CN106754525A - 冻干保护剂、副干酪乳杆菌n1115冻干粉发酵剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冻干保护剂，本发明所述的冻干保护剂使冻干基质呈独特的疏松空间网络结构，这样的结构为菌体提供了空间保护屏障，利于冻干保护剂及菌体发挥抗冻保护作用，本发明还提供了一种副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂及其制备方法，采用预冷冻以及低温高速离心(5℃、8000r/min)进行菌体富集，得到副干酪乳杆菌N1115浓缩液，该方法菌体得率较高，显著提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程领域，涉及一种冻干保护剂，以及含有该冻干保护剂的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂；同时本发明还涉及一种该副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法。
背景技术
副干酪乳杆菌N1115是具有益生功能的乳酸菌,目前已应用于乳酸菌饮品和即时性益生菌菌粉中。益生菌冻干粉产品存在生产成本低、活力强、稳定性好、贮存期长的优点。但是益生菌的冻干制剂的生产中，存在菌体死亡率较高及稳定性能差的缺点，致使产品中活菌含量少、用量大、发酵效果差，制造和使用成本均较高。
申请号为201310285984.8的中国发明专利申请，公开了一种益生菌超低温冷冻干燥生产益生菌颗粒和应用的方法。该专利申请指出的方法可用于多个种属的益生菌，由于不同种属微生物具有独特的代谢和抗逆特性，因此普遍的生产工艺对于不同菌株效果不尽相同，如应用在副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂中时，其菌体活菌得率较低，稳定性较差。
由于在微生物经冷冻干燥后，细胞内的游离水在冻结状态下脱去，细胞的一切生命活动停止并处于休眠状态，可以长期保存，但冷冻干燥过程中会造成微生物细胞的损伤、死亡及胞内某些酶蛋白分子的钝化，因此需要添加冻干保护剂减少细胞的损伤。为了减小细胞的损伤，现有技术中，通常在冷冻干燥过程中，添加保护剂，如在冷冻保存菌株时使用甘油作为保护剂，为冻干过程提供有效的保护，但是甘油冻干过程中不易干燥，不能实现较好的保护效果。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种冻干保护剂，该冻干保护剂应用于冻干粉发酵剂制备时，实现对菌体的更好保护，进而可提高冻干粉发酵剂中菌体存活率及稳定性。
为达到上述目的，本发明所述的冻干保护剂含有以下成分：麦芽糊精、海藻糖、L-谷氨酸钠、甘油、半乳甘露聚糖。
进一步的，所述冻干保护剂含有如下以重量份计的成分：麦芽糊精20-30份、海藻糖20-30份、L-谷氨酸钠19-29份、甘油15-25份、半乳甘露聚糖3-9份。
进一步的，所述半乳甘露聚糖的重量份数为4-9份。
采用本发明的冻干保护剂，其效果如下：
1、本发明的技术方案中，冻干保护剂中含有半乳甘露聚糖，半乳甘露聚糖是由甘露糖残基通过β-1,4-糖苷键链接形成的一种多分枝的聚糖，为冻干过程中形成疏松空间网络结构提供支撑骨架，在冻干中起到保护菌株的作用，并且半乳甘露聚糖还是一种良好的可溶性膳食纤维，可以促进益生菌生长，提高副干酪乳杆菌，尤其是副干酪乳杆菌N1115菌粉的生产性能，降低菌粉作为酸奶发酵剂时的发酵时间，为酸奶生产企业降低生产成本。当冻干粉作为口服益生菌，半乳甘露聚糖具有促进益生菌生长、治疗肠道易激综合症、降低血脂和控制血糖等功能，辅助益生菌副干酪乳杆菌N1115发挥其益生作用。
采用本发明的冻干保护剂，麦芽糊精、海藻糖、L-谷氨酸钠、甘油、半乳甘露聚糖原料的配合使用，该冻干保护剂在冻干过程中，使冻干基质呈独特的疏松空间网络结构，这样的结构为菌体提供了空间保护屏障，利于冻干保护剂及菌体发挥抗冻保护作用，经过冻干后的菌体存活率高，且菌体活性稳定，发酵效果好。
2、进一步的，所述半乳甘露聚糖的重量份数为4-9份，结合其他原料成分的重量配比，使疏松空间网络结构能够进一步增强菌体的空间保护屏障效果。
本发明同时提供一种副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂，所述副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂含有副干酪乳杆菌N1115浓缩液和如上所述的冻干保护剂。
进一步的，按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的重量配比为10:1.0-1.5。
进一步的，按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的重量配比为10:1.0-1.3。
副干酪乳杆菌N1115浓缩液与冻干保护剂的配比直接影响冻干过程中菌体存活率。进一步的，为了得到最大菌体存活率，得到副干酪乳杆菌N1115浓缩液与冻干保护剂的最优配比，本发明人设计了一系列实验，最终确定，按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的配比为10:1.0-1.5。进一步的，按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的重量配比为10:1.0-1.3。
