乳酸菌作为益生菌的代表,具有维持人体肠道菌群平衡、抑制腐败菌、降血脂、降血压、増强免疫力、抗衰老等强大的生理保健功能,广为大家所知晓。
干酪乳杆菌为短杆状或长杆状的多形性杆菌,不产芽孢、无鞭毛,为兼性厌氧菌。干酪乳杆菌具有良好的耐酸性、耐胆汁盐性、耐盐性以及抗药性。
本案例采用CloudReady™(1.5L)平行生物反应器,以湿重为指标多方面筛选优化其发酵工艺。
实验菌种:干酪乳杆菌(GDMCC 1.80)购自广东省微生物菌种保藏中心。
本案例选用MRS作为摇瓶培养基,采用含2%葡萄糖的MRS培养基作为发酵培养基,37℃静置培养24h后接入罐内,培养过程中补加50%葡萄糖。实验通过自动取样分析仪取样检测的葡萄糖浓度来判断补料点,调整补料速度。
干酪乳杆菌是兼性厌氧菌,因此实验第一批次选择通少量的空气。菌株的生长过程中会产生乳酸等有机酸,pH缓慢下降,待pH降至5.5后补加氢氧化钠进行控制。控制参数如表1。
利用D²MS(数据和设备管理系统)构建时序曲线的功能进行循环播放可以实现批次要求的四种搅拌方式(如图2)。批次运行71h下罐,各个时间点湿重数据差异不大(如图3),表明这几种搅拌方式不是菌株生长的关键影响因素。

第二、三批次筛选通气类型和pH。批次固定搅拌50rpm后分别通空气、氮气,并设置四种不同的pH梯度,控制参数如表2。实验结果表明通氮气的情况下pH控制5.5的条件最优(图5、图6)。



本案例以湿重为指标优化干酪乳杆菌发酵培养的生长条件。实验发现:不同的搅拌方式对菌株生长影响不大;采用氮气培养,pH控制5.5的培养条件有益于菌株的生长,下罐湿重达到66.3g/L。
本案例未检测培养过程中的代谢产物,未来将在此次优化的基础上以有机酸(如乳酸)的产量为指标继续优化培养。