有机氮源在微生物发酵中的应用分析

有机氮源在微生物发酵中的应用分析

胡乃欢

伊犁川宁生物技术股份有限公司 新疆伊宁市 835000

摘要：目前，经济发展迅速，在生物技术飞速发展下，微生物发酵产品受到人们的广泛喜爱。氮源作为微生物生长的主要营养物质之一，通常分为有机和无机两种，较为常见的有机氮源有蛋白胨、玉米浆、酵母粉等，尤其是酵母类氮源在发酵行业中的应用十分普遍，如乳酸菌发酵、生物防腐剂、透明质酸等等，具有天然无污染等特性，被广大发酵企业认可和使用。

关键词：有机氮源；微生物发酵；应用分析

引言

在生物科技不断发展的过程中，采取有机氮进行微生物发酵的优势也日渐明显，可以更好的生产人们日常所需物品，且经济效益与社会效益、生态效益更好。在实际应用过程中，其具备一定的优势，本文对其特点进行分析，以便进一步针对性发展并应用有机氮，促使整体生产质量的全方位提升。

1常用有机氮和应用途径

1.1　腺嘌呤与蛋白胨

腺嘌呤作为酵母浸粉成分之一，其在肌苷合成的过程中起到了决定性作用。通过添加不同浓度的酵母浸粉，对肌苷会产生不同的影响，在添加浓度为1.6%～1.8%时，最有利于肌苷积累。除了腺嘌呤之外，蛋白胨也是十分常见的氮源，蛋白胨的种类相对较多，不同的部分营养成分存在着不同之处，每一种生物所需的氮源及其量也存在着不同。比如在枯草芽孢杆菌积累肌苷的过程中，采用不一样的蛋白胨，产生的肌苷也有所不同，因此需要选择合适的种类，以产生积极作用。从其本质而言，蛋白胨由䏡、胨、肽、氨基酸等多种物质组成，在水解后才会发挥作用，水解程度不同也会对细胞产生不同作用。一般副干酪乳杆菌对蛋白胨水解程度没有明显要求，但对于部分菌种来说，蛋白胨中多肽的分布、分子量大小对其生长代谢具有一定的影响，还需要结合具体情况进行针对性应用，才可以取得更好的应用效果，规避常见的生产活动问题。值得一提的是，每一种物质彼此之间都具备着相互作用，酵母浸粉、蛋白胨都是微生物生长繁殖的必需品，二者要搭配使用。相较而言，酵母浸粉蛋白分子更小一些，有利于菌体吸收，可促进其生长。而蛋白胨有助于延长微生物生长繁殖周期中的稳定期，让其产物代谢得到提高。

1.2　玉米浆

玉米浆也相对较为常用，但相关行业所利用的数量仅占总产量少部分，在未来发展过程中，其凭借成本低的特点可以进一步扩大应用范围和应用量，降低微生物发酵成本。其应用过程中，有一定的难度，主要体现在不同的工艺、生产季节和运输储存都可能会对后续的微生物发酵带来影响。在大肠杆菌发酵积累乳酸的过程中，将无机盐换为以玉米浆为主的培养基之后，乳酸积累量明显提升，有助于提升整体的有效应用，促使其生产效率的提高。

2微生物在食品加工的作用

利用微生物进行食品加工，是基于微生物内部会分泌一种酶，这种酶会产生分解细胞壁的作用，从而让食物内部的结构发生改变，因此经过发酵作用后的馒头会在口感和手感上变得松软好吃，而且也会增加馒头的营业价值含量。酵母本身就含有大量人体内所需的多种矿物质和维生素等成分，有研究发现，通过发酵后的食物是蛋白质最优质的选择，也是最能补充人类所需蛋白质的最好方法，发酵过程会将碳水化合物从食品本身中进行一定消耗，从而更好降低食物所含脂肪的含量。根据研究数据表明，2斤酵母蕴含的蛋白质含量不低于10斤米、5斤肉所含的量。因此，这说明馒头、面制品所含的蛋白质是油条和面条所含蛋白质的两倍多，是绿色健康的食品种类。而且，采用发酵的食品在运转的过程中，微生物会产生动植物本身都不具备的维生素，加上酵母有抗氧化的特性，在一定程度上有着解毒功效，对肝脏有强大的保护作用。比如晒、硌等元素就有着抗衰老、加强免疫等功效。因此，食品通过发酵后更适宜消化能力弱和肠胃功能不好的人食用。发酵后的食品在吸收上更快，人体内部消化上更快捷，便于食品内部蕴含的能量爆发，同时释放出更多利于人体吸收的物质，这也是人类吃早餐更喜欢面包、馒头、包子等食品的原因。

