CN101955900B - 一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法。本发明采用廉价的农副产品麸皮为主要原料，通过控制发酵初始麸皮的低水分和发酵后期利用干豆粕吸水使发酵过程中维持低水分状态，从而得到乳酸菌的固态低水分培养物。乳酸菌的固态低水分培养物直接于40～80℃干燥3～5h，即可以得到干燥的乳酸菌固态培养物。该法发酵得到的乳酸菌能耐受干燥过程中的高温，菌剂的存活率高达80％以上，远高于液体培养菌剂干燥过程的存活率，并易于储存和运输，常温6个月活菌保存率高于70％以上。本发明为乳酸菌大规模生产和应用提供了技术基础，适合大面积推广和应用。

Description

一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法

技术领域

本发明涉及生物技术领域中微生物活菌制剂的制备方法，特别是涉及一种采用固态发酵法制备乳酸菌制剂的低水分固态培养及干燥方法。

背景技术

近年来，乳酸菌在维护人和高等动物机体健康方面的作用为越来越多的研究工作者所注目。在营养生理方面，乳酸菌可提高蛋白质、乳糖和钙等营养物质的消化吸收，可产生多种维生素为机体消化吸收利用；在保健方面，可抑制肠道内腐败菌、致病菌的繁殖，抑制肠道感染，解除腹泻和便秘作用，并具有维持肠道内菌群平衡的整肠作用，可激活巨噬细胞功能，刺激人体产生免疫应答，具有免疫赋活作用和抗肿瘤作用等，还可降低血氨和血中胆固醇的含量；在畜牧业方面，乳酸菌有增膘的作用；在食品工业方面，采用乳酸菌素作为天然防腐剂，可延长食品的保存期；利用乳酸菌发酵作用，可生产多种发酵食品，如发酵豆乳、发酵蔬菜汁等。

尽管乳酸菌有广泛的应用和市场需求，但由于乳酸菌不耐干燥，目前生产主要采用冷冻干燥方式，因此生产成本高，其应用面受到极大限制。

发明内容

本发明提供了一种存活率较高、生产成本较低的乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法，可包括以下步骤：

1)低水分固态发酵：将固态乳酸菌菌种接种到干麸皮培养基中进行发酵，培养基中水分维持在30％～45％；

2)干豆粕吸水：加入干豆粕，搅拌使其均匀混合，维持发酵温度继续发酵；

3)烘干：发酵结束后，将发酵产物烘干，使干燥成品含水量维持在7％～10％，得到固态乳酸菌制剂。

在上述乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法中，所述步骤1)中的乳酸菌可选自乳酸杆菌、乳酸球菌等可产乳酸的一类生理功能菌，如屎肠球菌(Enterococcusfaecium)等。

所述步骤1)中的接种量优选为1％～10％(W/W，单位g/100g)；发酵条件优选为：培养基中水分维持在30％～45％，在37℃下恒温发酵24～36h。

所述步骤2)中干豆粕的添加量优选为干麸皮质量的15～30％；发酵时间优选为12～24h。

所述步骤3)中发酵产物的烘干条件优选为：在40～80℃下烘干3～5h。

所述步骤1)中固态乳酸菌菌种可采用罐头瓶低水分固态菌种，具体获得方法可包括以下步骤：

(1)制备三角瓶液体菌种：在无菌的情况下，从乳酸菌纯种斜面上挑取1环菌落转接于盛有100mL YPD液体培养基的250mL三角瓶中，然后将三角瓶置于37℃恒温培养箱中静置培养6～18h(优选为12h)；

(2)制备罐头瓶低水分固态菌种：取20g干麸皮，放入250mL罐头瓶中，加入一定量的蒸馏水，使其水分维持在30％左右，pH自然，封口，灭菌，取出冷却后，接入步骤(1)中的液体菌种，接种量1％～10％(V/W，mL/100g)，此时培养基中水分维持在30％～45％，37℃恒温培养36～48h，得到罐头瓶低水分固态菌种。

所述步骤(1)中的YPD液体培养基配方为：酵母膏5～15g/L(优选为10g/L)，蛋白胨15～25g/L(优选为20g/L)，葡萄糖15～25g/L(优选为20g/L)，pH 6.5。

