钠对菌株生长的影响

乳酸钠对菌株生长的影响见图3。

图3 乳酸钠对菌株生长的影响Fig.3Effects of sodium lactate on the growth of P.freudenreichii CS1420

有研究表明，乳酸钠是培养丙酸杆菌最高效利用的碳源[14]。所以，本文接着研究了乳酸钠对P.freudenreichii CS1420生长的影响。由图3可知，以乳酸钠作为碳源时，当其添加量为32 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.95。

2.4 复合碳源（乳酸钠+葡萄糖）对菌株生长的影响

复合碳源对菌株生长的影响见图4。

图4 复合碳源对菌株生长的影响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钠的复合培养基中，薛氏丙酸杆菌生长量最佳，并且以复合培养基为碳源时，丙酸杆菌代谢物抑菌活性最高[15]。所以，本研究进一步考察了复合培养基对P.freudenreichii CS1420生长的影响。由图4可知，当以18.8 g/L乳酸钠+1.2 g/L葡萄糖为碳源时，菌体生长量最大，OD600nm为2.06。

综合碳源对P.freudenreichii CS1420生长的影响看，在接种量一致的前提下，不同碳源培养基培养的P.freudenreichii CS1420生物量的大小比较：复合碳源＞乳酸钠＞葡萄糖，而且，复合碳源不仅有效地提高菌体密度，还可以节约碳源的用量，以更少的量达到更优的效果。

3 结论

本文考察了碳源对P.freudenreichii CS1420生长的影响，得到的结论如下。

1）以乳酸钠作为单一碳源时，当乳酸钠添加量为32 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.95。

2）以葡萄糖作为单一碳源时，当葡萄糖添加量为8 g/L时，菌体生长量最大，OD600nm为1.242。

3）以乳酸钠和葡萄糖作为复合碳源时，当碳源添加量为18.8 g/L乳酸钠+1.2 g/L葡萄糖时，菌体生长量最大，OD600nm为2.06。

陈玉梅[15]等的研究表明，在复合培养基中，薛氏丙酸杆菌代谢物的抑菌活性最高。本研究已初步考察得出复合培养基培养的P.freudenreichii CS1420代谢物的抑菌活性高于单一碳源培养的菌株，拟进一步考察具体的复合培养基的用量对P.freudenreichii CS1420代谢物抑菌活性的影响。

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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

江苏省大学生实践创新训练项目（201610333036Y）；常熟理工学院大学生实践创新训练项目

郑丽雪（1982—），女（汉），实验师，硕士，研究方向：食品生物技术。

*通信作者