新芝冻干带你一探菌种活力

作者：新芝生物　发布日期：2023-08-14

今日给大家分享一篇关于冻干工艺对于益生菌活力影响的文章。益生菌具有极大的开发应用价值，其中乳酸菌是典型的代表。高效保存菌体活力有利于后续生产一直是困扰工业界的难题。目前国内外研究表明乳酸杆菌在不利环境下会产生生理应激反应，处于压力条件下菌体内部的蛋白质发生变化，以增强其适应性。

为探究冻干工艺对于菌种内部分子机制的变化，作者采用蛋白质组学技术，通过对于菌体冻干前后内部蛋白质的变化观测，来分析冷冻干燥工艺对菌体存活的影响，为其工业化生产提供理论依据。作者设定培养温度分别为32.5℃与37℃，对副干酪乳杆菌PC-01高密度发酵并冷冻干燥。取冻干前与冻干后的样品，利用TMT技术测定蛋白质含量，对鉴定出的差异蛋白进行KEGG功能注释与富集分析，研究蛋白的差异表达对两个试验组菌体存活的影响。

结果分析

①不同温度对冻干前后菌种活性的影响具有差异。通过对32.5℃和37℃实验组冻干前后菌体活细胞数的检测，发现冻干前、后32.5℃试验组的活菌数均显著高于37℃试验组。说明32.5℃更适合作为冻干前培养温度。

②对鉴定出的差异蛋白进行KEGG通路注释与富集分析，结果表明，32.5℃试验组中上调差异蛋白显著富集于碳水化合物代谢通路与膜运输通路，在菌株生长繁殖过程中，存在一些具有代表性的蛋白质，如ECF转运体S组分、金属ABC转运蛋白ATP结合蛋白和NADH过氧化物酶。这些蛋白质对于菌株的生存至关重要。其中ECF转运体S组分、金属ABC转运蛋白ATP结合蛋白的功能均与膜运输有关且结合的底物为金属离子，通过运输膜两侧的金属离子来维持渗透压平衡，从而维持细胞结构稳定。另外，NADH过氧化物酶在细胞内分解氧化毒性物质、抵抗氧化应激方面发挥着重要作用。

由此可得出，当副干酪乳杆菌 PC-01 处于对自身不利的环境中时，其内部蛋白质会立即作出反应，通过细胞代谢和抵抗外界环境来形成防御机制，从而减少外界环境对菌种活性的损害。

③经过综合分析两个试验组的冻干前后差异显著的蛋白，发现在35℃试验组中，一些关键蛋白在冻干后的表达量明显高于冻干前，且整体表达量也高于37℃试验组。例如醛酮还原酶蛋白，其作用的底物范围非常广泛，包括糖类、脂肪醛等，还可以利用辅酶参与羰基还原、碳碳双键还原、内酯还原和半缩醛氧化反应，同时也可参与不饱和脂肪酸的合成和代谢。研究表明高比例的不饱和脂肪酸可以更好地维持菌株冻干后的细胞膜流动性和完整性。根据推测，35℃试验组中醛酮还原酶的表达量提高，导致菌株不饱和脂肪酸的含量增加，增强了细胞膜的韧性，使其更具流动性，从而提高了菌体细胞的抗冷冻性。这可能是32.5℃试验组比37℃试验组更具活性的原因之一。

总结

32.5℃是最适合冻干前后培养的温度，冻干前后蛋白量多，且差异化大。当副干酪乳杆菌 PC-01处于对自身不利的环境中时，其内部蛋白分子会立刻从细胞代谢及抵抗外界环境这两方面作出反应，形成防御机制，从而减弱外界环境对菌种活性的损害程度。关键蛋白表达上调使菌株不饱和脂肪酸的量增加，从而增强细胞膜的韧劲并可更好地维持细胞膜流动性，由此增大了菌体细胞的抗冷冻性。

正如前文所提到的，冷冻干燥对菌体活力的保持有着重要的影响。冻干机作为无菌生物制剂的关键设备，其各项性能指标与冻干产品的质量密切相关。因此，使用适当的仪器和正确的工艺能够帮助企业提高菌体的保存活力，并提升后续生产效率。新芝多年深耕真空冷冻干燥领域，能够为各位用户提供合适的产品和解决方案。

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