乳酸片球菌J1產(chǎn)胞外多糖發(fā)酵條件優(yōu)化

于文娜，于連升，王爍，趙丹,2，杜仁鵬,2

（1黑龍江大學(xué)，生命科學(xué)學(xué)院，農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心，黑龍江省寒區(qū)植物基因與生物發(fā)酵重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江省普通高校微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150080；2河北環(huán)境工程學(xué)院，河北省農(nóng)業(yè)生態(tài)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北秦皇島 066102）

0 引言

乳酸菌(Lactic acid bacteria，LAB)可以產(chǎn)生具有各種功能特性和理化性質(zhì)的胞外多糖(Exopolysaccharides，EPS)，其通常具有改善乳制品及其他食品的口感、質(zhì)地，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，改變發(fā)酵產(chǎn)品的外觀柔軟度等多種功能，因此被作為增稠劑、乳化劑應(yīng)用在食品行業(yè)[1-2]。此外，LAB EPS 還具有抗癌、免疫調(diào)節(jié)、益生特性、制作防止致病菌粘附的抗生物膜劑、降血糖/降膽固醇等特性，被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥保健、美容化工等領(lǐng)域[3-5]。由于LAB EPS的功能特性和其公認(rèn)的安全(GRAS)特性，近年來(lái)引起廣泛的關(guān)注[6]。

目前已知可以產(chǎn)EPS的LAB主要有：植物乳桿菌(Lactiplantibacillusplantarum)、乳 酸 乳 球 菌(Lactococcuslactis)、乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)、干酪乳桿菌(Lactiplantibacilluscasei)、腸膜明串珠菌(Leuconostocmesenteroides)、羅伊氏乳桿菌(Lactiplantibacillusreuteri) 和融合魏斯氏菌(Weissellaconfuse)等[7-9]。關(guān)于產(chǎn)EPS的LAB已有很多報(bào)道，但是相關(guān)研究主要集中在產(chǎn)EPS LAB 的篩選、EPS 合成機(jī)制的探索、EPS 構(gòu)效關(guān)系等[10]，而有關(guān)EPS的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的相關(guān)研究較少。盡管EPS具有多種優(yōu)良的理化性質(zhì)，但LAB EPS 的產(chǎn)量低，限制了EPS 的大規(guī)模應(yīng)用。因此分離篩選高產(chǎn)EPS 的LAB，優(yōu)化菌株產(chǎn)EPS 的發(fā)酵條件，進(jìn)而提高EPS 的產(chǎn)量可以為工業(yè)化生產(chǎn)EPS節(jié)省時(shí)間和原料成本。大量研究表明，能夠影響乳酸菌產(chǎn)EPS的因素有很多，主要包括底物濃度和培養(yǎng)基的理化條件等[11-12]。WANG 等[13]通過(guò)單因素試驗(yàn)對(duì)檸檬明串珠菌(Leuconostoccitreum)B2產(chǎn)EPS的蔗糖、酵母提取物濃度和pH等進(jìn)行優(yōu)化，得到了(59.33 ± 1.34)g/L 的EPS，是優(yōu)化前的5.93 倍。劉麗娜等[14]對(duì)W.confuseXG-3產(chǎn)EPS的發(fā)酵工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，EPS產(chǎn)量達(dá)到61.03 g/L，相較于優(yōu)化前提高了44.95%。在之前的研究中，課題組從東北各地域的酸菜中分離并確定了一株產(chǎn)EPS 的P.acidilacticiJ1，菌株產(chǎn)生的EPS具有持水性、抗氧化性、益生特性等眾多優(yōu)良的功能。本研究通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)，對(duì)P.acidilacticiJ1產(chǎn)EPS的發(fā)酵條件及培養(yǎng)基成分進(jìn)行優(yōu)化，確定了P.acidilacticiJ1產(chǎn)EPS的最佳發(fā)酵條件，為EPS的工業(yè)應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株P(guān).acidilacticiJ1保藏于黑龍江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 試劑與培養(yǎng)基從天津恒興化學(xué)試劑制造有限公司采購(gòu)苯酚、濃硫酸、無(wú)水乙醇等試驗(yàn)所需試劑，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司采購(gòu)三氯乙酸。檢測(cè)所需試劑全部為分析純。

