甘露醇是一种天然存在于微生物和植物中的6碳糖醇，由于其低升糖指数和低卡路里值，甘露醇作为替代甜味剂（如蔗糖和果糖）而受到越来越多的关注。甘露醇的致龋性较低，在人体肠道中吸收缓慢，因此不会显著增加血糖水平。因此，甘露醇是糖尿病患者和饮食中的理想甜味剂。

甘露醇可以通过3种不同的方式从蔗糖中生产，第一种是化学合成，第二种是酶还原法，第三种是微生物发酵法。考虑到前两者各自存在一些缺点，微生物发酵似乎是最有前途的甘露醇生产方法。为此推荐本篇文章与大家一起学习，希望能对大家有所帮助。

内容

1.摘要

从泡菜中分离出2种产生甘露醇的乳酸菌，鉴定为肠系膜明串珠菌SKP 88和嗜柠檬酸明串珠菌SKP 92。两种菌株在25-30℃、初始pH值为6-8、3%和较低的氯化钠浓度下均生长良好。这两种分离物在含有果糖和葡萄糖的MRS肉汤上培养时，都能有效地将果糖转化为甘露醇。以葡萄糖作为碳源，以果糖作为甘露醇的前体，含3%果糖和2%葡萄糖的MRS肉汤中甘露醇产量最高。使用每种分离物作为发酵剂进行果汁发酵，随着发酵的进行，观察到pH值降低，可滴定酸度和活菌数增加，肠系膜明串珠菌SKP 88对甘露醇的转化能力优于嗜柠檬酸明串珠菌SKP 92，酸奶发酵也显示出类似的模式，这些结果表明，这两种菌株都可以作为果糖含量降低的健康发酵食品的发酵剂。

2. 结果与讨论

泡菜中产甘露醇的乳酸菌的分离：

    从发酵食品中共获得500个LAB分离株，通过TLC分析，从泡菜中分离出的两种分离株SKP 88和SKP 92显示出从果糖中高效地生产甘露醇（图1）。16S rRNA基因测序鉴定出SKP 88为肠系膜明串珠菌，SKP 92为嗜柠檬酸明串珠菌。

SKP 88和SKP 92的生长特性：

SKP 88和 SKP 92在不同条件下培养72 h（图2).两种菌株在25°C和30°C下生长迅速，在4°C、15°C和37°C下生长缓慢，在45°C时不生长。 最佳生长温度为25°C和30°C，细胞数最高（OD600= 1.4 - 1.5）在24h内达到。两种菌株在初始pH值为6.0和7.0时均表现出最佳生长，而在较低pH值下生长迟缓。SKP 92生长缓慢，但SKP 88 在 pH 4.0下不生长。两种菌株在3%和较低的NaCl浓度下生长良好。

生产甘露醇分离物的抗逆性：

生物体在低pH环境下生存的能力是作为益生菌的一个重要要求。SKP 88在30℃下暴露于pH 4.0和pH 3.0 中2h后，分别显示出高于50%和低于20%的存活率，SKP 92在pH 3.0和pH 4.0时的存活率均高于50%。当在30℃下暴露于pH 2.0 中2h后，两种菌株的存活率均下降至0%，但SKP 92的存活率优于SKP 88。（表1）

在30°C下暴露于0.3%胆盐2h后，SKP 88和SKP 92的存活率分别为31.48%和61.61%。当两株菌株首先暴露于pH 3.0 中2h，再暴露于0.3%胆盐2h后，SKP 88和SKP 92的存活率分别进一步下降到9.27%和55.77%（表2）。这些结果表明，SKP 92可作为益生菌。

甘露醇产量依据糖含量：

MRS肉汤中果糖和葡萄糖的含量和比值影响了两种菌株甘露醇的产量（表3）。两种菌株在含有5%果糖的MRS肉汤中产生的甘露醇都比在含有3%果糖的MRS肉汤中产生的甘露醇更多。两种菌株在含有3%果糖和2%葡萄糖的MRS肉汤中产生的甘露醇比在仅含有3% 果糖的MRS肉汤中产生的甘露醇更多。SKP 88在含有5%果糖（无葡萄糖）的MRS肉汤中产生最多的甘露醇，但 SKP 92在含有5%果糖和2%葡萄糖的MRS肉汤中产生最多的甘露醇。葡萄糖和果糖的共存增加了甘露醇的产量，在两种菌株的果糖含量为3%和葡萄糖含量为2%的MRS肉汤中观察到的产量最高。在含有3%果糖和2%葡萄糖的MRS肉汤中，SKP 88消耗27 g果糖，产生28.7 g甘露醇，甘露醇产率为105.14 mol%。SKP 92消耗25.2 g 果糖，生产24.8 g甘露醇，甘露醇收率为97.32 mol%。两种菌株都首先代谢葡萄糖作为碳和能量来源，并将大部分果糖还原为甘露醇。在含有5%果糖和2%葡萄糖的MRS肉汤中，两种菌株的甘露醇产量均降低，尽管含有更多的果糖的甘露醇。SKP 92的甘露醇产量比SKP 88下降幅度更大，反映了两个物种糖代谢的差异。在葡萄糖耗尽后，一些果糖可能被代谢为碳源，而不是甘露醇的前体。SKP 88在含有果糖和葡萄糖的MRS肉汤中显示出超过100%的甘露醇产量。怀疑SKP 88可能能够通过连接果糖和葡萄糖分解代谢的途径将一些葡萄糖转化为甘露醇。总体而言，SKP 88表现出优异的甘露醇产量。

果汁发酵：

发酵过程中所有果汁样品的pH值降低，TA随发酵时间的增加而增加，在0-12 h之间发生显著增加，与pH变化相似，但方向相反（图3A)。在发酵24h时，用SKP 88和SKP 92发酵的果汁的LAB计数分别从10⁷ CFU/ml（时间0）增加到8.65×10⁸ CFU/ml和1.67×10⁹ CFU/ml，SKP 88发酵的果汁的LAB计数低于用SKP 92发酵的果汁（图3B)。采用HPLC法分析果汁样品的糖含量（图3C).SKP 88发酵果汁的葡萄糖含量在前12 h快速下降，然后缓慢下降至24 h后，葡萄糖含量保持稳定，SKP 92发酵果汁的葡萄糖和果糖含量下降幅度较小。

酸奶发酵：

所有酸奶样品的pH值在发酵过程中降低，TA随发酵时间的增加而增加，且在0~24h之间显著增加，与pH的变化相似，但方向相反（图4A)。初始 LAB 计数为 10⁷CFU/ml，在24°C发酵37小时期间数量增加，发酵后，所有酸奶样品的LAB计数几乎保持不变（图4B)。酸奶2 和4 甘露醇产量高于酸奶3 和5，表明 SKP 88的甘露醇生产能力更高。HPLC结果证实了在酸奶发酵过程中两种菌株从果糖中产生甘露醇（图4C）。

讨论：

如果食物中大量的果糖转化为甘露醇，食物就会因为血糖指数降低和热量值降低而变得更健康。因此，SKP 88和SKP 92除了已知的优势外，还有改善食物功能的额外优势。为了增加甘露醇产量，将负责将果糖磷酸化为果糖6-磷酸的编码果糖激酶的基因失活，同时使编码乳酸脱氢酶的LDH基因失活，通过果糖还原而不是丙酮酸还原从NADH生成NAD+。这种代谢工程工作可应用于SKP 88和SKP 92，以提高甘露醇的产量。还需要对两种菌株在不同糖组成下进行更详细的研究，以了解每种糖含量对每个菌株生长的影响。