CN101731511B - 益生菌活性制品及其制备方法 - Google Patents
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本发明涉及益生菌活性制品及其制造方法。所述益生菌活性制品包括组分及各组分的重量比为：双歧杆菌30～50份，保加利亚乳杆菌25～35份，嗜热链球菌25～35份，海藻糖8～25份。所述益生菌活性制品的制备方法为：将双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别接种于培养基中，发酵获得菌体，然后采用真空冷冻干燥方式将获得的菌体制成冻干菌粉状的益生菌活性制品；本发明利用厌氧技术，使益生菌的活力在生产过程中不因氧而受到影响，以海藻糖作为保护剂，从而生产出含有高活性益生菌的制品，并在保存期内保持乳酸菌的高活性。同时生产工艺简单可行、制造成本低。
Description
技术领域
本发明属于营养食品技术领域，具体地说是一种以人体益生菌为基础，采用厌氧技术制作的益生菌活性制品及其制造方法。
背景技术
随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们越来越关注自身的健康。而环境、空气、饮食、精神压力、生活习惯等诸多因素，都可以影响到人体的内环境。尤其是人体肠道内环境，它是由有害菌和有益菌构成，通常有益菌占90％、有害菌占10％。科学研究表明人的体质免疫力、精神状态、面色脸容与其自身的新陈代谢体内毒素的排泄紧密相关。如果经常腹泻、便秘，这表明他的肠胃功能紊乱，有益菌在肠道内失调。经常腹泻导致体内营养流失，造成营养不良和其他慢性疾病的产生。经常便秘则造成体内毒素堆积，进入血液渗入皮肤，导致口苦口臭、食欲不振、烦燥不安、面色晦暗、黄褐斑、青春豆，重则会导致结肠癌。某些抗生素虽然能杀灭肠道内的有害病菌，但也会影响到有益菌的生存，造成微生态失调。所以我们的健康特别需要改善肠道微生物菌群的平衡，适时地补充益生菌以便促使肠道内微生物环境中益生菌能占绝对的优势。
目前，利用微生态理论研制的益生素应用较广的是乳酸菌类益生素，产品剂型有口服糊状剂、水溶性粉剂、液剂等。微生态制剂的功效已被公认，它通过抑制肠道内有害菌群，促进有益菌群的增殖，消除肠内毒素和增强免疫系统来预防肠道疾病，从而改善肠道内微生态的平衡。它既无毒、无副作用、无残留、无抗药性，同时也不会污染环境，在食品、医药、饲料添加剂等领域具有广阔的应用前景。目前，以肠道微生态制剂为代表的益生菌制品主要选用以下几类细菌：
1、双歧杆菌：双歧杆菌是肠道内最有益的菌群，它能在肠道粘膜表面形成保护屏障，抵御有害菌对肠道粘膜的侵袭破坏，产生乙酸和乳酸使肠道呈酸性，抑制有害菌的生长、繁殖，维护肠道正常细菌菌群平衡；在肠内可产生大量的短链脂肪酸等酸性物质，能刺激肠道蠕动，减少水分的过度吸收，增加粪便湿度，起到通便的效果；可控制肠道内许多腐败菌的生长，降低肠中靛基质和酚的含量，减少致癌物质产生，大大降低消化道癌症的发生率；活化了免疫功能，抑制癌细胞增殖。在肠道内发酵后产生的乳酸和醋酸，能提高钙、磷、铁的利用率，促进铁和维生素D的吸收，并能在肠道内合成维生素K及维生素B，产生乳糖酶帮助消化乳糖；能降低血液中胆固醇水平，防治高血压；能激活吞噬细胞，增强免疫球蛋白A抗体的产生从而增强人体免疫机能；可预防抗生素的副作用；降低胆固醇、防止动脉硬化；抗衰老、延年益寿。
(2)、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌与双歧杆菌在肠道中的作用是相似的，只是存在的部位不同，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌在肠道的上半部，双歧杆菌在肠道的下半部。它们相辅相成，通过维护肠道的微生态平衡而起到促进人体健康的作用。能使粪便中的大肠杆菌、产气荚膜梭形菌数量减少，产生寡糖，改善通便，缩短粪便在大肠中的时间，发酵产生的乳酸、乙酸和过氧化氢等物质，有杀菌、抑菌作用，还能产生多种抗菌素，这些抗菌素对沙门氏菌、志贺氏菌、葡萄球菌、需氧芽抱杆菌、梭形菌、假单胞菌等有拮抗作用。因此，能抑制有害细菌生长，有预防条件致病菌在人体免疫力低时发生感染的作用，从而对人体起到保护作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种生产工艺简单可行、制造成本低、产品中的益生菌活性高的益生菌活性制品及其制备方法，该制备方法利用厌氧技术，使益生菌的活力在生产过程中不因氧而受到影响，以海藻糖作为保护剂，从而生产出含有高活性益生菌的制品，并在保存期内保持乳酸菌的高活性。
