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窖泥乳酸亚铁的形成及其对己酸菌的抑制作用

更新时间:2016-07-05

浓香型白酒的长期生产实践表明,窖泥质量,尤其是窖泥中微生物群落的多样性,与产品质量、出酒率及酒体风格有着十分密切的关系[1-2].在生产过程中若出现窖泥表面坚硬板结,含水量和透水能力减弱,并逐渐形成以乳酸亚铁和乳酸钙为主的白色结晶等老化现象,会对酿酒有益微生物的生长和代谢产生不利影响[3-5],最终导致白酒质量下降.目前普遍认为“二少二低一高”,即窖泥功能菌数量少,营养不足,水分低,pH值偏低及铁钙离子含量高是造成窖泥退化的主要因素[6].研究证实,老化窖泥上析出的白色结晶物主要是乳酸亚铁和乳酸镁等[7],乳酸亚铁的积累和结晶会对窖泥微生物产生毒害作用[8].优质窖泥或50-100 a的老窖窖泥中的铁含量明显低于新窖窖泥[9-10],而优质老窖泥中己酸菌、甲烷菌、丁酸菌等功能菌多于新窖窖泥,且其数量随着窖龄的增加而增加[11-12].

窖泥中的己酸菌是浓香型白酒生产中的重要功能菌,己酸菌在适宜条件下能够产生大量的己酸,再经酸醇酯化生成浓香型白酒的主体香味成分己酸乙酯.姚继承等[13]分析了营养物质、水分、温度、酸度、乙醇浓度及其共栖微生物对己酸菌生长、繁殖和代谢过程的影响,指出窖泥中的钙、铁离子因乳酸的长期增高而与之结合生成乳酸钙和乳酸亚铁,阻碍己酸菌的生长繁殖.杨静等[14]的研究表明,乳酸亚铁对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌具有明显的抑制作用,但有关乳酸亚铁对己酸菌的抑制及相关机理方面的研究尚未见文献报道.

本文针对西北某浓香型白酒厂窖泥产生较大面积老化的现象,通过测定老化窖泥的理化性质及铁含量,分析老化窖泥中乳酸亚铁形成的主要原因;并以窖泥中分离的己酸菌ZH-5为供试菌,研究乳酸亚铁对己酸菌生长的最低抑菌浓度及其抑菌机理.

1 材料与方法

1.1 菌株与试剂

己酸菌ZH-5,由兰州理工大学生命科学实验中心从某酒厂浓香型白酒窖泥中分离.

乳酸亚铁(生化试剂,纯度98.0%),上海瑞永生物科技有限公司.

1.2 培养基

乙酸钠培养基:CH3COONa 5.0 g/L,(NH4)2SO4 0.5 g/L,K2HPO4·3H2O 0.4 g/L,MgSO4·6H2O 0.2 g/L,酵母膏1.0 g/L,乙醇2%,CaCO3 5.0 g/L,琼脂20 g/L,调pH值为7.0,121℃灭菌20 min.

1.3 方法

我国民族地区教育发展缓慢,与东部地区的教育发展存在很大的差距,这主要源于当地的政策和经济发展现状薄弱及教师的教学技能缺失。所以,要想提升民族地区的教育,就要先解决这几个主要问题。本文主要从教师教学技能方面入手,谈谈壮民族地区小学英语教师技能的提升策略。

从测定结果分析乳酸亚铁形成的原因,一是制备人工窖泥所用土壤的全Fe含量明显高于对照土壤,这是有效Fe增加的一个很大的潜在因素;二是老化窖泥的pH值均较低.据相关研究[3],在低pH值(≤4.0)下,土壤中以高价难溶氧化态存在的铁被大量还原,使亚铁离子含量增加,进而与发酵中形成的乳酸结合产生乳酸亚铁;三是老化窖泥中水分含量较低,不利于乳酸亚铁随淋浆而被带出,淋溶速度就远小于其生成速度,导致乳酸亚铁的积累.由此可见,土壤品质是决定窖泥质量的关键因素,也是窖泥退化的原因之一.

