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研究人员针对乳酸片球菌 292 生产成本高和保存难问题，开发培养基和保存策略，助力其大规模应用。
在微生物的奇妙世界里，乳酸菌（Lactic Acid Bacteria，LAB）就像一群隐藏的 “小英雄”，广泛分布在大自然中。它们虽然个头微小，却有着巨大的能量，可以将碳水化合物发酵成乳酸（Lactic Acid，LA） 。乳酸菌在食品工业中是 “调味大师”，不仅能提升食物的营养价值，还能赋予独特风味；在水产养殖领域，它又化身为 “健康卫士”，可以对抗肠道病原体，增强水生生物的免疫力；在医学领域，更是展现出对抗癌细胞和临床病原体的潜力。而乳酸作为乳酸菌的重要代谢产物，用途极为广泛，从化妆品到食品，从制药到农业，都有它的身影。特别是在环保意识日益增强的今天，可生物降解的聚乳酸材料成为石油基塑料的绿色替代品，这使得乳酸产业的需求持续增长。
然而，目前乳酸的生产成本较高，限制了其在生物技术和工业领域的广泛应用。对于具有显著益生菌潜力的乳酸片球菌 292（Lactiplantibacillus pentosus 292）而言，大规模生产同样面临着高成本和保存困难的挑战。为了解决这些问题，海南大学的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《BMC Microbiology》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是培养基筛选与优化实验，通过对比多种培养基，研究不同碳源、氮源、无机盐、pH、温度和接种量等因素对乳酸片球菌 292 生长和产乳酸能力的影响；接着进行大规模发酵实验，在 200-L 发酵罐中开展发酵，并监测发酵过程中各项指标的变化；最后利用温度加速实验来预测发酵液的储存期。
研究结果如下：
- 培养基和培养条件的优化：研究人员测试了五种培养基，发现 MRS 培养基最适合乳酸片球菌 292 的生长。随后，以 MRS 培养基为基础，研究了多种因素对菌株生长和产乳酸能力的影响。结果表明，乳糖、红糖和葡萄糖等碳源，酵母粉和酵母提取物等氮源，以及 K2HPO4等无机盐对菌株生长和产乳酸较为有利。此外，菌株在 30 - 35°C、pH 6.5 - 7.5 的环境下生长和产乳酸能力较高。通过正交试验，确定了相对优化的发酵培养基和条件，在此条件下，发酵 24 小时后，菌株生物量增加了 40.33%（OD600达到 1.35），乳酸产量提高了 83.48%（达到 16.24 g/L）。
- 大规模发酵和动力学模型：在优化的培养条件下进行中试发酵试验，监测发酵过程中生物量、干重、还原糖、总糖、总蛋白和乳酸的变化。结果显示，菌株在发酵初期处于延迟期，8 - 24 小时进入对数生长期，此时底物消耗和产物生成达到高峰。研究人员还建立了细菌生长、底物消耗和产物生成的发酵动力学模型，这些模型能较好地拟合实验数据，有助于了解发酵过程，为生产策略的制定提供依据。
- 储存策略和储存期预测：研究人员选择糖蜜来研究其对发酵液生长和保存的影响。结果发现，向发酵液中添加 1 - 3% 的糖蜜能在 72 小时内保持较高的细菌活性和较低的 pH 值，从而延长发酵液的储存期。通过温度加速实验预测，发酵液在 4°C 下可保存约 36 天，25°C 下可保存 16 天。
研究结论和讨论部分指出，该研究开发了一种适合乳酸片球菌 292 大规模生产的培养基，显著提高了乳酸产量，同时构建了大规模发酵动力学模型，为生产策略的制定提供了参考。此外，添加 1 - 3% 糖蜜作为防腐剂的储存策略有效延长了发酵液的储存期。这些成果为乳酸片球菌 292 在乳酸菌制剂及其产品的大规模生产中的工业应用奠定了基础，有望推动乳酸菌在水产养殖等领域的广泛应用，对降低乳酸生产成本、促进相关产业发展具有重要意义。