按照本发明提供的技术方案，所述益生菌活性制品包括组分及各组分的重量比为：双歧杆菌30～50份，保加利亚乳杆菌25～35份，嗜热链球菌25～35份，海藻糖8～25份。
所述益生菌活性制品的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别接种于培养基中，发酵获得菌体，然后采用真空冷冻干燥方式将获得的菌体制成冻干菌粉状的益生菌活性制品；其具体方法为：
(1)、培养基的制备：培养基包括组分及各组分的重量比为：乳粉5～10份，豆粉5～10份，蒸馏水80～90份，培养基在110～120℃灭菌10～20分钟，备用；
(2)、菌种的接种培养：采用二级发酵分别培养双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌；具体操作为：
(a)双歧杆菌的接种培养：由于双歧杆菌的最适宜生长温度是37℃，因此灭菌后的培养基采用水浴冷却至37℃左右，将双歧杆菌菌种接入培养基中，接种量为1～5％，置于37℃下恒温静置培养18～24小时，待培养至对数生长期时，将发酵液冷却至10℃以下，终止发酵，结束培养；
(b)保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的接种培养：由于保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的最适生长温度是40～45℃，因此灭菌后的培养基冷却至43℃左右，将保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌菌种分别接入培养基中，接种量均为1～5％，置于43℃下恒温静置培养2～5小时，待培养至对数生长期时，将发酵液冷却至10℃以下，终止发酵，结束培养；
(3)、收集菌体：将发酵液在10～20℃，3000～4000r/min离心10～30min，弃去上清液，初步脱水，收集菌体；在对数生长期结束培养的原因是：当双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的发酵处于对数生长期末期时，菌的数量和活力都达到了最高峰。
(4)、真空冷冻干燥：将经初步脱水后收集到的各菌体按照双歧杆菌30～50份，保加利亚乳杆菌25～35份，嗜热链球菌25～35份的重量比例添加到配料罐中，然后加入8～25份的海藻糖作为保护剂，置于真空冷冻干燥机内预冻至-40～-30℃，开启真空冷冻干燥机内的真空泵，抽真空至真空度为600～800Pa，真空冷冻干燥20～40小时，制成冻干菌粉；由于菌体细胞在冷冻干燥时会受到部分伤害而影响其存活率，因此本发明在冷冻干燥前在菌液中加入海藻糖保护剂，以保持菌体细胞结构的稳定，避免菌体细胞受到过度伤害，提高菌的冻干存活率。
(5)、产品包装：真空冷冻干燥后的冻干菌粉采用铝塑袋真空包装，贮存在12℃以下的环境中。
如上所述的益生菌活性制品的制备方法，所述步骤(2)中双歧杆菌结束培养时的酸度≥50°T。
本发明的优点在于：
(1)、培养基是奶粉与豆粉的复合培养基，其成本比常规的牛乳培养基大大降低，经过驯化的菌种能在该培养基中很好地生长，特别是豆粉中的大豆低聚糖对双歧杆菌有良好的促生长作用。
(2)、双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌三种乳酸菌都是在对数生长期末期停止发酵，乳酸菌的数量和活力都达到了最高峰，从而使最后制得的活性制品的活性更好。