1.3.2 最低抑菌质量浓度(MIC)的测定 参考张莉等[16]的方法,略作修改.配制10 mg/mL的乳酸亚铁溶液,取一定体积的乳酸亚铁溶液与乙酸钠培养基混合均匀,将混合液倍比稀释成含乳酸亚铁质量浓度为16.0,8.0,4.0,2.0,1.0,0.5,0.25 mg/mL的溶液,灭菌后倒平板.各培养皿准确加入100 μL活化好的供试菌悬浮液,并设置相应对照,每组处理重复2次,于37℃恒温静置培养24 h,观察菌体的生长状况来判定最低抑菌质量浓度.以不长菌的培养基所含的最低浓度作为乳酸亚铁的最低抑菌浓度.

1.3.5 菌液中还原性糖的测定 参考陈毓荃[19]方法,将活化好的己酸菌接到乙酸钠液体培养基中,37 ℃恒温培养箱中静置培养12 h后,准确吸取摇匀的培养液5.0 mL与无菌的乳酸亚铁溶液混合,使乳酸亚铁浓度为2 mg/mL和4 mg/mL.每2 h取样1次,准确吸取菌液1.0 mL,于4 000 r/min离心5 min,适当稀释后,加入4.0 mL现配制的蒽酮试剂,立即冰浴5 min,然后沸水浴10 min,室温放置10 min后,于620 nm波长处测定OD值.以配制的标准葡萄糖溶液绘制标准曲线,以等体积的菌液加无菌水作为空白对照组.

1.3.4 菌液中核酸物质的测定 取适量活化好的己酸菌培养液,于4 000 r/min离心10 min,用无菌水洗涤2次,稀释适当倍数使其菌数为108 CFU/mL的菌悬液,备用.向提前灭菌的锥形瓶中分别加入100 mL摇匀的菌液和适量的乳酸亚铁溶液,使乳酸亚铁的终质量浓度分别为2 mg/mL和4 mg/mL.每2 h取出10 mL培养液,4 000 r/min离心10 min,取上清液测D260nm值,用无菌水作对照组,观察D260nm值随时间的变化情况[18].

1.3.3 己酸菌ZH-5生长曲线的测定 参考Jasons L等[17]的方法,将活化至对数期的己酸菌培养液稀释适当倍数使其菌数为106 CFU/mL,然后加入适量的无菌乳酸亚铁溶液,使其质量浓度为2 mg/mL(1/4MIC)和4 mg/mL(1/2MIC),于37 ℃恒温静置培养,每3 h取样1次,于4 000 r/min离心10 min.向沉淀中加入5.0 mL生理盐水摇匀,测D 560nm值,以无菌水作为空白对照.

中,教师要根据学生的元认知情况,精心设计问题,让学生通过“微型探究”活动,深化知识内涵,揭示数学本质,感悟解题方法.在具体问题解决后应注重引导学生总结提炼一般方法,使学生对问题的理解与思考达到新的高度.

1.3.6 菌体胞外可溶性蛋白含量的测定 参考Bradford[20]方法,分别于0,2,4,6,8,10 h和12 h取样测定培养液中可溶性蛋白质的含量.以配制的标准蛋白质溶液绘制标准曲线,以无菌水作为空白对照.

采用SPSS 20.0进行数据处理和统计分析,并用Excel进行图形绘制.

由图1可知,不同浓度的乳酸亚铁处理己酸菌后,其生长曲线的D560nm值与对照组相比,差异显著(P<0.05).处理组和对照组的己酸菌均在14 h时达到稳定期,且4 mg/mL的乳酸亚铁溶液对己酸菌的生长抑制较2 mg/mL的乳酸亚铁溶液处理组强.与对照组相比,两处理组的菌体数量均减少,说明乳酸亚铁抑制了己酸菌的生长,且在一定范围内,乳酸亚铁浓度越大对己酸菌的抑制越强.

1.2.2.4 症状自我监控技能训练:每周1次,每次40 min。以有关精神障碍知识讲座和组织讨论为主,启发患者结合自己谈患病时的病态体验,分析自己当时的症状及表现并进行讨论,罗列自己最初患病时的精神症状和异常表现,分析复发的先兆症状及应对方法,反复强化复习,使患者对常见的精神症状有一个较清楚的认识。

1.4 数据处理

1.3.7 菌体胞外β-D-半乳糖苷酶活力的测定 将已活化的己酸菌在含有2%乳糖的乙酸钠液体培养基中培养到对数期,于5 000 r/min离心10 min,沉淀用0.1 mol/L PBS缓冲液洗涤2次,并重悬于0.01 mol/L pH 7.5的PBS缓冲液中,调整己酸菌的浓度为109 CFU/mL.酶活测定参考剧淑君[21]方法,并以配制的标准邻硝基酚(o-nitrophtol)溶液制作标准曲线.

