劉國(guó)榮，張郡瑩，王成濤，李平蘭*，任 麗

(1.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，食品風(fēng)味化學(xué)北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

響應(yīng)面法優(yōu)化雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的發(fā)酵條件

劉國(guó)榮1，張郡瑩1，王成濤1，李平蘭2,*，任 麗1

(1.北京工商大學(xué) 食品添加劑與配料北京高校工程研究中心，食品風(fēng)味化學(xué)北京重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

以分離自中國(guó)廣西巴馬長(zhǎng)壽老人腸道的產(chǎn)細(xì)菌素動(dòng)物雙歧桿菌(Bif i dobacterium animal)B04為研究對(duì)象，以單核細(xì)胞增生李斯特菌為細(xì)菌素抑菌活性測(cè)試指示菌，以相對(duì)抑菌效價(jià)為考察指標(biāo)，對(duì)雙歧桿菌菌株B04所產(chǎn)細(xì)菌素的發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化。首先考察不同接種量、培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)溫度及起始pH值4個(gè)因素對(duì)細(xì)菌素合成的影響，確定培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)溫度及起始pH值3個(gè)因素對(duì)細(xì)菌素的相對(duì)抑菌效價(jià)影響較為顯著，故再選取這3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化。獲得優(yōu)化后的最佳培養(yǎng)條件確定為：接種量1%、起始pH 6.3、培養(yǎng)溫度36℃、培養(yǎng)時(shí)間29h。在此優(yōu)化條件下，細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)高達(dá)3479.25AU/mL，比優(yōu)化前(1032.66AU/mL)提高了2.37倍。同時(shí)，最優(yōu)發(fā)酵條件下獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)值相吻合，說(shuō)明所建立的回歸模型是切實(shí)可行的。

響應(yīng)面；細(xì)菌素；動(dòng)物雙歧桿菌；發(fā)酵條件

乳酸菌細(xì)菌素是乳酸菌在代謝過(guò)程中通過(guò)核糖體機(jī)制合成并分泌到環(huán)境中的一類具有抑菌活性的多肽或蛋白類物質(zhì)，它在人體內(nèi)可被降解，具有高效、無(wú)抗藥性、無(wú)毒、無(wú)殘留等優(yōu)點(diǎn)，已成為天然食品生物防腐劑研究與開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)[1-2]。然而，由于受到培養(yǎng)條件、細(xì)菌生長(zhǎng)期及自身誘導(dǎo)肽的調(diào)控，乳酸菌代謝產(chǎn)細(xì)菌素的水平往往很低，嚴(yán)重制約了細(xì)菌素的工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用[2-5]。

雙歧桿菌(Bifodobacterium spp.)是寄生在人和動(dòng)物腸道內(nèi)的典型有益乳酸菌，它可以對(duì)宿主發(fā)揮生物屏障、營(yíng)養(yǎng)、免疫、延緩衰老、抗腫瘤等生理作用。已報(bào)道[6-9]有少數(shù)雙歧桿菌屬菌株也可產(chǎn)生細(xì)菌素，如兩歧雙歧桿菌(B. bif i dum)、動(dòng)物雙歧桿菌(B. animals)、嬰兒雙歧桿菌(B. infants)、嗜熱雙歧桿菌(B. thermophilum)等。

動(dòng)物雙歧桿菌(B. animal)B04分離自中國(guó)廣西巴馬長(zhǎng)壽老人腸道，是國(guó)內(nèi)首次報(bào)道的產(chǎn)細(xì)菌素雙歧桿菌菌株[7]。前期對(duì)該菌株所產(chǎn)細(xì)菌素的抑菌特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其有非常良好的食品加工特性，同時(shí)抑菌譜較廣，有作為天然食品生物防腐劑的巨大應(yīng)用潛力。本研究以該菌株為研究對(duì)象，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵條件，獲得該菌代謝產(chǎn)生細(xì)菌素的最優(yōu)發(fā)酵參數(shù)，為該菌株在工業(yè)上大量生產(chǎn)細(xì)菌素提供一定的實(shí)踐基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 菌種、培養(yǎng)基與試劑

