副干酪乳杆菌DTA-83培养基优化及其生物防腐剂对肉制品保质期的提升机制研究

【编辑推荐】本研究针对化学防腐剂引发的健康隐患，通过优化MRS培养基关键成分（葡萄糖/酵母提取物/磷酸氢二钾等），开发出副干酪乳杆菌DTA-83高效生物防腐剂。实验采用部分因子设计与中心复合旋转设计，证实优化培养基可使真空包装肉制品（香肠/培根/火腿）保质期显著延长，并与冷藏产生协同效应，为天然食品防腐提供新方案。

　　

在食品工业中，化学防腐剂如乳酸盐、山梨酸盐和亚硝酸盐的长期使用引发公众对健康的担忧。研究表明，这些化合物可能破坏肠道菌群平衡，与炎症性肠病、代谢综合征甚至神经系统疾病存在关联。与此同时，消费者对"清洁标签"的需求日益增长，促使科研人员寻找天然替代方案。乳酸菌产生的有机酸和细菌素等次级代谢产物虽具有防腐潜力，但传统分离纯化工艺导致成本高昂，制约其产业化应用。

研究人员创新性地提出直接使用发酵液作为生物防腐剂的策略，但面临两大挑战：未优化的培养基残留营养可能促进杂菌生长；现有MRS培养基并非为特定菌株代谢需求设计。针对这些问题，研究团队以副干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus paracasei）DTA-83为研究对象，通过系统优化培养基成分，开发出能显著提升肉制品保质期的生物防腐剂。

研究采用多阶段实验设计：首先通过部分因子设计筛选出影响菌体生物量（biomass production）和培养基酸化（acidification）的关键成分；继而采用中心复合旋转设计（central composite rotatable design）确定最佳配比；最终利用MicroLab_ShelfLife微生物生长预测系统评估生物防腐剂对工业级真空包装肉制品（熟香肠、培根、切片熟火腿）的保鲜效果。

【微生物收集与接种准备】

研究选用已完成全基因组测序（NCBI登录号QRBH00000000）的DTA-83菌株，通过建立菌体生物量与吸光度的标准曲线实现快速定量，为后续培养基优化建立可靠检测基础。

【培养基优化结果】

葡萄糖、酵母提取物和磷酸氢二钾对菌体生长和酸化均具有决定性作用，而蛋白胨和乙酸钠主要促进生物量积累，柠檬酸三铵则特异性影响酸化过程。值得注意的是，硫酸镁对两个指标均无显著影响。这种营养需求的差异性表明，菌株在生长阶段和产酸阶段需要不同的培养基组成。

【生物防腐剂应用验证】

在4°C贮藏条件下，优化培养基产生的生物防腐剂使肉制品保质期延长幅度显著高于传统MRS培养基组。特别在熟火腿中，与未处理对照组相比，腐败微生物生长延迟达5-7天，证明残留营养物质的减少有效抑制了杂菌繁殖。

【结论与意义】

该研究首次阐明副干酪乳杆菌DTA-83在生物量积累与产酸代谢过程中存在差异化的营养需求，提出"双阶段培养基"创新概念：接种阶段侧重生物量积累的富营养培养基，而生物防腐剂生产阶段则采用优化后的精准营养配方。这种策略不仅提升防腐效果，还降低生产成本，为天然食品防腐系统产业化提供新思路。研究结果发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》，相关技术已申请巴西专利（BR 10 2024 022575 9）。

研究同时指出，未来可将该优化方法拓展至植物发酵提取物等复杂基质，为开发新型生物防腐剂开辟更广阔途径。这种"从实验室到餐桌"的全链条研究，完美诠释了如何通过微生物学基础研究解决食品工业的实际难题。