2 结果与分析

2.1 水分、pH全铁有效铁的测定

如表1所示,某酒厂不同老化窖泥中有效Fe含量较高,与人工培养鲜窖泥有效Fe含量相比差异显著(P<0.05),而老化结晶区窖泥有效Fe含量更是高达7 863.41 mg/100g干土.已有研究文献报道,老化窖泥上析出的白色结晶物主要是乳酸亚铁[22].

高校突发事件的发生,往往是因为多方面因素影响的结果,因此在预防高校突发事件发生上面应当建立完善的预防机制,从而降低突发事件发生概率。同时在发生突发事件后也能够及时进行处理,将突发事件带来的影响降到最低。

那么“方”的本义是否是两条船相并呢?徐中舒主编《甲骨文字典》认为:“方象耒之形,上短横象柄首横木,下长横即足所蹈履处,旁两短画或即饰文。古者秉耒而耕,刺土曰推,起土曰方”。[3]于省吾《耒耜考》对“方”的说解也持相同观点,“古者耦耕故方有并意。”

表1 不同样品理化检测结果

Table 1 Results of physical and chemical test

样品水分/%pH值全Fe/(g·(100g)-1)有效Fe/(mg·(100g)-1)老化窖泥134.823.72-1 544.43±377.07f老化窖泥236.823.87-1 744.00±323.96e结晶区窖泥36.753.65-7 863.41±406.18d人工培养鲜窖泥44.145.917.91±1.0639.78±5.69c制窖泥土壤-7.109.34±1.135.93±0.14b对照土壤-7.203.11±0.122.53±0.06a

同列数据标注不同小写字母表示多重比较差异显著(P<0.05).

至于作者权(author’s right)传统下对作品思想感情表达的要求,则进一步要求创作者对其智力创作结果的主观意图。“人工智能创作”只不过是基于输入数据,按照算法得出结果,人工智能甚至都不能理解这些输出结果的意义,更谈不上价值判断、审美体验和情感表达这些人类创作的本质特征了。因此,纯粹“人工智能创作”仅具有形式上的表象,并非真正的智力创作,仅是模仿人类思维的计算结果而已,目前所谓的“强人工智能”以及神经网络深度学习技术也并未突破其人工阈限达到真正意义上的智力创作。

2.2 己酸菌ZH-5的MIC

通过观察,当乳酸亚铁的浓度为0.25,0.5,1.0 mg/mL时,培养基上菌落长势良好;当其浓度为2.0 mg/mL时,菌落长势一般;当其浓度为4 mg/mL时,菌落长势较弱;而当浓度大于8.0 mg/mL时,培养基上无菌落.由此可知,乳酸亚铁对己酸菌ZH-5的MIC为8.0 mg/mL.

1.3.1 理化指标及铁含量测定 从西北某酒厂不同窖池中分别随机选取窖泥、人工培养窖泥等样品进行检测.水分的含量、pH值的测定参考《酿酒分析与检查》所述的方法进行;全铁及有效铁含量的检测参考张学英等[15]方法测定,用Fe(NH4)2(SO4)26H2O配制标准Fe溶液,绘制标准曲线.

2.3 乳酸亚铁对己酸菌ZH-5生长的抑制作用

3.3 突出学生魅力风格 主动发挥学生的创新意识与想象力,个性特征与主题相融,增添民族特色的舞蹈元素,充分利用身体动作的不同层次、不同形式及不同轨迹来表现动作连接的过程美;利用器械动作是身体的延伸,根据各项器械的典型特点,增加器械运用的动作元素,创编不同身体部分,不同方向的器械动作运用来展现动作连接的多维空间效果。鼓励学生在进行动作时敢于展现自己,淋漓尽致的表现在成套动作的每一细腻环节之中,有助于树立学生自信心,增强学生的表现欲望。

图1 己酸菌ZH-5的生长曲线 Figure 1 Growth curves of caproic acid bacteria ZH-5

2.4 乳酸亚铁对菌体细胞内的核酸泄漏的影响

核酸中含有共轭双键结构的嘌呤、嘧啶碱基,所以在紫外光区有较强的光吸收,它的最大吸收峰在260 nm左右,故可通过测定260 nm处紫外吸收值来反映核酸类物质泄漏情况[23].由图2可知,乳酸亚铁处理对己酸菌细胞膜的破坏作用较显著.在2 h内,两处理组与对照组的D260nm差异不大,而2 h后,两处理组的胞内核酸泄漏量均显著高于对照组(P<0.05),且两处理组间的D260nm差异显著(P<0.05).表明两处理组菌体细胞膜结构损伤,胞内的核酸大量外泄到菌液中.

