时间:2024-05-22
赵慧娟 许梓文
摘要 [目的]研究Lyoflora V3乳杆菌对亚硝酸盐降解的影响,优化其降解条件。[方法]探讨了乳酸菌降解亚硝酸盐的影响因素,主要包括溶液pH、接种量、NaCl含量和培养时间。采用L9(34)正交试验对整体工艺进行试验条件优化。[结果]影响乳酸菌降解亚硝酸盐的各因素次序为pH>接种量>NaCl含量>培养时间,最佳降解条件:pH为3.0,接种量为5 %,NaCl含量为9%,培养时间为72 h。在最佳降解条件下,乳酸菌降解亚硝酸盐的降解率可达98.50%。[结论]该研究可为乳酸菌发酵工艺中亚硝酸盐的控制提供参考。
关键词 乳酸菌;亚硝酸盐;降解; 正交试验
中图分类号 TS201.3 文献标识码
A 文章编号 0517-6611(2018)17-0176-03
Abstract [Objective]To study the effect of Lactobacillus Lyoflora V3 on nitrite degradation and optimize its degradation conditions.[Method]Factors influencing degradation of nitrite by Lactobacillus were discussed,including pH,inoculation quantity,NaCl content and inocubation time.L9(34)Orthogonal design was adopted to optimize the overall process.[Result]The results show that the order of factors affecting the degradation of nitrite by Lactobacillus is: pH > inoculation quantity>NaCl content>inocubation time.The best conditions were pH 3.0, inoculation quantity 5% ,NaCl content 9%,inocubation time 72 h. Under the best degradation conditions,the degradation rate of lactic acid bacteria can reach 98.50%。[Conclusion]The study can provide a reference for the control of nitrite in the fermentation process of lactic acid bacteria.
Key words Lactic acid bacteria; Nitrite;Degradation;Orthogonal design
亞硝酸盐是一种潜在的致癌物质,对人体有强的毒害作用,过量摄入易诱发癌症。其由于能使食品增色和增加风味,常用作食品添加剂[1-2]。乳酸菌主要分布于矿物质和有机营养物丰富的微酸环境中,有促进营养分解、吸收的作用,是对人体健康有益的益生菌。有研究表明,乳酸菌在发酵过程中产生特殊的物质,如酶,可催化亚硝酸盐的还原,进而具有降解亚硝酸盐的作用[3-4]。
在此基础上,笔者对乳酸菌降解亚硝酸盐的影响因素进行探讨,进一步分析了亚硝酸盐的降解条件,为乳酸菌发酵工艺中亚硝酸盐的控制提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 菌种。Lyoflora V3购自北京多爱特生物科技有限公司。
1.1.2 试剂。
0.1 mol/L HCl、饱和硼砂溶液、亚铁氰化钾溶液、乙酸锌溶液、对氨基苯磺酸溶液、盐酸萘乙二胺溶液等。
1.1.3 仪器。TU-1901双光束紫外分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;pHS-3G型pH计,上海仪电科学仪器股份有限公司;JA1003B分析天平,上海越平科学仪器有限公司;YXQ-SG41-280电热手提式压力蒸汽灭菌器,上海林馨医疗器材有限公司;SW-CJ-IF型净化工作台,苏州安泰空气技术有限公司;BXD-YX3200台式电热恒温培养箱HHS-21-6电热恒温水浴锅,上海博讯实业有限公司医疗设备厂。
1.1.4 培养基。
MRS液体培养基:葡萄糖20.0 g,蛋白胨10.0 g,酵母粉4.0 g,磷酸氢二钾 2.0 g,吐温80 1.0 mL,乙酸钠5.0 g,硫酸镁0.2 g,硫酸锰0.05 g,蒸馏水1 000 mL。
1.2 方法
1.2.1 pH对亚硝酸盐降解的影响。
配制好的MRS液体培养基,加入亚硝酸钠使浓度为200 mg/L,加入7%的NaCl,充分混匀。经121 ℃灭菌15 min后,调pH分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5,接入4%的经活化2 h后的乳酸菌,于30 ℃、120 r/min恒温振荡培养48 h[5]。
