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嗜热链球菌是人和动物肠道内的主要微生物之一,它能够调整和改善肠道微生物的平衡,进而促进宿主的健康。目前嗜热链球菌是发酵乳制品生产中最常用的菌种之一,它的安全性也被人们广泛接受。嗜热链球菌所产胞外多糖多为异型多糖,且有诸多优良品质,研究还表明这些多糖具有独特的生理功能。因此,嗜热链球菌胞外多糖极具研究和开发价值。本文在介绍了有关乳酸菌胞外多糖研究概况的基础上,以嗜热链球菌为生产菌株,优化了其胞外多糖的发酵条件,并对EPS的提取条件以及发酵动力学进行了研究。 培养基成分在很大程度上影响着菌体的生长和多糖的产量,采用单因素试验研究了培养基中碳源、氮源对嗜热链球菌菌体生长和EPS产量的影响,嗜热链球菌合成EPS的最适碳源、氮源为:2%葡萄糖,0.5%大豆蛋白胨和0.5%胰蛋白胨,发酵过程中补糖量为14g/L。采用L18(37)正交实验设计研究了无机盐类对嗜热链球菌EPS产量的影响,嗜热链球菌合成EPS的最适无机盐添加量为:0.05%柠檬酸铵,0.2%K2HPO4,0.029%MgSO4·7H2O,0.0025%MnSO4·4H2O,0.1%Tween80,0.25%乙酸钠。培养基优化后多糖产量达到1.167g/L。 菌体的生长和次生代谢产物多糖的积累都需要适宜的温度、时间、pH等,在优化培养基的基础上,采用单因素试验方法研究了培养条件对嗜热链球菌菌体生长和EPS产量的影响,嗜热链球菌在优化后的培养基中生物合成胞外多糖的最佳条件为:培养温度为40℃、培养时间为27h、初始pH为6.5。 嗜热链球菌菌EPS多糖提取工艺研究表明,乙醇浓度、沉淀温度、沉淀时间和离心力对嗜热链球菌EPS提取得率均有影响,其最佳提取条件为:乙醇终浓度为70%;4℃下沉淀12h;离心力为5000r/min,离心30min。采用Sevag法进行粗多糖的除蛋白研究,最终确定除蛋白sevag液与多糖水溶液比例为1∶4,而且以除三次的效果较好。 采用Logistic-equation方程和Luedeking-piret方程对嗜热链球菌菌体生长、EPS合成以及底物消耗的发酵过程进行了研究,取得了相关的动力学模型参数,阐述了该菌发酵的动力学特征,各动力学模型如下: 菌体生长动力学模型:Cx(t)=0.093·e0.2216t/{1-(0.093/0.626)(1-e0.2216t)}; EPS生物合成动力学模型: P(t)=1.8655(Cx-0.093)+0.0176(0.626/0.2216)ln{1-(0.093/0.626)[1-e(0.2216t)]} 底物消耗动力学模型:S(t)=20-27.51(Cx-0.093)-0.045(0.626/0.2216)ln[1-(0.093/0.626)(1-e(0.2216t))]。