(3)、制备的菌体采用真空冷冻干燥，菌体细胞内的游离水在冻结状态下失去后，细胞的新陈代谢就停止，从而可使菌体保持活性而长期保存；同时，在真空状态下，也隔绝了氧对乳酸菌尤其是双歧杆菌的不良影响。
(4)、海藻糖作为冻干保护剂，能够有效地保护细胞膜结构和蛋白质，明显地使细胞处于悬浮状态，可保持细胞的结构，能使双歧杆菌的存活率提高1倍以上，使保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的存活率提高2～3倍，在20℃保存60天，活体菌仅损失2.8％。
(5)、海藻糖与蔗糖、麦芽糖一样，是容易被人体小肠吸收成为能量的营养性物质(每克海藻糖热量为4千卡)，而且海藻糖具有更平稳的血糖水平，这种独有的特性，使得海藻糖可以提供能量、减轻疲劳与压力。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实验材料：
1、菌株：双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌均可以选用市售的常规菌种(比如江苏省微生物研究所有限公司)。
2、实验试剂：乳粉(购于光明乳业股份有限公司)，豆粉(购于完达山乳业股份有限公司)，海藻糖(购于广西南宁生物制品有限公司)。
3、实验仪器：离心机(LW220*660，张家港华大离心机制造有限公司)，真空冷冻干燥机(LYO-40，上海远东制药机械总厂)，配料罐(DF-RT1000，张家港饮料机械有限公司)超高温瞬时灭菌机(BR1-UHT-1MJ，上海南华换热器制造有限公司)，发酵罐(GJ，镇江东方生物工程设备技术公司)，全自动CIP清洗系统(CIP，镇江东方生物工程设备技术公司)，净化水处理系统(河北廊坊设备制造有限公司)，冷却系统(广州恒星冷冻机有限公司)，喷码机(S4，厦门依码士喷码有限公司)，粉碎机(JML50，上海凯日机械制造有限公司)，混料机(LDH-0.3，上海凯日机械制造有限公司)，胶囊全自动封装机(DPP-250LSL，瑞安(浙江)飞云机械厂)，胶囊全自动充填机(NJP-1200，瑞安(浙江)飞云机械厂)，空气净化系统(MAC，苏州安泰空气技术有限公司)超净工作台(SW-CJ，苏州安泰空气技术有限公司)分析天平(AUW220D，岛津)生物显微镜(XSP-2C，南京江南光电集团)生化培养箱(MJ-180，镇江东方生物工程设备技术公司)恒温培养箱(PYX-DHS，上海跃进医疗器械厂)厌氧发酵设备(GYS，镇江东方生物工程设备技术公司)。
实施例1
取乳粉5份、豆粉5份和水90份，配制培养基，配制好的培养基于110℃灭菌20分钟，然后冷却至35℃；按重量百分比双歧杆菌3％，培养基97％的比例接入菌种，然后置于37℃培养20小时，此时酸度为55°T，将发酵液冷却到5℃，结束培养；另取灭菌后的培养基，冷却至45℃，按保加利亚乳杆菌2％、热链球菌2％，培养基96％的比例接入菌种，然后置于43℃培养3小时，此时酸度为60°T，将发酵液冷却到5℃，结束培养。
将上述两种结束培养的发酵液在温度为15℃、转速为3500r/min的条件下离心15min，倾去上清液，收集获得菌体，然后加入20份的海藻糖作为冻干保护剂，置于真空冷冻干燥机内，预冻2小时后，待温度达-35℃时开启真空泵，抽真空至真空度为700Pa，真空冷冻干燥25小时，制成冻干菌粉，将冻干菌粉定量包装到铝塑袋内，即制得益生菌活性制品。
实施例2
取乳粉7份、豆粉7份和水86份，配制培养基，配制好的培养基于115℃灭菌15分钟，冷却至37℃；按重量百分比双歧杆菌2％，培养基98％的比例接入菌种，然后置于37℃培养15小时，此时酸度为50°T，将发酵液冷却到9℃，结束培养；另取灭菌后的培养基冷却至43℃，按保加利亚乳杆菌1％、热链球菌1％，培养基98％的比例接入菌种，然后置于43℃培养5小时，此时酸度为50°T，将发酵液冷却到9℃，结束培养。
将上述两种结束培养的发酵液在温度为20℃、转速为3000r/min的条件下离心10min，倾去上清液，收集获得菌体，然后加入10份的海藻糖作为冻干保护剂，置于真空冷冻干燥机内，预冻2小时后，待温度达-32℃时开启真空泵，抽真空至真空度为600Pa，真空冷冻干燥30小时，制成冻干菌粉，将冻干菌粉定量包装到铝塑袋内，即制得益生菌活性制品。