用上述方法获得的固态乳酸菌制剂也属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法。本发明采用廉价的农副产品麸皮为主要原料，通过控制发酵初始麸皮的低水分(含水量30％～45％)和发酵后期利用干豆粕吸水使发酵过程中维持低水分状态，从而得到乳酸菌的固态低水分培养物。乳酸菌的固态低水分培养物直接于40～80℃干燥3～5h，即可以得到干燥的乳酸菌固态培养物。该法发酵得到的乳酸菌能耐受干燥过程中的高温，菌剂的存活率高达80％以上，远高于液体培养菌剂干燥过程的存活率。不同于以往的低水分固态培养法，本发明使乳酸菌在发酵过程中逐步适应低水分环境，从而能在随后的高温干燥过程中耐受较高温度，干燥后，保持较高的菌剂存活率，得到易于储存和运输的固态乳酸菌制剂，常温6个月活菌保存率高于70％以上，突破了乳酸菌普通培养与干燥时，其干燥成活率低于10％，常温保存一个月死亡率大于50％的产业发展障碍，为乳酸菌大规模生产和应用提供了技术基础。本发明具有以下优点：

(1)本发明使用廉价的农副产品麸皮作为基本原料，配制方法简单，价格低，可降低生产成本；

(2)本发明采用固态发酵方法生产乳酸菌，减少了生产所需的用水和能量消耗；

(3)本发明采用低水分固态发酵的方式，因而实际上乳酸菌在培养中经历了低水分驯化的过程，从而使菌种在干燥过程中，能保证高存活率，并减少杂菌；

(4)本发明不需冷冻干燥设备，投资少，成本低，技术易推广；

(5)本发明生产所得的乳酸菌菌粉不仅能在常温状态下作较长期的保存，且能够保持较高的活性。

综上所述，本发明固态乳酸菌制剂的制备方法明显优于现有的乳酸菌制剂的制备方法，适合大面积推广和应用。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为固态乳酸菌制剂的制备方法流程图

图2为固态乳酸菌制剂在室温保藏过程中的活菌数变化图

具体实施方式

实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

实施例1、用低水分固态培养与干燥方法制备固态乳酸菌制剂

菌种：屎肠球菌(Enterococcus faecium)，购自中国普通微生物保藏管理中心。

器皿及设备：250mL三角瓶，250mL罐头瓶，15L塑料发酵容器。

YPD液体培养基主要成分为：酵母膏10g/L，蛋白胨20g/L，葡萄糖20g/L，pH 6.5。

YPD液体培养基配制方法为：

1)、溶解10g酵母膏、20g蛋白胨于900mL水中，调节pH值，配成组分Ⅰ。

2)、121℃、30min灭菌。

3)、配制100mL浓度为200g/L(10×)葡萄糖溶液，单独115℃、20min灭菌。

4)、无菌条件下，将100mL已灭菌的200g/L葡萄糖溶液加入到900mL组分Ⅰ中，混合均匀，即为YPD液体培养基。

用本发明的方法制备固态乳酸菌制剂过程参见图1流程，具体包括以下步骤：

(1)制备三角瓶液体菌种：在无菌的情况下，从乳酸菌纯种斜面上挑取1环菌落转接于盛有100mL YPD液体培养基的250mL三角瓶中，然后将三角瓶置于37℃恒温培养箱中静置培养12h(6～18h均可)。

(2)制备罐头瓶固态菌种：取20g干麸皮，放入250mL罐头瓶中，加入6mL蒸馏水，使其水分维持在30％左右，pH自然，封口，置入高温灭菌锅中121℃、30min灭菌。取出冷却后，接入步骤(1)中的液体菌种(接种量5％(v/w)，菌液体积与干麸皮质量之比，单位为mL/100g，即每个罐头瓶接种1mL菌液)。此时培养基中水分维持在30％～45％，37℃恒温培养36h(36～48h均可)。共接种20个罐头瓶，得到罐头瓶固态菌种。

(3)固态发酵生产：将步骤(2)中的罐头瓶固态菌种再转接到15L塑料发酵容器(发酵池或床或其它容器)中，每个容器内装干麸皮1.6kg，加水480mL，每4瓶罐头瓶的固态菌种(80g干重)接种到1个15L塑料发酵容器中(接种量5％(w/w)，单位g/100g)，共接种4个15L塑料发酵容器；此时培养基中水分维持在30％～45％，发酵温度控制在37℃，发酵24h(24～36h均可)。

(4)干豆粕吸水：步骤(3)完成后，每个15L塑料发酵容器中立刻加入干豆粕480g(干豆粕加入量为干麸皮质量的15～30％均可)，搅拌使其均匀混合，维持发酵温度37℃，继续发酵12h(12h～24h均可)。

(5)干燥：将发酵好的低水分固体培养的乳酸菌平铺于烘干设备内直接干燥，保持40～80℃烘干3～5h，使干燥成品含水量维持在7％～10％，即得到干燥好的固态乳酸菌制剂。