图2 乳酸亚铁对菌株ZH-5细胞内核酸泄漏的影响 Figure 2 Effect of ferrous lactate on the leakage of nucleic acid in strain ZH-5

2.5 乳酸亚铁对菌体胞内的还原糖泄漏的影响

己酸菌在生长代谢过程中,需要利用糖类提供生长所需,当细胞膜的通透性由于某些原因发生改变时,菌株不仅不能正常利用培养基中的糖类,而且菌株细胞内的糖类还会泄漏到细胞外,对菌体的生长造成一定的影响.因此,通过对菌株培养液中还原糖浓度进行测定,可了解菌株细胞膜的完整性变化[24].由图3可知,两处理组己酸菌菌液中还原糖的含量与对照组相比差异显著(P< 0.05).两处理组菌液中还原糖的含量在6 h内差异不显著,6 h后差异显著(P<0.05).说明乳酸亚铁能使菌体细胞膜的通透性增大,使菌液中还原糖的含量上升.

图3 菌体胞外的还原糖含量变化 Figure 3 Effect of incubation of strain ZH-5 on the leakage of intracellular reducing sugars

2.6 乳酸亚铁对菌株胞内可溶性蛋白泄漏的影响

蛋白质是细胞中十分重要的物质,正常细胞的胞内蛋白质通常不会泄漏到细胞外.因此,了解细胞内蛋白质的泄漏情况,同时监测胞外的蛋白质含量变化,可间接地反映细胞膜的破损程度[25].由图4可知,两处理组菌液中的可溶性蛋白质含量随着时间的延长不断增加,且与对照组相比,差异显著(P<0.05).两处理组菌液中蛋白质含量在2 h内差异不显著,2 h后则差异显著(P<0.05).说明乳酸亚铁使菌体细胞内的蛋白质泄漏到细胞外,导致己酸菌ZH-5缺乏代谢所需的蛋白质而死亡.

图4 菌体胞外的蛋白质含量变化 Figure 4 Effect of incubation of strain ZH-5 on the leakage of intracellular soluble proteins

2.7 菌体胞外的β-D-半乳糖苷酶活力变化

β-D-半乳糖苷酶是胞内酶,一般在细胞膜受到损害时,才会被释放到胞外,因此,可以作为微生物细胞膜通透性变化的一个指标[26].由图5可知,两处理组的胞外β-D-半乳糖苷酶(以D415nm表示)活性与对照组相比差异显著(P<0.05).说明乳酸亚铁对细胞膜的损伤较大,胞内的β-D-半乳糖苷酶泄漏到胞外,使胞外的酶活显著升高.两处理组之间的胞外酶活性相比,差异显著(P<0.05),说明在一定范围内,乳酸亚铁的浓度越高,菌体胞外的β-D-半乳糖苷酶活性越高,细胞膜损坏程度越大.

图5 菌体胞外的β-D-半乳糖苷酶活力变化 Figure 5 Effect of ferrous lactate on the leakage of β-D-galactosidase of strain ZH-5

3 结论

1) 窖泥中乳酸亚铁的形成原因是多方面的,其中一个不可忽视的原因是人工培养窖泥所用的土壤含铁量.若制备人工窖泥所用土壤的全Fe含量较高,在窖泥酸度高、水分低的情况下,更易于形成乳酸亚铁.

2) 窖泥老化过程中产生的乳酸亚铁对己酸菌生长产生抑制作用,研究证实了乳酸亚铁能够通过使己酸菌细胞膜损伤而抑制其生长,在一定范围内,乳酸亚铁浓度越高,对细胞膜的损伤越严重.

3) 酒厂在培养人工窖泥选用土壤材料时,一定要先检测土壤的矿物质,特别是铁的含量,并适当提高糟醅的入池水分,控制发酵酸度,以防有效Fe含量的增加,对窖泥中的微生物产生不利影响,进而影响白酒的品质.

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孙春丽,李雪雁,谢辉灿,赵辉
《甘肃农业大学学报》2018年第02期文献

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