凍干機(jī)探尋菌種內(nèi)部分子機(jī)制變化

　　今日給大家分享一篇關(guān)于凍干工藝對(duì)于益生菌活力影響的文章。益生菌具有極大的開發(fā)應(yīng)用價(jià)值，其中乳酸菌是典型的代表。高效保存菌體活力有利于后續(xù)生產(chǎn)一直是困擾工業(yè)界的難題。目前國內(nèi)外研究表明乳酸桿菌在不利環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生生理應(yīng)激反應(yīng)，處于壓力條件下菌體內(nèi)部的蛋白質(zhì)發(fā)生變化，以增強(qiáng)其適應(yīng)性。

　　為探究?jī)龈晒に噷?duì)于菌種內(nèi)部分子機(jī)制的變化，作者采用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，通過對(duì)于菌體凍干前后內(nèi)部蛋白質(zhì)的變化觀測(cè)，來分析冷凍干燥工藝對(duì)菌體存活的影響，為其工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。作者設(shè)定培養(yǎng)溫度分別為32.5℃與37℃，對(duì)副干酪乳桿菌PC-01高密度發(fā)酵并冷凍干燥。取凍干前與凍干后的樣品，利用TMT技術(shù)測(cè)定蛋白質(zhì)含量，對(duì)鑒定出的差異蛋白進(jìn)行KEGG功能注釋與富集分析，研究蛋白的差異表達(dá)對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)組菌體存活的影響。

結(jié)果分析

　　①不同溫度對(duì)凍干前后菌種活性的影響具有差異。通過對(duì)32.5℃和37℃實(shí)驗(yàn)組凍干前后菌體活細(xì)胞數(shù)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)凍干前、后32.5℃試驗(yàn)組的活菌數(shù)均顯著高于37℃試驗(yàn)組。說明32.5℃更適合作為凍干前培養(yǎng)溫度。

　?、趯?duì)鑒定出的差異蛋白進(jìn)行KEGG通路注釋與富集分析，結(jié)果表明，32.5℃試驗(yàn)組中上調(diào)差異蛋白顯著富集于碳水化合物代謝通路與膜運(yùn)輸通路，在菌株生長(zhǎng)繁殖過程中，存在一些具有代表性的蛋白質(zhì)，如ECF轉(zhuǎn)運(yùn)體S組分、金屬ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合蛋白和NADH過氧化物酶。這些蛋白質(zhì)對(duì)于菌株的生存至關(guān)重要。其中ECF轉(zhuǎn)運(yùn)體S組分、金屬ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ATP結(jié)合蛋白的功能均與膜運(yùn)輸有關(guān)且結(jié)合的底物為金屬離子，通過運(yùn)輸膜兩側(cè)的金屬離子來維持滲透壓平衡，從而維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。另外，NADH過氧化物酶在細(xì)胞內(nèi)分解氧化毒性物質(zhì)、抵抗氧化應(yīng)激方面發(fā)揮著重要作用。

　　由此可得出，當(dāng)副干酪乳桿菌 PC-01 處于對(duì)自身不利的環(huán)境中時(shí)，其內(nèi)部蛋白質(zhì)會(huì)立即作出反應(yīng)，通過細(xì)胞代謝和抵抗外界環(huán)境來形成防御機(jī)制，從而減少外界環(huán)境對(duì)菌種活性的損害。

　?、劢?jīng)過綜合分析兩個(gè)試驗(yàn)組的凍干前后差異顯著的蛋白，發(fā)現(xiàn)在35℃試驗(yàn)組中，一些關(guān)鍵蛋白在凍干后的表達(dá)量明顯高于凍干前，且整體表達(dá)量也高于37℃試驗(yàn)組。例如醛酮還原酶蛋白，其作用的底物范圍非常廣泛，包括糖類、脂肪醛等，還可以利用輔酶參與羰基還原、碳碳雙鍵還原、內(nèi)酯還原和半縮醛氧化反應(yīng)，同時(shí)也可參與不飽和脂肪酸的合成和代謝。研究表明高比例的不飽和脂肪酸可以更好地維持菌株凍干后的細(xì)胞膜流動(dòng)性和完整性。根據(jù)推測(cè)，35℃試驗(yàn)組中醛酮還原酶的表達(dá)量提高，導(dǎo)致菌株不飽和脂肪酸的含量增加，增強(qiáng)了細(xì)胞膜的韌性，使其更具流動(dòng)性，從而提高了菌體細(xì)胞的抗冷凍性。這可能是32.5℃試驗(yàn)組比37℃試驗(yàn)組更具活性的原因之一。

