优化发酵条件以提高乳酸菌-双歧杆菌共发酵产生的后生物物质的产量和生物功能效果

本研究通过全因子实验设计优化乳酸菌与双歧杆菌共发酵条件，以提升后发酵产物产量及抗氧化、降糖、抗菌及维生素B族合成等生物活性。结果表明，最佳条件为接种量2.5%、发酵48小时、轻度热处理，综合 desirable 值达0.9919，显著提高后发酵产物产量（70.70 mg/mL）、DPPH清除率（80.19%）及α-淀粉酶抑制率（84.38%），并增强广谱抗菌活性，为工业应用提供可靠依据。

　　

摘要

本研究旨在优化乳酸菌（Lactobacillus）和双歧杆菌（Bifidobacterium）的共发酵条件，以最大化后生物制品的产量和生物功能性。通过全因子实验设计，我们评估了接种量、发酵时间以及发酵后是否进行热处理（HT）和非热处理（NHT）对后生物制品产量、抗氧化活性（DPPH清除活性）、抗糖尿病作用（α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制）、胞外多糖（EPS）的产生、抗菌活性以及B族维生素合成的影响。采用等权重多响应优化方法，确定了最佳条件为接种量2.5%、发酵时间48小时以及温和的热处理，综合评价得分为0.9919。在这些条件下，后生物制品的产量达到70.70毫克/毫升，抗氧化活性为80.19%，α-葡萄糖苷酶抑制率为72.50%，α-淀粉酶抑制率为84.38%，EPS浓度为648.01微克/毫升。统计分析表明，接种量（49.27%）和热处理（30.07%）是最具影响力的因素，发酵时间的影响为5.10%。温和的热处理提高了后生物制品的产量、抗氧化活性、α-淀粉酶抑制率及B族维生素B2、B3、B6和B9的含量；而在非热处理条件下，α-葡萄糖苷酶的抑制率略有提高。优化后的后生物制品对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌均表现出广谱抗菌活性，且经过温和热处理的后生物制品效果更佳。所有实验结果的置信区间较窄，标准误差较低，进一步证实了这些发现的可靠性。这些优化条件非常适合用于功能性食品、营养保健品和治疗产品的稳定、可扩展的工业应用。