產(chǎn)細(xì)菌素動(dòng)物雙歧桿菌B04分離自中國(guó)廣西巴馬長(zhǎng)壽老人腸道，由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品微生物實(shí)驗(yàn)室提供。指示菌單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)ATCC 35152由加拿大食品安全研究所Mansel Griffiths教授提供。

雙歧桿菌培養(yǎng)基(TPY培養(yǎng)基)、指示菌培養(yǎng)基(TSYEA固體培養(yǎng)基、TSYEB液體培養(yǎng)基) 北京陸橋技術(shù)有限公司。

乳酸鏈球菌素Nisin(1×106IU/g) 美國(guó)Sigma公司；HCl、NaOH均為分析純。

1.2 發(fā)酵上清液的制備

按1%的接種量將菌株B04接種于新鮮的TPY培養(yǎng)基中，37℃條件下靜置厭氧培養(yǎng)。24h后結(jié)束培養(yǎng)，8000r/min離心10min去除菌體細(xì)胞，調(diào)上清液pH值至7.0左右后，對(duì)其進(jìn)行抑菌活性檢測(cè)。

1.3 抑菌活性的測(cè)定

采用牛津杯雙層瓊脂平板擴(kuò)散法測(cè)定中和后發(fā)酵上清液的抑菌活性[10]。采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測(cè)定細(xì)菌素的相對(duì)抑菌效價(jià)[11-12]，具體為：以單核細(xì)胞增生李斯特菌ATCC 35152為指示菌，以乳酸鏈球菌素Nisin為陽(yáng)性對(duì)照，首先制作細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后將待測(cè)發(fā)酵上清液的抑菌圈直徑代入效價(jià)回歸方程：y=0.2009x+2.8876(R2=0.9939)，其中y表示相對(duì)抑菌效價(jià)的對(duì)數(shù)值；x表示抑菌圈直徑/mm。計(jì)算發(fā)酵液中細(xì)菌素的相對(duì)抑菌效價(jià)。

1.4 單因素試驗(yàn)

選擇接種量、發(fā)酵起始pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間作為影響抑菌活性的主要因素，通過(guò)單因素試驗(yàn)選取響應(yīng)面試驗(yàn)的因素和水平。

1.4.1 接種量的影響

分別以0.5%、1%、3%、5%、10%的接種量接種動(dòng)物雙歧桿菌B04，發(fā)酵起始pH 值為7.0、培養(yǎng)溫度37℃、培養(yǎng)時(shí)間24h。發(fā)酵結(jié)束后，取樣并測(cè)定發(fā)酵液的抑菌活性。

1.4.2 發(fā)酵起始pH值的影響

以1%接種量接種動(dòng)物雙歧桿菌B04，發(fā)酵起始pH 值分別設(shè)為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、8.0、9.0，培養(yǎng)溫度37℃、培養(yǎng)時(shí)間24h。發(fā)酵結(jié)束后，取樣并測(cè)定發(fā)酵液的抑菌活性。

1.4.3 培養(yǎng)溫度的影響

以1%接種量接種動(dòng)物雙歧桿菌B04，發(fā)酵起始pH 6.5，培養(yǎng)溫度分別設(shè)為25、30、37、40、45℃，培養(yǎng)時(shí)間24h。發(fā)酵結(jié)束后，取樣并測(cè)定發(fā)酵液的抑菌活性。

1.4.4 培養(yǎng)時(shí)間的影響

以1%接種量接種動(dòng)物雙歧桿菌B04、發(fā)酵起始pH 6.5、培養(yǎng)溫度30℃，分別在不同培養(yǎng)時(shí)間(0、3、6、9、12、15、18、21、24、30、36、48、60、100h)取樣并測(cè)定發(fā)酵液的抑菌活性和活菌數(shù)。

