酵母类有机氮源在发酵中的具体运用

　　摘    要：　在发酵企业发展中，酵母类有机氮源的开发是酵母开发应用的重要内容。有机氮源中蕴含丰富的维生素与矿物质，可为微生物发酵种子培养提供充足养分，在各类发酵行业中得到广泛应用。对此，本文介绍了典型的有机氮源，如蛋白胨、酵母粉、玉米浆等，并以酵母氮源为例，对其在微生物发酵中的应用方法与效果进行研究。

　　关键词：　有机氮源; 微生物发酵; 应用效果;

　　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。

　　1 、有机氮源的主要类型

　　1.1 、蛋白胨

　　此种氮源的类型众多，各类蛋白胨中含有的营养成分不尽相同，且微生物所需营养源也有所区别，为特定菌种寻找最佳蛋白胨以满足细胞生长需求十分关键。蛋白胨的主要构成为多种氨基酸与多肽，制作原料以肉、明胶、酪素为主，可借助生物技术将原料水解后浓缩为粉末状，颜色为浅黄色。根据来源不同，可将其分为动物型、植物型、微生物型3种。其中，动物型包括肉胨、骨胨等，大豆蛋白胨属于植物型代表，内含丰富的营养物质，可为细胞生长提供充足供给，在微生物发酵、医药行业、科研领域中得以普及。因不同生物体生长所需的营养物有所区别，每种蛋白胨内的营养物质也不尽相同，如何科学利用蛋白胨有待深入研究[1]。
 

　　1.2、 酵母粉

　　酵母粉类型有两种，即天然酵母与酵母浸粉，前者由多种酵母菌自然繁殖产生，酵母菌附着在谷物、花朵、果实上，其营养物主要由附着物决定，属于绿色、无污染的营养源；后者是由人工制作而成，在特定条件下，将面包酵母自溶或采用酶法破壁，使蛋白质等营养物质充分释放和降解，最终通过干燥、浓缩等变成粉末状，有助于吸收和使用。

　　1.3 、玉米浆

　　与其他有机氮源相比，玉米浆在成本方面具有较大优势，其主要是利用湿磨法生产玉米淀粉时的副产物，内含糖类、氨基酸、多肽等营养物质，内部维生素、氨基酸、生长因子的含量均超过酵母浸出物，不但有助于菌体生长，还可促进发酵产酸与糖酸转化率的提升。

　　2 、酵母类有机氮源在发酵中的应用

　　2.1 、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[2]。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。

　　2.2 、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[3]，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。

　　2.3、 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[4]。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%。

　　2.4、 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[5]。

　　3 、结论

　　综上所述，当前有机氮源发展速度较快，在微生物培养中人们常常按照特定比例将多种氮源加入培养基中，以促进微生物健康生长。但是，复合单元的添加配比应通过实验不断摸索，合理选择有机氮源与配比，避免因营养缺乏导致微生物生长受限造成的有机氮源浪费。同时，还应深入挖掘有机氮源的组分与发酵作用机制，为后续有机氮源的合理高效利用打下良好基础。

　　参考文献

　　[1]杜丽红,郝亚男,陈宁,等.有机氮源及其在微生物发酵中的应用[J].发酵科技通讯,2019,48(1):6-9.
　　[2]汪伟,蔡海波,谭文松.pH调控方式和温度对透明质酸发酵过程的影响[J].现代食品科技,2019,35(8):207-213.
　　[3]周志江.生物防腐剂及其在食品防腐中的应用[J].保鲜与加工,2015,15(1):1-8.
　　[4]冯美琴,栾晓旭,孙健.3株发酵香肠源乳酸菌体外功能特性的比较[J].食品科学,2020,41(24):39-45.
　　[5]张术臻.优质氮源——药媒在抗生素发酵行业中的应用[J].世界农药,2019,31(z2):22-23.