本发明中的发酵罐的优选罐高与罐径之比较大的发酵罐，发酵时尽量将发酵罐装满培养基，以减少发酵菌与氧气的接触，以利于菌的生长繁殖。
本发明制备的益生菌活性制品在12℃下可以常温保存1年，在保存期内通过活菌检测计数的方法对活性制品进行定期检测，活性益生菌含量始终保持在1×109个/克以上，而且在较短时间内的常温运输不会对本发明的益生菌活性制品产生影响，其与同类产品的对比情况如表1～表3所示。
表1：本发明与同类产品的活菌数、贮存温度及贮存期对比
| 同类产品 | 本发明产品 | |
| 活菌数 | 1×107～1×109以上 | 1×109以上 |
| 贮存温度 | 2～8℃ | 12℃以下 |
| 贮存期 | 一年或两年 | 一年 |
表2：本发明与同类产品在12℃下贮存时活菌数变化对比
表3：本发明与同类产品在15℃下贮存时活菌数变化对比
Claims (2)
1.益生菌活性制品的制备方法，所述益生菌活性制品包括组分及各组分的重量比为：双歧杆菌30～50份，保加利亚乳杆菌25～35份，嗜热链球菌25～35份，海藻糖8～25份；其特征在于所述方法包括如下步骤：将双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别接种于培养基中，发酵获得菌体，然后采用真空冷冻干燥方式将获得的菌体制成冻干菌粉状的益生菌活性制品；其具体方法为：
(1)、培养基的制备：培养基包括组分及各组分的重量比为：乳粉5～10份，豆粉5～10份，蒸馏水80～90份，培养基在110～120℃灭菌10～20分钟，备用；
(2)、菌种的接种培养：采用二级发酵分别培养双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌；具体操作为：
(a)双歧杆菌的接种培养：由于双歧杆菌的最适生长温度是37℃，因此灭菌后的培养基采用水浴冷却至37℃，将双歧杆菌菌种接入培养基中，接种量为1～5％，置于37℃下恒温静置培养18～24小时，待培养至对数生长期时，将发酵液冷却至10℃以下，终止发酵，结束培养；
(b)保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的接种培养：由于保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌的最适生长温度是40～45℃，因此灭菌后的培养基冷却至43℃左右，将保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌菌种分别接入培养基中，接种量均为1～5％，置于43℃下恒温静置培养2～5小时，待培养至对数生长期时，将发酵液冷却至10℃以下，终止发酵，结束培养；
(3)、收集菌体：将发酵液在10～20℃，3000～4000r/min离心10～30min，弃去上清液，初步脱水，收集菌体；在对数生长期结束培养的原因是：当双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的发酵处于对数生长期末期时，菌的数量和活力都达到了最高峰；
(4)、真空冷冻干燥：将经初步脱水后收集到的各菌体按照双歧杆菌30～50份，保加利亚乳杆菌25～35份，嗜热链球菌25～35份的重量比例添加到配料罐中，然后加入8～25份的海藻糖作为保护剂，置于真空冷冻干燥机内预冻至-40～-30℃，开启真空冷冻干燥机内的真空泵，抽真空至真空度为600～800Pa，真空冷冻干燥20～40小时，制成冻干菌粉；由于菌体细胞在冷冻干燥时会受到部分伤害而影响其存活率，因此在冷冻干燥前在菌液中加入海藻糖保护剂，以保持菌体细胞结构的稳定，避免菌体细胞受到过度伤害，提高菌的冻干存活率；
(5)、产品包装：真空冷冻干燥后的冻干菌粉采用铝塑袋真空包装，贮存在12℃以下的环境中。
2.如权利要求1所述的益生菌活性制品的制备方法，其特征还在于：所述步骤(2)中双歧杆菌结束培养时的酸度≥50°T。
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