MRS 培養(yǎng)基：葡萄糖20 g/L、牛肉膏10 g/L、蛋白胨10 g/L、酵母提取物5 g/L、無(wú)水亞硫酸鈉0.1 g/L、硫酸鎂0.2 g/L、硫酸錳0.05 g/L、檸檬酸銨2 g/L、磷酸氫二鉀2 g/L、無(wú)水乙酸鈉5 g/L，吐溫80 1 mL 108℃高壓滅菌20 min，用于供試菌活化及種子液制備。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 菌株活化將-80℃冰箱保藏的P.acidilacticiJ1以2%的接種量接種于MRS液體培養(yǎng)基中。培養(yǎng)過(guò)夜后，在轉(zhuǎn)接兩次MRS液體培養(yǎng)基，活化菌株。

1.2.2 EPS 的提取與測(cè)定將活化的菌株接種至MRS液體培養(yǎng)基中，30℃，150 r/min，培養(yǎng)5 d。以MRS 培養(yǎng)基為對(duì)照組，將菌液稀釋不同倍數(shù)涂布于MRS平板中，過(guò)夜培養(yǎng)后，計(jì)算活菌數(shù)量。將發(fā)酵液12000 r/min離心10 min，取上清液后加入三倍體積的95%乙醇，4℃冰箱中過(guò)夜沉淀EPS[15]。分別配制不同濃度葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，隨后，將1 mL 葡萄糖溶液和200 μL 6%(w/v)的苯酚溶液放入比色管中，再加入1 mL濃硫酸，經(jīng)過(guò)冷卻處理后，測(cè)定OD490。以葡萄糖濃度(μg/mL)與OD490作為橫縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.00472x-0.00857，R2=0.9993，通過(guò)苯酚-硫酸法測(cè)定EPS含量。

1.2.3 培養(yǎng)基成分對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的影響探索培養(yǎng)基組分及含量對(duì)P.acidilacticiJ1 的生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響。將葡萄糖、麥芽糖、果糖、蔗糖和乳糖作為碳源，并考察不同蔗糖濃度對(duì)菌株生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的影響。分別添加不同濃度的酵母浸粉、牛肉膏、蛋白胨和檸檬酸銨為菌株生長(zhǎng)所需的氮源。同時(shí)分別考察K2HPO4、MgSO4、CH3COONa 對(duì)菌株產(chǎn)EPS含量的影響。

1.2.4 培養(yǎng)條件對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的影響以最佳的培養(yǎng)基組成為基礎(chǔ)，分別考察不同培養(yǎng)條件對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和產(chǎn)EPS 的影響。接種量：分別以1、2、3、4、5%的接種量將菌液接種于MRS培養(yǎng)基中，觀察不同接種量對(duì)菌株生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的影響。酸堿值：考察培養(yǎng)基初始pH 4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5對(duì)菌液生長(zhǎng)及EPS 產(chǎn)量的影響。溫度：考察溫度在20、25、30、35、40℃下對(duì)菌液生長(zhǎng)及EPS 產(chǎn)量的影響。搖床轉(zhuǎn)速：探究100、120、140、160、180 r/min的搖床轉(zhuǎn)速對(duì)菌液生長(zhǎng)及EPS產(chǎn)量的影響。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件Origin 2021對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)基組分對(duì)P.acidilactici J1產(chǎn)EPS的影響

