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乳酸菌液氮超低温保存研究

乳酸菌液氮超低温保存研究

乳酸菌被人类作为食品微生物,广泛用于发酵乳制品、肉制品、酒、水果、蔬菜等。为了使菌种在长期保藏过程中保持稳定的生存能力和功能活性,建立适宜的保存体系是非常必要的。

乳酸菌细胞小并且细胞壁中含有大量肽聚糖,抗冻能力强,在5~30 000℃/min冷却速度下存活率波动不大,最高为100%,最低也达到87%[8]。Cowman[儿3和Johannsen[12]分别使用脱脂乳和麦芽提取物作为保护剂对乳酸菌进行液氮超低温保存,其成活率均达到了90%以上。

甘油、糖类、麦芽糊精等高黏度的保护剂对乳酸菌在快速冷冻下的保护效果显著,而二甲基亚砜、甲醇等因不能改变冷冻浓缩溶液结构,保护效果差,很少作为乳酸菌的冷冻保护剂“引。Terezia[10]对保存了15年的乳酸链球菌进行了检测,结果表明活细胞数、生长特性、生物化学特征以及生产性能都没有显著变化,证明此方法可用于乳酸菌的长期保存。Fonseca[133首次对冷却速度和保存温度对乳酸菌活性及冷冻浓缩溶液的影响进行了研究,发现以甘油作为保护剂,乳酸菌在5和2 500℃/min下冷却到一196℃胞内均无冰晶形成。

通过观察冷冻浓缩物的超微结构发现,冷冻后细胞与细胞之间存在许多相互作用,冻融存活率与细胞密度有关,随着原始菌密度的增加而增大。在冷冻过程中,未冻结的甘油保护剂黏度不断增大从而限制细胞内水分的扩散,冷冻速度成为决定冷冻浓缩溶液中冰晶量的主要因素。快速冷却不仅使玻璃化温度降低还导致冰晶没有充足的生长时间,减少结冰量,细胞在快速冷却下成活率达到最高。快速冷却的细胞在一20℃保存下发生皱缩现象,在超低温电子显微镜下观察未发现再结晶现象。

然而,超低温条件下保存的细胞维持良好,推测导致细胞受损的原因可能是升温过程中渗透压不平衡造成的。

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