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乳酸菌在自然界中分布广泛,其发酵代谢的最终产物包括多种有机酸(乳酸、乙酸、甲酸)和乙醇等。乳酸菌及其代谢产物在食品行业有着非常广泛的应用,如发酵乳制品、肉制品、泡菜、酒类等生产中重要的风味物质和发酵剂。本文通过发酵实验、生物信息数据库查询等研究手段,构建了四种乳酸菌的代谢网络模型,通过乳酸菌发酵有机酸经典数据并运用代谢通量分析方法,比较了不同乳酸菌的代谢特性。研究成果如下:本文对德氏保加利亚乳杆菌(Lb.1.2717)、嗜热链球菌(St.1.2718)、植物乳杆菌(Lp.1.246)以及面包乳杆菌(Lp.1.3924)进行发酵实验测定其OD(600nm)及pH值,以此对其生长曲线和产酸能力进行研究,结果发现,Lb.1.2717、St.1.2718和Lp.1.246在8-28h进入对数生长期后,此时菌株活力较好,繁殖能力强,产酸性能好。Lp.1.3924在4-12h进入对数生长期后,此时菌株繁殖旺盛,活力较好,并且产酸性能好。四种乳酸菌在相同培养条件下OD600nm值和pH值变化规律不同,Lp.1.3924延滞期较短,先进入对数生长期,因此其pH值首先下降,但进入对数期后,Lp.1.246增值速率最快,但pH值最小的是Lb.1.2717和St.1.2718。通过UPLC、LC-MS/MS以及HPLC对四种乳酸菌的上清菌液进行测定,采用色谱柱为Agilent Diamonsil C18(2)(250*4.6 mm,5μm),流动相为0.1%磷酸水:甲醇=95:5,等度洗脱,检测波长为210 nm,流速为1mL/min,柱温为30℃。在设定的浓度范围内线性拟合良好,相关系数0.992220~0.999061,通过对上清发酵菌液的有机酸谱峰的保留时间与有机酸标准品谱峰进行对比分析,确定了其中有机酸的种类为乳酸、苹果酸、延胡索酸、α-酮戊二酸、琥珀酸以及柠檬酸,并测定出6种有机酸的含量。通过KEGG数据库和BRENDA综合酶信息系统对四种乳酸菌中央碳代谢网络信息进行提取,在分析了胞内糖酵解途径、三羧酸循环以及磷酸戊糖途径等途径之后,运用MetaFluxNet软件构建了四种乳酸菌的中央碳代谢网络模型。以中央碳代谢网络模型为基础,分别建立了Lb.1.2717、St.1.2718、Lp.1.246以及Lp.1.3924以葡萄糖为唯一碳源的代谢通量分布图,运用代谢通量分析对四种乳酸菌的代谢通量分布情况就行了比较,在假定不同乳酸菌的代谢终产物通量一致的情况下,分别讨论了代谢通量在糖酵解途径、三羧酸循环途径以及磷酸戊糖途径中的通量分布特点,依此判断出代谢网络中关键性节点为g6p,f6p,pep,pyr,oxa和akg。通过建立了固定除乳酸外所有代谢产物浓度的代谢通量分布图,得出乳酸生成量上产生了较大的变化,其中Lb.1.2717产生乳酸量最多,分别是St.1.2718、Lb.1.246和Lp.1.3924的118%、128%和120%。相对于St.1.2718、Lp.1.246和Lp.1.3924三种菌株增幅分别为18.9%、27.5%、20.3%。进一步分析对比了四种乳酸菌的代谢特性差异,依此得出乳酸的产量与该乳酸菌的OD值成反比。