2.1.1 碳源和蔗糖添加量對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和EPS 產(chǎn)量的影響碳源是細(xì)菌維持正常生長(zhǎng)及生理代謝過(guò)程中的重要營(yíng)養(yǎng)成分，其種類(lèi)及添加量是細(xì)菌合成EPS過(guò)程中的重要影響因素[16]。本研究選用20 g/L麥芽糖、葡萄糖、果糖、乳糖和蔗糖5 種碳源對(duì)P.acidilacticiJ1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量進(jìn)行差異分析。結(jié)果表明當(dāng)20 g/L 蔗糖作為P.acidilacticiJ1 的碳源時(shí)，菌株的生長(zhǎng)情況和EPS產(chǎn)量顯著優(yōu)于其他碳源（表1）。陶靜等[17]探究了不同碳源（果糖、蔗糖、乳糖、可溶性淀粉）對(duì)保加利亞乳桿菌(Lactiplantibacillusbulgaricus)EPS產(chǎn)量的影響，表明蔗糖是L.bulgaricus產(chǎn)EPS的最佳碳源。蔗糖可以為L(zhǎng).bulgaricus的生長(zhǎng)提供碳源，同時(shí)也是L.bulgaricus合成EPS 的誘導(dǎo)劑，當(dāng)培養(yǎng)基中有蔗糖存在時(shí)，葡聚糖蔗糖酶可以催化蔗糖合成EPS。

表1 碳源對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

蔗糖濃度對(duì)菌株生長(zhǎng)代謝及產(chǎn)EPS的影響如圖1所示。蔗糖濃度為20 g/L時(shí)EPS產(chǎn)量最少。可能是培養(yǎng)基中的碳源含量過(guò)少，未達(dá)到菌株正常生理代謝所需的碳源含量。蔗糖濃度70 g/L時(shí)菌株產(chǎn)EPS的產(chǎn)量達(dá)到最大值(35.72±1.09)g/L。繼續(xù)提高蔗糖濃度，EPS的產(chǎn)量下降，可能是高濃度的蔗糖會(huì)在培養(yǎng)基中產(chǎn)生較大的滲透壓，不利于菌株的正常生長(zhǎng)和EPS 的產(chǎn)生[15]。

2.1.2 氮源對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和EPS 產(chǎn)量的影響氮源可以為微生物的正常生理代謝提供必需的氮元素，包括有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源[18-19]。由表2 可知，牛肉膏是P.acidilacticiJ1產(chǎn)EPS的最適有機(jī)氮源。隨后考察了不同添加量的最適有機(jī)氮源牛肉膏與無(wú)機(jī)氮源檸檬酸銨對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS的影響，結(jié)果如圖2(a)，當(dāng)牛肉膏含量為14 g/L 時(shí)EPS 含量達(dá)到最大值(43.76±1.07)g/L。如圖2(b)，當(dāng)檸檬酸銨添加量在3.5 g/L 時(shí)EPS含量達(dá)到最大值(51.39±2.49)g/L。

圖2 牛肉膏和檸檬酸銨濃度對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

表2 氮源對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

2.1.3 無(wú)機(jī)鹽對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和產(chǎn)EPS 的影響無(wú)機(jī)鹽可以為細(xì)菌生長(zhǎng)和代謝提供必不可少的金屬離子及微量元素，不同的無(wú)機(jī)鹽對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的作用存在差異。磷酸氫二鉀、硫酸鎂和無(wú)水乙酸鈉在相同添加量的情況下對(duì)P.acidilacticiJ1生長(zhǎng)及EPS產(chǎn)量的生長(zhǎng)情況如表3。結(jié)果顯示3 種無(wú)機(jī)鹽對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)代謝具有不同程度的影響。其中無(wú)水乙酸鈉對(duì)細(xì)菌產(chǎn)EPS 的影響最為顯著，表明無(wú)水乙酸鈉是P.acidilacticiJ1合成EPS的關(guān)鍵無(wú)機(jī)鹽。隨后探索了不同濃度的無(wú)機(jī)鹽添加量對(duì)P.acidilacticiJ1生長(zhǎng)及EPS產(chǎn)量的影響，EPS 產(chǎn)量達(dá)到最優(yōu)值分別所需的磷酸氫二鉀、硫酸鎂、無(wú)水乙酸鈉濃度為2 g/L、0.3 g/L、4 g/L（圖3、圖4、圖5）。

