L.bulgaricus高密度培养过程中甜菜碱类相容性溶质转运调控机制

高密度培养是乳酸菌发酵剂实现高效生产的必然趋势。然而高密度培养过程中，乳酸菌生长环境渗透压不断改变，使得其难于适应这种环境，而无法继续生长，尤其对于保加利亚乳杆菌，菌数很难达到10^9 CFU/g 以上。因此对乳酸菌高密度培养过程中，调节菌体转运合成抗渗保护剂的机制进行研究，对实现乳酸菌高密度培养具有重要意义。本课题组研究发现甜菜碱类相容性溶质，可使L. bulgaricus耐受高渗条件，菌数得到一定增长。在此基础上，本项目拟采用同位素标记方式，对高密度培养过程中L. bulgaricus转运甜菜碱的时期和细胞内甜菜碱的含量与细菌增殖关系进行研究；利用2-D电泳技术找到调控甜菜碱在细胞内转运的关键蛋白，从而通过对L. bulgaricus高密度培养过程中细胞内转运甜菜碱的调控，建立L. bulgaricus高生物量培养的模型，为L. bulgaricus的大规模生产和应用奠定理论基础。

L. bulgaricus在高密度培养过程中菌数很难达到10^9 CFU/g 以上，而L. bulgaricus的高活菌数是乳酸菌发酵剂高效生产不断追求的目标。然而在恒定ｐＨ的高密度培养过程中，随着乳酸菌生长环境渗透压不断增高，菌体生长受到抑制甚至死亡。因此对高渗环境下，乳酸菌抗渗保护剂的转运合成机制进行研究，对实现乳酸菌高密度培养具有重要意义。本课题组以前期研究确定的甜菜碱类相容性溶质为研究对象，利用生物信息学分析了菌体在高渗条件下生长状况及渗透压变化，确定了保护菌体抗渗透胁迫的最佳转运甜菜碱条件；利用Waters ACQUITY UPLC H-Class对不同条件下转运到菌体细胞内甜菜碱量与活菌数量关系进行分析，建立了菌体抗渗透胁迫最佳外源甜菜碱添加条件及菌体培养条件；利用2-D电泳技术及氨基酸分析仪对比了胁迫与非胁迫菌体蛋白差异，确定了差异蛋白及氨基酸；利用差异对比实验，筛选获得脯氨酸、甲硫氨酸、组氨酸、赖氨酸与甜菜碱具有胁同增菌抗渗透压能力,为乳酸菌高密度培养基的发酵条件提供依据。从自我诱导、外源诱导，转运条件等角度建立了L. bulgaricus高生物量培养的模型，为L. bulgaricus的大规模生产和应用奠定理论基础。