1.5 響應(yīng)面優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取發(fā)酵起始pH值(X1)、培養(yǎng)溫度(X2)、培養(yǎng)時(shí)間(X3)3個(gè)因素為自變量，以相對(duì)抑菌效價(jià)為響應(yīng)值，進(jìn)行中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值，試驗(yàn)因素水平及編碼見(jiàn)表1。將實(shí)驗(yàn)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，并對(duì)回歸方程進(jìn)行方差分析及擬合度檢驗(yàn)，討論模型所在響應(yīng)面特征，預(yù)測(cè)響應(yīng)值是否為極大值、極小值，或是鞍點(diǎn)。若為極值，則進(jìn)行驗(yàn)證；若為鞍點(diǎn)，則進(jìn)行脊嶺分析，確定在何處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可得到最好結(jié)果。

表1 試驗(yàn)因素水平及編碼Table1 Factors and levels of central composite design

1.6 模型的驗(yàn)證

通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化動(dòng)物雙歧桿菌代謝產(chǎn)細(xì)菌素的發(fā)酵條件，并以優(yōu)化后的條件參數(shù)進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，比較模型預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值，驗(yàn)證模型的有效性。

1.7 數(shù)據(jù)處理與分析

每個(gè)實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，取其平均值。采用SAS 8.1及Microsoft Excel 2003統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性分析，采用Design Expert 8.05軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 雙歧桿菌B04產(chǎn)細(xì)菌素單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 接種量的影響

圖1 不同接種量對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的影響Fig.1 Effect of inoculum amount on bacteriocin production from B. animals B04

由圖1 可知，接種量為1%時(shí)該細(xì)菌素的抑菌活性較高，但是方差分析結(jié)果顯示不同接種量對(duì)該細(xì)菌素的合成影響并不顯著(P＞0.05)，這可能是由于細(xì)菌素是細(xì)菌生長(zhǎng)到一定階段，為適應(yīng)環(huán)境變化而產(chǎn)生的，它的合成是受菌體細(xì)胞群體感應(yīng)調(diào)節(jié)的[5]。雖然試驗(yàn)最開(kāi)始采用了不同的接種量，但是在發(fā)酵24h后，各處理菌體數(shù)量基本一致，所以細(xì)菌素的代謝合成量也差異不大。鑒于此結(jié)果，在后期的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)中未選擇接種量作為考察因素。

2.1.2 起始pH值的影響

圖2 不同起始pH值對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的影響Fig.2 Effect of initial pH on bacteriocin production from B. animals B04

由圖2 可知，發(fā)酵起始pH值對(duì)該菌株產(chǎn)細(xì)菌素的影響較為顯著(P＜0.05)，當(dāng)發(fā)酵起始pH值在4.5～6.5范圍內(nèi)時(shí)，菌株B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的抑菌活性迅速增加，當(dāng)發(fā)酵pH值為6.5時(shí)抑菌圈直徑達(dá)到最大。之后，隨發(fā)酵pH值的繼續(xù)升高，抑菌活性呈逐漸下降趨勢(shì)。這可能是由于某些酸性或堿性條件使得細(xì)菌素的轉(zhuǎn)錄翻譯過(guò)程受阻，也可能與不同pH值條件下，菌體細(xì)胞對(duì)細(xì)菌素的吸附能力不同有關(guān)。根據(jù)相對(duì)抑菌效價(jià)的測(cè)定結(jié)果，確定該菌株產(chǎn)生細(xì)菌素的最適起始pH值為6.5，并選擇起始pH 6.5作為下一步響應(yīng)面試驗(yàn)的中心試驗(yàn)點(diǎn)。