圖3 磷酸氫二鉀添加量對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

圖4 硫酸鎂添加量對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

圖5 無(wú)水乙酸鈉添加量對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

2.2 培養(yǎng)條件對(duì)P.acidilactici J1產(chǎn)EPS的影響

2.2.1 接種量對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和產(chǎn)EPS 的影響接種量會(huì)顯著影響細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖速度，接種量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌溶解氧不足，使菌體缺乏必要的營(yíng)養(yǎng)，從而阻礙其代謝產(chǎn)物的形成；反之，接種量過(guò)小則可能導(dǎo)致菌種的繁殖周期縮短，因此確定菌株最適接種量對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)EPS、降低成本具有重要意義。接種量對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)與產(chǎn)EPS影響如圖6所示，接種量在1%時(shí)產(chǎn)EPS 的量最少，為(61.42±2.43)g/L。接種量在4%時(shí)，EPS 產(chǎn)量達(dá)到最大值，為(72.66±2.98)g/L，隨后逐漸減小。接種量過(guò)低，培養(yǎng)基中菌液數(shù)量較少，影響了細(xì)菌的培養(yǎng)時(shí)間，使細(xì)菌達(dá)到對(duì)數(shù)期的時(shí)間增長(zhǎng)。接種量過(guò)高，菌液維持正常生理代謝活動(dòng)所需的營(yíng)養(yǎng)含量增加，但在有限的培養(yǎng)基內(nèi)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限，限制了菌液的生長(zhǎng)代謝并影響了EPS的合成。

2.2.2 pH 對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和產(chǎn)EPS 的影響pH是細(xì)菌產(chǎn)EPS和維持自身生長(zhǎng)代謝過(guò)程中重要的理化指標(biāo)，探索細(xì)菌生長(zhǎng)代謝過(guò)程中的最適pH有利于優(yōu)化菌株產(chǎn)EPS 的含量。不同pH 對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和產(chǎn)EPS 的影響如圖7 所示，在初始pH 5.5 時(shí)，P.acidilacticiJ1的產(chǎn)糖量達(dá)到最大值，為(67.74±2.29)g/L，在初始pH 4.5 時(shí)產(chǎn)EPS 量最少，為(55.19±1.02)g/L。不同初始pH 對(duì)細(xì)菌產(chǎn)EPS 含量的影響呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。推測(cè)過(guò)高或過(guò)低的pH 改變了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的溶解度，降低了P.acidilacticiJ1對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，進(jìn)而影響了菌株產(chǎn)EPS 相關(guān)酶的活性和穩(wěn)定性，改變了P.acidilacticiJ1的產(chǎn)EPS效率[20]。當(dāng)pH 5.5～6.0之間，乳酸菌中葡聚糖蔗糖酶的活性最高，能以蔗糖為底物大量合成EPS。SEESURIYACHAN 等[21]對(duì)融合乳桿菌(Lactiplantibacillusconfuses)TISTR 1498 產(chǎn)EPS 的發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明，當(dāng)碳源為100 g/L 的蔗糖，pH 5.5 時(shí)，產(chǎn)生了最高的EPS 產(chǎn)量38.20 g/L，與本研究結(jié)果一致。