实施例2、固态乳酸菌制剂干燥前后存活率的检测

检测固态乳酸菌制剂干燥前后的存活率，具体方法包括以下步骤：

(1)干燥前制剂中乳酸菌菌数的测定：准确称取发酵物料10g，放入盛有90mL无菌蒸馏水(含数粒玻璃珠)的250mL三角瓶中，摇床中200rpm振荡30min，使其分散均匀。按10倍稀释法制成不同浓度稀释液，从3个合适的稀释液中分别吸取0.1mL置于无菌YPD平板中，每一稀释度做3个平皿。于37℃倒置培养24h，进行菌落计数。菌浓度计算公式：菌浓度(cfu/g)＝10×稀释倍数×相应稀释倍数平板菌落个数/10，其中“相应稀释度平板菌落个数”指选择菌落数在30～300之间的稀释平板作为计数平板，并取3个平板上菌落的算术平均值为该值。

(2)干燥后制剂中乳酸菌菌数的测定：称取干燥后发酵物料10g，其余测定方法同步骤(1)。

(3)干燥前后制剂含水量的测定：千分之一天平准确称取干燥前(干燥后)发酵物料各2g，置于干净平皿中，做3个平行，放入105℃烘箱中，烘干2h，取出置于干燥皿内冷却至室温，再用千分之一天平称量，记录数值；然后再次让入烘箱中继续烘15分钟，取出干燥皿冷却，称量，记录数值，重复上述操作，直到测定数据恒定时为止，并取最终值为测定结果。含水量计算公式：

其中m为烘干后物料质量，单位g。

(4)干燥前后制剂中乳酸菌的存活率的计算公式：

烘干前后物料的菌浓度及存活率结果如表1所示，检测结果表明用本发明方法制备的固态乳酸菌制剂具有较高的存活率。

表1制剂烘干前后存活率检测结果

注：1)烘干前菌浓度，指已除以本身含水量的数值，即每克干制剂中的菌浓度。

2)烘干后菌浓度，指已除以本身含水量的数值，即每克干制剂中的菌浓度。

实施例3、低水分固体培养与干燥方法得到的乳酸菌固体菌剂的储藏特性

取500g烘干后的成品乳酸菌固态制剂，置于28℃恒温培养箱，每隔7d测定制剂中活菌数，测定方法同实施例3的步骤(1)，测定结果如表2所示。根据测定结果绘制的室温保存菌粉活菌数变化曲线见图2。检测结果表面用本发明方法生产的乳酸菌菌粉不仅能在常温状态下作较长期的保存，且能够保持较高的活性。

表2成品乳酸菌固体菌剂储藏过程中活菌计数结果

Claims (4)

1.一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法，包括以下步骤：

1)低水分固态发酵：将固态乳酸菌菌种接种到培养基中进行发酵；所述乳酸菌为乳酸杆菌或乳酸球菌，接种量为1～10g/100g，培养基为干麸皮和水，培养基中水分维持在30％～45％，发酵条件为：水分维持在30％～45％，在37℃下恒温发酵24～36h；

2)干豆粕吸水：加入干豆粕，搅拌使其均匀混合，维持发酵温度继续发酵；所述干豆粕的添加量为干麸皮质量的15～30％；发酵时间为12～24h；

3)烘干：发酵结束后，将发酵产物在40～80℃下烘干3～5h，使干燥成品含水量维持在7％～10％，得到固态乳酸菌制剂；

其中，所述步骤1)中固态乳酸菌菌种采用罐头瓶低水分固态菌种，具体获得方法包括以下步骤：

(1)制备三角瓶液体菌种：在无菌的情况下，从乳酸菌纯种斜面上挑取1环菌落转接于盛有100mL YPD液体培养基的250mL三角瓶中，然后将三角瓶置于37℃恒温培养箱中静置培养6～18h；所述YPD液体培养基配方为：酵母膏5～15g/L，蛋白胨15～25g/L，葡萄糖15～25g/L，pH 6.5；

(2)制备罐头瓶低水分固态菌种：取20g干麸皮，放入250mL罐头瓶中，加入一定量的蒸馏水，使其水分维持在30％左右，pH自然，封口，灭菌，取出冷却后，接入步骤(1)中的液体菌种，接种量1～10mL/100g，此时培养基中水分维持在30％～45％，37℃恒温培养36～48h，得到罐头瓶低水分固态菌种。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中的乳酸菌为屎肠球菌(Enterococcus faecium)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中YPD液体培养基配方为酵母膏10g/l，蛋白胨20g/l，葡萄糖20g/l。

4.用权利要求1或2或3所述方法获得的固态乳酸菌制剂。

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