總結(jié)

　　32.5℃是最適合凍干前后培養(yǎng)的溫度，凍干前后蛋白量多，且差異化大。當(dāng)副干酪乳桿菌 PC-01處于對(duì)自身不利的環(huán)境中時(shí)，其內(nèi)部蛋白分子會(huì)立刻從細(xì)胞代謝及抵抗外界環(huán)境這兩方面作出反應(yīng)，形成防御機(jī)制，從而減弱外界環(huán)境對(duì)菌種活性的損害程度。關(guān)鍵蛋白表達(dá)上調(diào)使菌株不飽和脂肪酸的量增加，從而增強(qiáng)細(xì)胞膜的韌勁并可更好地維持細(xì)胞膜流動(dòng)性，由此增大了菌體細(xì)胞的抗冷凍性。

　　正如前文所提到的，冷凍干燥對(duì)菌體活力的保持有著重要的影響。凍干機(jī)作為無菌生物制劑的關(guān)鍵設(shè)備，其各項(xiàng)性能指標(biāo)與凍干產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)。因此，使用適當(dāng)?shù)膬x器和正確的工藝能夠幫助企業(yè)提高菌體的保存活力，并提升后續(xù)生產(chǎn)效率。新芝多年深耕真空冷凍干燥領(lǐng)域，能夠?yàn)楦魑挥脩籼峁┖线m的產(chǎn)品和解決方案。

鐘罩型壓蓋式凍干機(jī)

　　SCIENTZ-18N冷凍干燥機(jī)是SCIENTZ-N系列冷凍干燥機(jī)中凍干面積最大、捕水能力最強(qiáng)、冷阱尺寸最大的機(jī)型，它在保持結(jié)構(gòu)緊湊的同時(shí)，兼顧性能。采用先進(jìn)的進(jìn)口壓縮機(jī)，功能強(qiáng)大，可提供高度自動(dòng)化的高品質(zhì)冷凍干燥環(huán)境（常規(guī)空載-56℃，可選配-80℃壓縮機(jī)，捕水容量6kg），是中小型實(shí)驗(yàn)室完成較大批量，多品種物料凍干的理想選擇。

性能特點(diǎn)

整體性能 結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大

制冷系統(tǒng) 制冷迅速，清晰可見

控制系統(tǒng) 智能控制，真彩顯示

干燥室 透明密封，防腐可靠

真空系統(tǒng) 真空可控，智能保護(hù)

T型架型冷凍干燥機(jī)

　　SCIENTZ-25TK T型架型冷凍干燥機(jī)標(biāo)配24只橡膠密封閥，可掛廣口瓶24只、或茄型瓶24只，并采用了獨(dú)立的物料管道，最大程度降低物料的相互交叉污染風(fēng)險(xiǎn)。緊湊的儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效節(jié)省寶貴的實(shí)驗(yàn)室空間。本機(jī)采用先進(jìn)的進(jìn)口壓縮機(jī)，功能強(qiáng)大，可提供高度自動(dòng)化的高品質(zhì)冷凍干燥環(huán)境(常規(guī)空載-56℃，可選配-80℃壓縮機(jī))，適用于對(duì)細(xì)菌、真菌、多肽樣品、微生物菌種的保藏等樣品的處理。

性能特點(diǎn)

整體性能 結(jié)構(gòu)緊湊，功能強(qiáng)大

制冷系統(tǒng) 制冷迅速，清晰可見

控制系統(tǒng) 智能控制，真彩顯示

干燥室 透明密封，防腐可靠

真空系統(tǒng) 真空可控，智能保護(hù)