介绍
MRS 肉汤（MRS）培养基是乳酸菌分离、培养及代谢产物发酵的金标准培养基，具有营养全面、缓冲性优异、适配性广的特点，广泛应用于食品微生物、益生菌研发与天然抑菌物质制备领域。1960年开发的MRS培养基，专为乳酸菌生长设计，可满足乳杆菌、肠球菌等多数乳酸菌的营养需求。但还存在组分复杂、原料成本高、冗余组分多、目标代谢产物产量低等问题。
图一 MRS 肉汤
基础组成与功能
MRS 肉汤为复合营养培养基，1L体系包含11种核心组分，涵盖碳源、复合氮源、缓冲盐、金属离子、表面活性剂与生长因子，完整配方如下：葡萄糖20g、蛋白胨10g、牛肉浸粉7.5g、酵母浸粉5g、磷酸氢二钾2g、七水硫酸镁0.58g、一水硫酸锰0.25g、吐温801mL、无水乙酸钠5g、柠檬酸氢二铵2g，定容至1L。
MRS 肉汤各组分协同支撑乳酸菌生长与代谢，葡萄糖为最优速效碳源，提供菌体生长与代谢的能量；蛋白胨+牛肉浸粉+酵母浸粉构成复合氮源，提供氨基酸、多肽与维生素；磷酸氢二钾、无水乙酸钠构建缓冲体系，稳定发酵pH，抑制杂菌生长；锰离子、镁离子作为酶辅因子，调控糖代谢与抑菌肽合成；吐温80降低细胞膜表面张力，促进细菌素胞外分泌。
改良
通过单一变量法（OVAT）明确MRS 肉汤各组分的作用并进行替换，碳源中葡萄糖（20~35g/L）为最优底物，细菌素产量达280AU/mL；氮源中单一酵母浸粉（10g/L）替代复合氮源，产量提升至560AU/mL，完全剔除蛋白胨、牛肉浸粉；磷酸氢二钾、硫酸锰、吐温80、无水乙酸钠为正向调控因子，硫酸镁、柠檬酸氢二铵为无效组分，直接剔除。选取葡萄糖、酵母浸粉等6种有效组分进行因子筛选，结果表明：吐温80与无水乙酸钠为极显著影响因子（P<0.05），贡献率分别达26.32%、37.69%，其余组分影响不显著，确定为后续优化核心变量。改良型mMRS最优配方（1L）：葡萄糖20g、酵母浸粉10g、磷酸氢二钾5g、一水硫酸锰0.1g、吐温801.88mL、无水乙酸钠9.9g。
改良MRS 肉汤在最优条件下，细菌素Lac-B23产量达2560AU/mL，较传统MRS提升9倍；培养基成本降至8.56RMB/L，仅为原培养基的34.70%；单位产量成本从46.82RMB/10⁶AU降至3.34RMB/10⁶AU，成本降低14倍，同时组分简化大幅降低下游纯化难度。
MRS 肉汤改良低成本化，剔除高价动物源原料，适配工业化发酵；细菌素产量提升一个数量级，生产效率显著提升；无动物源组分，符合食品级原料标准；组分从11种精简至6种，质控与规模化生产更易实现。不仅适用于植物乳杆菌产细菌素Lac-B23，也可推广至其他乳酸菌细菌素、乳酸等代谢产物的发酵[1]。
图二 MRS 肉汤的成本分析
参考文献
[1]Zhang J ,Bu Y ,Zhang C , et al.Development of a Low-Cost and High-Efficiency Culture Medium for Bacteriocin Lac-B23 Production by Lactobacillus plantarum J23[J].Biology,2020,9(7):171- 171.DOI:10.3390/biology9070171.