圖7 pH對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

2.2.3 發(fā)酵溫度對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和EPS 產(chǎn)量的影響溫度可以改變營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸、產(chǎn)糖相關(guān)酶的活性以及物質(zhì)的溶解度來(lái)影響糖的代謝速率[22]。不同的發(fā)酵溫度對(duì)P.acidilacticiJ1產(chǎn)EPS的影響如圖8，當(dāng)溫度為20～25℃時(shí)，菌株產(chǎn)EPS的量較少。溫度較低，可能影響了物質(zhì)及微量元素的運(yùn)輸，P.acidilacticiJ1的生長(zhǎng)較為緩慢，影響了菌株產(chǎn)EPS的效率。當(dāng)溫度達(dá)到35℃時(shí)EPS的產(chǎn)量達(dá)到最大值，為(64.94±2.82)g/L。繼續(xù)提高發(fā)酵溫度，菌株的生長(zhǎng)以及產(chǎn)EPS 的效率逐漸下降。相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，EPS 合成的最適溫度普遍低于菌株的最適生長(zhǎng)溫度[23]。唐華英等[24]優(yōu)化假腸膜明串珠菌(Leuconostocpseudomesenteroides)GX-3的培養(yǎng)溫度，結(jié)果表明，在30℃時(shí)EPS 的合成量達(dá)到最大，為(40.27±1.26)g/L。邢瀚文[25]發(fā)現(xiàn)Ln.mesenteroidesDRP105 產(chǎn)EPS 的最適生長(zhǎng)溫度為25℃，EPS 產(chǎn)量高達(dá)(39.08±1.31)g/L。本研究結(jié)果同上述一致，即最適產(chǎn)EPS溫度均低于菌株最適生長(zhǎng)溫度。

圖8 溫度對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

2.2.4 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)和EPS 產(chǎn)量的影響搖床轉(zhuǎn)速可以影響培養(yǎng)液中溶解氧的含量，控制產(chǎn)EPS 相關(guān)酶的活性，進(jìn)而控制EPS 的合成[16]。轉(zhuǎn)速對(duì)P.acidilacticiJ1 生長(zhǎng)及產(chǎn)EPS 的影響如圖9 所示，當(dāng)搖床轉(zhuǎn)速為160 r/min 時(shí)，EPS 含量最高，為(67.52±1.02)g/L，當(dāng)轉(zhuǎn)速為100 r/min 時(shí)，EPS 產(chǎn)量最少，為(57.57±2.11)g/L。當(dāng)培養(yǎng)基轉(zhuǎn)速超過(guò)160 r/min后，EPS的產(chǎn)量逐漸下降。

圖9 不同的搖床轉(zhuǎn)速對(duì)P.acidilactici J1生長(zhǎng)和EPS產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

LAB在功能性食品領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，不僅可以增加食品的感官特性，還能提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[26]。LAB在代謝過(guò)程中產(chǎn)生的EPS具有巨大的應(yīng)用潛力，近年來(lái)大量綜述性文章總結(jié)了LAB EPS的功能及產(chǎn)糖機(jī)理[27-29]。然而EPS 的產(chǎn)量受到多種因素的干擾，產(chǎn)量較低，不符合目前多糖類(lèi)聚合物大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的要求，限制了EPS 的開(kāi)發(fā)和利用，因此提高LAB EPS 的產(chǎn)量是研究的重點(diǎn)。目前關(guān)于EPS 發(fā)酵優(yōu)化的方法主要包括：改變底物濃度的添加量、發(fā)酵條件的變化、調(diào)整細(xì)菌接種量等[30-31]。KATJA 等[32]通過(guò)優(yōu) 化 馬 乳 酒 樣 乳 桿 菌 (Lactiplantibacillus kefiranofaciens)產(chǎn)EPS 的發(fā)酵溫度、攪拌速率以及碳源、氮源、維生素和礦物質(zhì)的添加量等，提高了EPS的產(chǎn)量。FERNANDA 等[33]優(yōu)化Ln.pseudomesenteroides產(chǎn)EPS的發(fā)酵溫度、pH、碳源添加量等，優(yōu)化后EPS的產(chǎn)量提高到53.77 mg/mL。由此可見(jiàn)，環(huán)境因素諸如碳源、氮源、溫度、pH 和無(wú)機(jī)鹽濃度等對(duì)LAB 產(chǎn)EPS進(jìn)程具有重要的影響作用。