2.1.3 培養(yǎng)時(shí)間的影響

由圖3可知，菌株B04在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期(9h)開(kāi)始產(chǎn)生細(xì)菌素，進(jìn)入穩(wěn)定期后細(xì)菌素產(chǎn)量持續(xù)增加，30h時(shí)細(xì)菌素的效價(jià)值達(dá)到最大值。此后，細(xì)菌素的產(chǎn)量不斷地下降。通常認(rèn)為細(xì)菌素的產(chǎn)生與生長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)，有些細(xì)菌素在細(xì)胞開(kāi)始生長(zhǎng)時(shí)即可產(chǎn)生，而有些細(xì)菌素則在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期或穩(wěn)定期才會(huì)產(chǎn)生。該細(xì)菌素在生長(zhǎng)到一定時(shí)間(48h)后抑菌活性明顯降低，這可能是由于菌體生長(zhǎng)進(jìn)入衰亡期，生長(zhǎng)環(huán)境改變，使菌體發(fā)生自溶，釋放的蛋白酶降解了部分細(xì)菌素，使其效價(jià)降低。也可能是由于發(fā)酵后期產(chǎn)酸積累較多，使得細(xì)菌素被吸附到產(chǎn)生菌細(xì)胞表面，引起發(fā)酵液中細(xì)菌素效價(jià)降低[13-14]。相對(duì)抑菌效價(jià)的測(cè)定結(jié)果顯示，菌株B04產(chǎn)細(xì)菌素的最適培養(yǎng)時(shí)間為30h。本實(shí)驗(yàn)中，不同培養(yǎng)時(shí)間下，菌株B04所產(chǎn)細(xì)菌素的抑菌活性存在有顯著差異(P＜0.05)，因而，選擇培養(yǎng)時(shí)間30h作為下一步響應(yīng)面試驗(yàn)的中心試驗(yàn)點(diǎn)。

圖3 動(dòng)物雙歧桿菌B04的生長(zhǎng)及抑菌活性曲線Fig.3 Growth and bacterial inhibitory curves of B. animals B04

2.1.4 培養(yǎng)溫度的影響

圖4 不同培養(yǎng)溫度對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的影響Fig.4 Effect of fermentation temperature on bacteriocin production from B. animals B04

由圖4可知，不同的培養(yǎng)溫度對(duì)細(xì)菌素的產(chǎn)量有較大影響(P＜0.05)。當(dāng)菌株B04的培養(yǎng)溫度為25℃時(shí)，細(xì)菌素產(chǎn)量很少，抑菌活性僅為250.72AU/mL。隨著溫度的升高，細(xì)菌素的抑菌活性不斷增強(qiáng)，當(dāng)溫度為37℃時(shí)，抑菌活性達(dá)到最高(2704.2AU/mL)，然而，隨著溫度的繼續(xù)升高，細(xì)菌素產(chǎn)量明顯下降。因此，確定菌株B04合成細(xì)菌素的最適溫度為37℃，并選擇其作為下一步響應(yīng)面試驗(yàn)的中心試驗(yàn)點(diǎn)。

現(xiàn)已報(bào)道的各種細(xì)菌素產(chǎn)生的最適培養(yǎng)溫度差異較大，如戊糖乳桿菌(Lactobacillus pentosus)31-1產(chǎn)細(xì)菌素的最佳培養(yǎng)溫度為30℃[15]，擴(kuò)展短桿菌(Brevibacterium linens) ATCC 9175在28℃時(shí)細(xì)菌素的產(chǎn)量最高[16]，屎腸球菌(Enterococcus faecium)RZS C5產(chǎn)細(xì)菌素的溫度則必須控制在35℃[17]等。從這些研究結(jié)果不難發(fā)現(xiàn)，菌株產(chǎn)細(xì)菌素的最適溫度同菌株生長(zhǎng)最適溫度存在偏差，這也充分說(shuō)明雖然細(xì)菌素的產(chǎn)生與菌株的生長(zhǎng)狀況是密切相關(guān)的[13,18]，但是菌體生長(zhǎng)的最適溫度不一定適合細(xì)菌素的生成。已有少數(shù)學(xué)者研究[13-14]發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌素在低于菌體最適生長(zhǎng)溫度的條件下產(chǎn)量較高，并推測(cè)細(xì)菌素的產(chǎn)生是一種對(duì)不適于其生長(zhǎng)環(huán)境的一種應(yīng)激反應(yīng)，稍低于最適生長(zhǎng)溫度的生長(zhǎng)條件能夠刺激菌體細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)菌素。