3酵母类有机氮源在发酵中的应用

3.1　在透明质酸生产中的应用

该物质的发酵菌种以兽疫链球菌、马疫链球菌为主。以后者为例，其TCA循环（三羧酸循环）不够完善，在代谢期间无法合成必需氨基酸、核苷酸等物质，对营养要求较为严格，需要可提供多样化生长因子的有机氮源。酵母浸膏因带有大量多肽、维生素等物质，在透明质酸发酵中应用广泛。大量研究表明，与蛋白胨、玉米浆相比，以酵母浸膏为氮源可促进菌株的良好生长、提高产量，使产品分子量增加，且发酵液后期处理成本投入较少。采用遗传算法对利用马疫链球菌生产透明质酸的培养基进行分析，以40个实验样本完成培养基成分的选择，在优化完毕后，培养基内氮源组合分别为：酵母浸膏、牛肉膏、蛋白胨，三者的含量分别为5.2?g/L、9.8?g/L与?8.4?g/L；根据实验结果可知，当牛肉膏与酵母膏的比例为1∶1时，兽疫链球菌发酵生成的透明质酸达到理想状态。通过该物质营养条件研究还可得出，在利用复合氮源时，酵母浸粉与牛肉膏比例为2∶1时，透明质酸中菌体含量与产量达到最大值。

3.2　生物防腐剂

酵母有机氮源在生物防腐剂中的典型应用包括两种，①乳酸链球菌素的生产。该物质是由乳酸链球菌生成的多肽物质，包括34个氨基酸残基，具有安全环保、无毒无害等特点，适用于食品防腐。采用响应面法对乳酸链球菌素的培养基进行优化，得出培养基中的最佳氮源为混合氮源，包括蛋白胨、牛肉膏、酵母粉等，最佳浓度为10、5?g/L与9?g/L，此时效价为最佳状态，为1?440?IU/mL；②纳他霉素的生产。该物质产生的菌褐黄孢链霉素对氮源提出了较高的要求。在以往研究中，重点对不同氮源、碳源与培养基起始pH值对高产菌株产量的影响进行分析。在实验中，酵母提取物对纳他霉素产生较大影响，最好以大豆蛋白胨作为氮源，采用正交实验明确菌株高产纳他霉素培养基的配方，即3%的玉米淀粉、2%的大豆蛋白胨与葡萄糖、0.5%的酵母浸出物。实验研究还表明，在纳他霉素发酵阶段使用复合氮源，可以酵母提取物为速效氮源，剩余有机氮源可作为迟效氮源使用，再根据特定比例复合，便可事半功倍。

3.3　乳酸菌发酵

乳酸菌是发酵糖类中的主要产物总称，包括革兰氏染色阳性细菌、无芽孢细菌等等。乳酸菌作为化能异养微生物，大部分乳酸菌生长对营养条件要求严格，酵母提取物中带有维生素、多肽、核苷酸等等，可当作发酵培养基的主要内容。在以往的研究中，采用响应面法对嗜酸乳杆菌增殖培养基进行优化，以氮源为酵母浸粉，加入量为8.657%，利用优化过的培养基，细胞密度为16.57×?109?cfu/mL，与以往MRS培养基相比，活菌率提升了20%左右，节约成本30%左右。在使用固态法进行白酒发酵时，乳酸菌可起到促进美拉德反应的作用，有助于酿酒发酵，维护与保障酿酒微生态环境。通过正交实验，对干酪乳杆菌培养基进行改善，使最佳培养基中的有机氮源得以明确，即牛肉膏、酪蛋白胨与酵母膏，其添加量分别为1.2%、0.7%与0.5%。

3.4　抗生素

酵母有机氮源还可应用于抗生素发酵中，最具代表性的有两种。①土霉素，其属于四环素类型的抗生素，可治疗立克次体病症，如支原体感染、斑疹伤害等等。据调查，选取浓度为0.15%的酵母精粉替代浓度为0.5%的酵母粉，将其应用到土霉素发酵中，可使发酵效价提升4.5%～17.8%，起到明显的增产效果。②阿维菌素。该物质主要由一组大环内酯类化合物构成，适用于杀虫、杀螨。实验表明，利用生物氮素替代酵母粉进行研究，随着替代比例的不断增加，摇瓶效价逐渐降低，且pH值也随之降低。由此可见，酵母粉作为氮源物质在阿维菌素发酵中的作用不容忽视。

结语

当前，微生物在食品发酵应用越来越广泛，从豆类、酒类、茶类等食品发酵中不断革新技术，从液态发酵技术逐步走向固态发酵技术。技术革新和优化的趋势更加明显，未来会注重研究固态在食品发酵中的更多作用。但是，因微生物发酵本身具有一定风险性，也会逐步探究出微生物在食品发酵中正确的使用方法，在生物防治机制方面探索出新的道路。让微生物在食品领域做出更大贡献，更好为人类服务。

参考文献

[1]王雨洁.传统发酵食品的安全性以及微生物纯种分离技术在传统食品中的应用前景[J].现代食品,2020(20):89-91.