1.2.2 接种量对亚硝酸盐降解的影响。
配制MRS液体培养基,加入亚硝酸钠使浓度为200 mg/L,加入7%的NaCl,充分混匀。经121 ℃灭菌15 min后,调pH为3.0,分别接入1%、2%、3%、4%、5%、6%的菌种,于30 ℃、120 r/min恒温振荡培养48 h。
1.2.3 培养时间对亚硝酸盐降解的影响。
配制MRS液体培养基,加入亚硝酸钠使浓度为200 mg/L,加入7%的NaCl,充分混匀。经121 ℃灭菌15 min后,调pH为3.0,接入4%的经活化2 h后的乳酸菌,于30 ℃、120 r/min恒温振荡培养,培养时间分别是0、24、48、72、96、120 h。
1.2.4 NaCl含量对亚硝酸盐降解的影响。
配制MRS液体培养基,加入亚硝酸钠使浓度为200 mg/L,分别加入1%、3%、5%、7%、9%、11%的NaCl,充分混匀。经121 ℃灭菌15 min后,调pH为3.0,接入4%的经活化2 h后的乳酸菌,于30 ℃ 120 r/min恒温振荡培养48 h。
1.2.5 酵母菌降解亚硝酸盐正交试验。
在上述单因素试验中,每因素筛选出3个水平进行正交试验。
1.2.6 亚硝酸盐含量的测定。采用盐酸萘乙二胺法[4]。
2 结果与分析
2.1 pH对亚硝酸盐降解的影响 根据试验结果,比较出乳酸菌在不同pH时对亚硝酸盐的降解效果。
从图1可见,在接种量、NaCl含量和培养时间不变的情况下,改变pH,乳酸菌降解亚硝酸盐的结果随之变化。由于酸可以分解亚硝酸盐[6],当pH在3.5~4.5时,OD值波动不明显,而pH小于3.5时变化较为显著。故pH对亚硝酸盐降解的影响较大,最佳pH为3.0,故选择pH为3.0、3.5、4.0进入正交试验。
2.2 接种量对亚硝酸盐降解的影响
根据试验结果,比较出乳酸菌在不同接种量时对亚硝酸盐的降解效果。
由图2可知,当接种量为1%~5%时OD值呈下降趋势,当OD值大于5%时OD值回升,说明在此段区域内,接种量为5%结果最佳。这可能是由于接种量过少不利于亚硝酸的降解,接种量过大则会造成培养基的营养不足,影响菌株生物量的增长[7]。所以,采用4%、5%、6%的接种量作为乳酸菌降解亚硝酸盐的优化条件。
2.3 培养时间对亚硝酸盐降解的影响
根据试验结果,比较出乳酸菌在不同培养时间时对亚硝酸盐的降解效果。
由图3可知,当培养时间大于48 h后,亚硝酸盐降解的效率也随之增大,当混合菌种的培养时间为72 h时,亚硝酸盐降解的效果最好,这是由于此时处于菌种生长的最适生长期。说明可以通过控制培养时间提高亚硝酸盐降解的效率,故而选取48、72、96 h进入正交试验。
2.4 NaCl含量对亚硝酸盐降解的影响
资料显示,发酵初期食盐有抑制腐败菌生长的作用,不同盐浓度对于亚硝酸盐的降解程度具有很大影响[8]。由图4可知,当NaCl含量小于9%时,OD值随盐浓度的增加先减小,又上升再减小,总体趋势是减小的,当NaCl含量为9%时,OD值最低,此时亚硝酸盐降解效果最好,故选择NaCl含量为7%、9%、11%时进入正交试验。单因素试验证明,NaCl含量对乳酸菌降解亚硝酸盐影响较大。
2.5 乳酸菌降解亚硝酸盐条件优化结果与分析
根据上述单因素试验结果,采用L9(34)正交试验设计方法对整体工艺进行优化,结果见表1。
由表1可见,各项影响因素最佳组合为A1B1C2D3,即pH为3.0,接种量为4 %,NaCl含量为11%,時间为72 h。通过OD值比较,最佳组合为A1B2C2D2,两者不相符,进行验证试验。经试验,最佳组合为A1B2C2D2。此时,OD值为0.008,经计算,亚硝酸盐降解率为98.50%。
根据试验结果分析,各因素对降解效果的影响主次顺序为A>B>D>C,即pH>接种量>NaCl含量>培养时间。pH是最大的影响因素,这是由于乳酸可以通过与亚硝酸盐发生歧化反应,所以亚硝酸盐在酸性条件下不稳定,可以发生一定程度的自然降解,从而降低亚硝酸盐含量。其次是接种量,接种量的大小决定了菌种生长繁殖的速度,在一定范围内,采用较大的接种量可减少杂菌的生长机会,增强亚硝酸盐降解的效果。试验表明,NaCl含量对亚硝酸盐的降解也有一定影响,这可能是由于Na+与亚硝酸盐还原酶作用,利用酶催化反应将亚硝酸盐降解。当培养时间不同时,亚硝酸盐降解的效果也不相同,菌种在不同生长期的降解效果不同。
3 结论
该试验初步研究了乳酸菌对亚硝酸盐降解的效果,通过单因素试验和正交试验的方式,以OD值的变化为检测指标,考察了pH、培养时间、接种量和NaCl含量对亚硝酸盐降解效果的影响。结果表明,pH为对亚硝酸盐降解最大的影响因素。在试验条件范围内,显示其影响程度依次排序为pH、接种量、NaCl含量、培养时间。得出的最优条件为pH为3.0,接种量为5%,NaCl 含量为9%,时间为72 h。该条件下乳酸菌降解亚硝酸盐的效果最好。乳酸菌在最佳条件下能够有效降解亚硝酸盐,这对于保护环境以及维护人类健康方面具有重要意义。
参考文献
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