2.2 雙歧桿菌B04產(chǎn)細(xì)菌素響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析

采用中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)，方案及結(jié)果見(jiàn)表2。用Design Expert 8.05軟件對(duì)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合，得到雙歧桿菌B04所產(chǎn)細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)(Y)對(duì)起始pH值(X1)、培養(yǎng)溫度(X2)、培養(yǎng)時(shí)間(X3)的多項(xiàng)回歸方程為：

Y=3412.20—233.25X1—654.00X2—198.75X3+420.25 XX+17.25XX+58.75XX—951.98X2—1526.47X2—12132312612.97 X23

表2 中心組合試驗(yàn)方案及結(jié)果Table2 Design and results of central composite tests

2.2.2 回歸模型方差分析

對(duì)上述回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯?，回歸模型的P = 0.0009，失擬項(xiàng)的P = 0.3770，模型回歸極顯著，失擬檢驗(yàn)不顯著，說(shuō)明未知因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果干擾很小，不需要引入更高次數(shù)的項(xiàng)，模型適當(dāng)。同時(shí)，該模型的決定系數(shù)為0.9735，說(shuō)明該方程與實(shí)際情況擬合很好，較好地反映了細(xì)菌素抑菌活性與培養(yǎng)基起始pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間的關(guān)系，因此可用該模型對(duì)雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的培養(yǎng)條件進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)?；貧w方程中各變量對(duì)響應(yīng)值影響的顯著性由F檢驗(yàn)來(lái)判定，P值越小，則相應(yīng)變量的顯著程度越高。由回歸方程系數(shù)顯著性檢驗(yàn)可知：模型一次項(xiàng)X2極顯著，X1、X3不顯著；二次項(xiàng)X12、X22均處于極顯著水平，X32處于顯著水平；交互項(xiàng)X1X3、X1X2、X2X3均不顯著。

表3 回歸模型方差分析Table3 Analysis of variance for the regression model

2.2.3 響應(yīng)曲面圖及其等高線

圖5 起始pH值和培養(yǎng)溫度對(duì)菌株B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素影響的響應(yīng)面立體分析圖及等高線Fig.5 Response surface and contour plots for the effect of crossinteraction between innitial pH and fermentation temperature on bacteriocin production

圖6 起始pH值和培養(yǎng)時(shí)間對(duì)菌株B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素影響的響應(yīng)面立體分析圖及等高線Fig.6 Response surface and contour plots for the effect of cross-interaction between innitial pH and fermentation time on bacteriocin production

圖7 培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時(shí)間對(duì)菌株B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素影響的響應(yīng)面立體分析圖及等高線圖Fig.7 Response surface and contour plots for the effect of crossinteraction between fermentation temperature and fermentation time on bacteriocin production

由回歸方程所作的響應(yīng)面立體分析圖及其等高線如圖5～7所示，它們分別反映了起始 pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間這3個(gè)因素的兩兩交互作用對(duì)響應(yīng)值的影響。通過(guò)方程可知，二次項(xiàng)的系數(shù)均為負(fù)值，其所表征的拋物面開(kāi)口向下，具有極大值點(diǎn)。利用Design Expert 軟件，進(jìn)行分析計(jì)算，可得合成細(xì)菌素的最佳培養(yǎng)條件為：初始pH6.33、培養(yǎng)溫度36.17℃、培養(yǎng)時(shí)間29.4h，在此條件下細(xì)菌素的相對(duì)抑菌效價(jià)預(yù)測(cè)值為3503.49AU/mL。結(jié)合實(shí)際操作的方便和方差分析結(jié)果，確定最佳培養(yǎng)條件為：起始pH6.3、培養(yǎng)溫度36℃、培養(yǎng)時(shí)間29h。