此外，本发明还提供了一种副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法。
一种副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的生产方法，按以下步骤进行：
1)副干酪乳杆菌N1115浓缩液制备：将副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液，低温高速离心处理，获得副干酪乳杆菌N1115浓缩液；
2)混合液的制备：向副干酪乳杆菌N1115浓缩液中添加冻干保护剂，充分混合后，得到混合液；
3)冻干
将步骤2)获得的混合液放置于真空冷冻干燥机内冻干，得到冻干菌体；
4)包装贮藏。
进一步的，在步骤2)和步骤3)之间，设有预冷冻步骤，即将所述混合液置于温度为4℃冷藏柜中，恒温放置12h。冻干过程对于菌体活性损伤极大，本发明人发现在冻干前对菌体浓缩液进行预冷冻能够提高菌体存活率，使冻干后菌体存活率较高。
进一步的，步骤2)中，所述冻干保护剂在添加到所述副干酪乳杆菌N1115 发酵液前，需经过高温湿热灭菌121℃、15分钟，冷却至20℃直接添加到所述副干酪乳杆菌N1115的发酵液中，放置12h，保护剂与浓缩液充分混合，得到混合液；
进一步的，所述步骤1)中，将副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液的酸碱度调节至pH 7.2；所述低温高速离心处理的温度为5℃，离心转速为8000r/min。
本发明对于富集条件设计了低温高速离心(5℃、8000r/min)、低温低速离心(5℃、4000r/min)、常温高速离心(25℃、8000r/min)和常温低速离心(25℃、4000r/min)四个实验，在上述离心条件下离心15min,实验结果表明低温高速离心(5℃、8000r/min)的菌体富集条件比其他条件菌体存活率较高。
相对于现有技术，本发明生产方法生产的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂，发酵性能好，菌体活性稳定，菌株存活率高，活菌数可高达6.0×1011cfu/mL，显著提高了生产效率，降低了生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1-6
实施例1-6示出了冻干保护剂的原料成分，以及基于该冻干保护剂的原料成分下，结合副干酪乳杆菌浓缩液的含量以形成的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂。其如表1所示：
表1实施例1-6原料成分及含量表
上述副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，包含以下步骤：
1)副干酪乳杆菌N1115浓缩液制备：调整发酵终止的副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液至pH 7.2，降低温度至5℃，以8000r/min进行低温离心15min，获得副干酪乳杆菌N1115浓缩液；
2)混合液的制备：将冻干保护剂经过高温湿热灭菌121℃、15分钟，冷却至20℃，直接添加到所述副干酪乳杆菌N1115的发酵液中，放置12h，使冻干保护剂与浓缩液充分混合，得到混合液；
3)预冷冻处理：将混合液置于温度为4℃冷藏柜中，恒温放置12h，得到预冷冻处理液；
4)冻干处理：将步骤3中获得的预冷冻处理液加入真空冷冻干燥机内冻干，以4℃/min的降温速度，将温度降至-35℃～-40℃，保持24min，得到冻干菌体。
5)包装贮藏：将冷冻干燥后得到的冻干菌体放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后的产品过40目筛，于-80℃的环境中贮藏，运输时采用充有液氮或干冰的保温箱进行运输。
采用如上相同的制备方法，研究半乳甘露聚糖含量、冻干保护剂和副干酪乳杆菌浓缩液含量配比，对制备成的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的影响，形成对比例1—4，其原料成分如下：
表2对比例1—4原料成分表
对上述实施例1-6制成的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的菌体存活率进行测定，其结果如表3所示：
表3各实施例菌体存活率
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | |
| 菌体存活率(％) | 37.0 | 39.1 | 38.5 | 38.9 | 38.5 | 37.9 |
对对比例1-4制成的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的菌体存活率进行测定，其结果如表4所示：
表4各对比例菌体存活率
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | |
| 菌体存活率(％) | 21.3 | 18.9 | 24.2 | 26.1 |
由表3、表4可知，冻干保护剂中半乳甘露聚糖为3-9重量份时，所得到的菌体存活率较高，当半乳甘露聚糖为4-9重量份时，所得菌体存活率进一步提高。当半乳甘露聚糖为2重量份或10重量份时，所得活菌存活率较低。
