1、乳酸菌是制備酸奶、泡菜等發(fā)酵食品的重要菌種，采用純菌種發(fā)酵可以獲得更快的產(chǎn)酸速率，使發(fā)酵過程更加可控，是工業(yè)化生產(chǎn)的必然選擇和發(fā)展方向。菊芋是一種品質(zhì)優(yōu)良的非糧作物，是制作泡菜的上乘原料。
　　針對(duì)菊芋泡菜低溫條件下無法自然發(fā)酵這一難題，本研究從江西傳統(tǒng)低溫發(fā)酵蔬菜制品中分離性能優(yōu)良的低溫發(fā)酵乳酸菌種，并應(yīng)用于菊芋泡菜的低溫發(fā)酵。同時(shí)為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，以廉價(jià)菊芋粉作為乳酸菌培養(yǎng)的主要營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，研究營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)乳酸菌增殖和發(fā)酵

2、活力的影響，并利用酶學(xué)分析、蛋白組學(xué)分析、代謝組學(xué)分析等手段，深入研究了錳離子對(duì)乳酸菌發(fā)酵活力的影響機(jī)理，為廉價(jià)、高質(zhì)量乳酸菌制備提供理論與實(shí)踐依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)利用MRS培養(yǎng)基和低溫篩選流程，從江西特色腌制蔬菜——捺菜中篩選得到17株乳酸菌，通過對(duì)其低溫發(fā)酵活力、耐酸耐膽鹽特性、降解亞硝酸鹽等性能的測(cè)試，最終獲得1株適合低溫發(fā)酵菊芋泡菜的乳酸菌DY-2，經(jīng)分子生物學(xué)鑒定為植物乳桿菌(Lactobacill

3、us plantarum)。將篩選獲得的DY-2菌株應(yīng)用于菊芋泡菜發(fā)酵，結(jié)果表明該菌株具有較好的低溫發(fā)酵性能，菊芋在10℃低溫條件下發(fā)酵4天，發(fā)酵體系pH值可達(dá)4.0以下，發(fā)酵液活菌數(shù)高于7.0×107 CFU/mL，發(fā)酵產(chǎn)品具有較好的風(fēng)味與感官品質(zhì)。
　　(2)采用高效液相色譜(HPLC)和氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)不同溫度下菊芋泡菜中風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，在低溫條件下乳酸菌的代謝特征會(huì)發(fā)生顯著的變化，不僅合成酸類和揮發(fā)性

4、風(fēng)味物質(zhì)的速度會(huì)發(fā)生改變，其發(fā)酵產(chǎn)物中不同有機(jī)酸和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的含量也會(huì)產(chǎn)生差異，并最終影響發(fā)酵產(chǎn)品的口感。
　　(3)嘗試將熱風(fēng)干燥菊芋干粉作為植物乳桿菌的主要培養(yǎng)基質(zhì)。在10％菊芋干粉浸汁中添加葡萄糖8.0 g/L、植物蛋白胨40.0 g/L、硫酸錳0.45g/L后，植物乳桿菌DY-2在其中發(fā)酵12h-15h后最大活菌數(shù)可達(dá)3.3×109CFU/mL以上，略高于實(shí)驗(yàn)室常用的MRS培養(yǎng)基，同時(shí)菌體保持較高的發(fā)酵活力。
　

5、　(4)在5-L發(fā)酵罐中進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵培養(yǎng)，研究提高菌體密度的控制策略。結(jié)果表明，控制pH可以大幅度提高乳酸菌的培養(yǎng)效果，發(fā)酵體系pH值控制在5.0左右效果最佳，植物乳桿菌DY-2發(fā)酵12小時(shí)后，最大菌體濃度可達(dá)9.6×109CFU/mL以上，比不調(diào)控pH時(shí)提高3倍左右;溫度的改變僅僅影響乳酸菌的生長(zhǎng)速度，對(duì)其最大活菌數(shù)并無太大影響，且較高的培養(yǎng)溫度會(huì)使乳酸菌在發(fā)酵后期的衰亡速度加快;培養(yǎng)基初始營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度降低對(duì)乳酸菌的培養(yǎng)效果影響很大

6、，而糖類的補(bǔ)充不僅會(huì)使乳酸菌的產(chǎn)酸速度加快，從而會(huì)促進(jìn)菌體在發(fā)酵后期的衰亡，而且菌體的發(fā)酵活力也顯著降低。
　　(5)研究了營(yíng)養(yǎng)元素添加對(duì)乳酸菌增殖和發(fā)酵活力的影響。結(jié)果表明碳源和氮源的補(bǔ)充會(huì)顯著增強(qiáng)乳酸菌的增殖效果，而錳離子的缺乏并不會(huì)對(duì)乳酸菌的增殖產(chǎn)生顯著影響。但當(dāng)缺錳培養(yǎng)基培養(yǎng)的乳酸菌用于食品發(fā)酵時(shí)，其產(chǎn)酸速率和生長(zhǎng)速率都會(huì)大幅度降低，說明錳離子是確保乳酸菌保持高發(fā)酵活力的重要因子，錳離子缺乏會(huì)導(dǎo)致乳酸菌發(fā)酵活力顯著降低。<

7、br>　　(6)采用酶學(xué)分析技術(shù)研究錳離子缺乏對(duì)乳酸菌代謝中主要酶的影響。結(jié)果表明在缺少錳離子的情況下，乳酸菌胞內(nèi)6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力并不會(huì)受到顯著影響，但乳酸脫氫酶的活力會(huì)顯著下降，而丙酮酸脫氫酶的活力則顯著上升，說明錳離子可以影響乳酸菌胞內(nèi)丙酮酸的代謝流向，從而調(diào)節(jié)代謝通路。
　　(7)采用基于GC-MS分析技術(shù)的代謝組學(xué)研究錳離子對(duì)植物乳桿菌胞內(nèi)代謝物的影響。結(jié)果表明，錳離子添加對(duì)乳酸菌胞內(nèi)糖及其衍生物、氨基酸

8、、脂肪酸及其衍生物等物質(zhì)有顯著影響，其中以氨基酸的影響最為顯著。在缺乏錳離子的情況下，乳酸菌發(fā)酵至6-9h時(shí)，胞內(nèi)氨基酸含量大幅度上升，但在12h時(shí)又顯著低于對(duì)照組。
　　(8)采用基于iTRAQ分析技術(shù)的蛋白質(zhì)組學(xué)研究錳離子對(duì)植物乳桿菌代謝的影響。結(jié)果顯示，錳離子缺乏發(fā)酵6小時(shí)后共鑒定出56種差異蛋白，其中31種蛋白表達(dá)上調(diào)，25種表達(dá)下調(diào);發(fā)酵9小時(shí)后，共鑒定出78種差異蛋白，其中40種蛋白表達(dá)上調(diào)，38種蛋白表達(dá)下調(diào)，共有1