2.2.4 回歸模型的驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證預(yù)測(cè)值，利用優(yōu)化后確定的培養(yǎng)條件進(jìn)行3 次重復(fù)搖瓶實(shí)驗(yàn)，細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)的平均值為3479.25AU/mL，與預(yù)測(cè)值擬合率達(dá)99.31%，表明預(yù)測(cè)值和實(shí)際值有良好的擬合性，優(yōu)化模型可靠。同時(shí)，優(yōu)化后的細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)(3479.25AU/mL)比優(yōu)化前(1032.66AU/mL)提高了2.37倍，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)所確定的優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)合理有效，所獲得的培養(yǎng)條件能夠明顯提高細(xì)菌素的產(chǎn)量。

3 結(jié) 論

3.1 單因素優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果顯示：動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的最佳接種量1%、最佳起始pH6.5、最佳培養(yǎng)時(shí)間30h、最佳培養(yǎng)溫度37℃。

3.2 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法對(duì)動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，建立了細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)與培養(yǎng)基起始pH值、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)時(shí)間3個(gè)因素的二次多項(xiàng)式回歸模型，經(jīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明該模型合理可靠。

3.3 確定動(dòng)物雙歧桿菌B04代謝產(chǎn)細(xì)菌素的最佳培養(yǎng)條件為：起始pH6.3、培養(yǎng)溫度36℃、培養(yǎng)時(shí)間29h、接種量為1%。在此條件下，細(xì)菌素相對(duì)抑菌效價(jià)高達(dá)3479.25AU/mL，較優(yōu)化前提高了2.37倍。

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Optimization of Fermentation Conditions for Bacteriocin Production from Bif i dobacterium animal B04 by Response Surface Methodology

LIU Guo-rong1，ZHANG Jun-ying1，WANG Cheng-tao1，LI Ping-lan2,*，REN Li1
(1. Beijing Key Laboratory of Flavor Chemistry, Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China；2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

The fermentation conditions for bacteriocin production from Bifidobacterium animal B04 isolated from centenarians’ intestine were optimized. The bacteriocin inhibitory activity (AU/mL) was used as evaluation index and quantified against L. monocytogenes ATCC 35152. Firstly, the effects of single factors including inoculum amount, initial pH, fermentation temperature and fermentation time on bacteriocin production from strain B04 were explored. Based on these single factor tests, response surface methodology with three variables such as initial pH, fermentation temperature and fermentation time was employed to optimize the fermentation conditions for bacteriocin production. Results showed the optimal fermentation conditions were inoculum amount of 1%, initial pH of 6.3, fermentation time of 29 h and fermentation temperature of 36 ℃. Under these optimal conditions, the bacteriocin inhibitory activity was increased by 2.37 fold and reached up to 3479.25 AU/mL. Finally, the consistent results between the predicted value and actual value indicated the established model in this study is feasible.

response surface methodology；bacteriocin；Bif i dobacterium animal；fermentation condition

TQ920.6

A

1002-6630(2013)03-0147-06

2012-09-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31201407)；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(5133034)；學(xué)科與研究生教育-食品學(xué)科特色教學(xué)科研創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目(PXM2012-014213-000063)

劉國(guó)榮(1983—)，女，講師，博士，研究方向?yàn)槭称肺⑸飳W(xué)。E-mail：liuguorong@th.btbu.edu.cn

*通信作者：李平蘭(1964—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槿樗峋捌浠钚源x產(chǎn)物的理論與應(yīng)用。E-mail：lipinglan@cau.edu.cn