P.acidilactici作為一種優(yōu)良的益生菌，具有產(chǎn)酸、調(diào)節(jié)腸道生態(tài)平衡、抑制病原微生物的生長(zhǎng)、增強(qiáng)機(jī)體免疫等功能。除此之外，P.acidilactici產(chǎn)生的EPS 對(duì)食品化工等行業(yè)均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。但是目前對(duì)于P.acidilactici的研究?jī)H局限于產(chǎn)酸、產(chǎn)乳酸片球菌素等代謝產(chǎn)物的研究上，對(duì)于P.acidilactici產(chǎn)EPS 的研究較少。本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)優(yōu)化了影響P.acidilactici產(chǎn)EPS的關(guān)鍵因素。在發(fā)酵過(guò)程中，蔗糖、磷酸氫二鉀、無(wú)水乙酸鈉的添加量對(duì)P.acidilactici產(chǎn)EPS 的影響尤為顯著，可能是金屬離子K+、Na+直接影響菌株葡聚糖蔗糖酶的活性，進(jìn)而影響EPS的合成，而初始溫度、轉(zhuǎn)速對(duì)P.acidilactici產(chǎn)EPS 的影響相對(duì)較小。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，不同濃度的培養(yǎng)基成分對(duì)菌株產(chǎn)EPS 的影響均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，這是因?yàn)楫?dāng)菌液濃度達(dá)到環(huán)境所能承受的最大限度時(shí)，EPS的含量也會(huì)維持在相對(duì)穩(wěn)定或有所降低的水平。胡盼盼[34]研究副干酪乳桿菌(Lactiplantibacillusparacasei)M5L產(chǎn)EPS的條件優(yōu)化中，接種量、發(fā)酵溫度、pH等均呈現(xiàn)先升后降低的趨勢(shì)，與本研究結(jié)果相似。pH不僅影響菌體的生長(zhǎng)，還對(duì)培養(yǎng)基的理化因素具有一定的作用，改變菌體對(duì)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及代謝反應(yīng)中葡聚糖蔗糖酶對(duì)蔗糖的利用。P.acidilactici屬于耐酸性較強(qiáng)的細(xì)菌，但是過(guò)低的pH 仍不利于菌體生長(zhǎng)，當(dāng)培養(yǎng)基中的初始pH 4.5時(shí)，細(xì)菌生長(zhǎng)受到抑制，但對(duì)EPS 的合成影響不大。推測(cè)低pH 環(huán)境下菌株生長(zhǎng)速度緩慢，但是菌液中的糖基轉(zhuǎn)移酶活性較強(qiáng)，不斷利用環(huán)境中的蔗糖來(lái)合成EPS。

本研究通過(guò)單因素試驗(yàn)得到了P.acidilactici產(chǎn)EPS 的最佳培養(yǎng)條件為蔗糖70 g/L，牛肉膏14 g/L，檸檬酸銨3.5 g/L，硫酸鎂0.3 g/L，無(wú)水乙酸鈉4 g/L，磷酸氫二鉀2 g/L，接種量4%，培養(yǎng)溫度35℃，初始pH 5.5，搖床轉(zhuǎn)速160 r/min，EPS 產(chǎn)量為(72.66±0.02)g/L，相較于優(yōu)化前(15.27±0.14)g/L 提高了4.76 倍，優(yōu)化后的產(chǎn)量提升較為明顯。其中，蔗糖的添加量對(duì)P.acidilactici產(chǎn)EPS的影響最大。本研究結(jié)果有助于提高EPS產(chǎn)量，為工業(yè)化生產(chǎn)EPS提供理論基礎(chǔ)，未來(lái)可以通過(guò)響應(yīng)面法來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化P.acidilactici產(chǎn)EPS的發(fā)酵條件。