当副干酪乳杆菌浓缩液与冻干保护剂的配比为10:1.0-1.5时，菌体存活率较高，进一步的，当副干酪乳杆菌浓缩液与冻干保护剂的配比为10:1.0-1.3时，菌体存活率进一步提高。
实施例7
本实施例涉及副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，在本实施例中，主要是在副干酪乳杆菌N1115浓缩液制备步骤中，选取不同的富集条件。具体如下：
调整发酵终止的副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液至pH 7.2，采用低温高速离心(5℃、8000r/min)、低温低速离心(5℃、4000r/min)、常温高速离心(25℃、8000r/min)和常温低速离心(25℃、4000r/min)4种不同的富集条件,离心15min,获得副干酪乳杆菌N1115浓缩液。
以副干酪乳杆菌N1115浓缩液中菌体存活率和浓缩倍数为检测项，进行下述平行试验，n＝2取平均值。结果如表5所示：
表5各菌体富集条件下菌体存活率及浓缩倍数
由结果可见，采用低温高速离心(5℃、8000r/min)的菌体存活率较高，浓缩倍数较高，优选低温高速离心。
对比例5
对比例5的原料与上述实施例2的原料及配比完全一致，制备方法与上述实施例2的制备方法基本相同，不同之处在于缺少上述步骤3预冷冻处理。
以对比例5所得副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂菌体存活率为检测项，进行6次检测，检测结果如表6所示：
表6对比例5菌体存活率
| 检测1 | 检测2 | 检测3 | 检测4 | 检测5 | 检测6 | |
| 菌体存活率(％) | 20.2 | 20.3 | 20.6 | 20.4 | 20.7 | 20.5 |
由表6结果与实施例2结果对比可知，经过预冷冻处理的菌体存活率有显著提高，几乎是未经过预冷冻处理菌体存活率的2倍。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种冻干保护剂，其特征在于，所述冻干保护剂含有以下成分：麦芽糊精、海藻糖、L-谷氨酸钠、甘油、半乳甘露聚糖。
2.根据权利要求1所述的冻干保护剂，其特征在于，所述冻干保护剂含有如下重量份的成分：麦芽糊精20-30份、海藻糖20-30份、L-谷氨酸钠19-29份、甘油15-25份、半乳甘露聚糖3-9份。
3.根据权利要求2所述的冻干保护剂，其特征在于：所述半乳甘露聚糖的重量份数为4-9份。
4.一种副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂，其特征在于：所述副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂含有副干酪乳杆菌N1115浓缩液和如权利要求1至3中任一项所述的冻干保护剂。
5.根据权利要求4所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂，其特征在于：按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的重量配比为10:1.0-1.5。
6.根据权利要求5所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂，其特征在于：按重量份计，所述副干酪乳杆菌N1115浓缩液与所述冻干保护剂的配比为10:1.0-1.3。
7.一种如权利要求4-6中任一项所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)副干酪乳杆菌N1115浓缩液制备：将副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液，低温高速离心处理，获得副干酪乳杆菌N1115浓缩液；
2)混合液的制备：向副干酪乳杆菌N1115浓缩液中添加冻干保护剂，充分混合后，得到混合液；
3)冻干
将步骤2)获得的混合液放置于真空冷冻干燥机内冻干，得到冻干菌体；
4)包装贮藏。
8.根据权利要求7所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，其特征在于：在步骤2)和步骤3)之间，设有预冷冻步骤，即将所述混合液置于温度为4℃冷藏柜中，恒温放置12h。
9.根据权利要求8所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述冻干保护剂在添加到所述副干酪乳杆菌N1115发酵液前，需经过高温湿热灭菌121℃、15分钟，冷却至20℃直接添加到所述副干酪乳杆菌N1115的发酵液中，放置12h，保护剂与浓缩液充分混合，得到混合液。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的副干酪乳杆菌N1115冻干粉发酵剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，将副干酪乳杆菌N1115的高密度培养液的酸碱度调节至pH7.2；所述低温高速离心处理的温度为5℃，离心转速为8000r/min。
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