CN108587937A

CN108587937A - 一种可重复使用的菌剂及其制备方法、应用

Info

Publication number: CN108587937A
Application number: CN201810208752.5A
Authority: CN
Inventors: 胡梦欣; 郭谦; 牛红梅
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2018-03-14
Publication date: 2018-09-28

Abstract

一种可重复使用的菌剂及其制备方法、应用，属于生物技术领域。该菌剂通过以下步骤制得：将多孔材料加入培养基中，接种益生菌培养，固液分离，干燥，即得到固定化菌剂。本发明方法可实现菌剂的重复利用，简化酸奶、乳酸菌饮料、酵素饮品、农用微生态制剂和环境治理用微生态制剂等的生产工艺，降低生产成本。

Description

一种可重复使用的菌剂及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其是涉及一种可重复使用的菌剂及其制备方法、应用。

背景技术

益生菌，英文probiotics一词由希腊语“for live”派生而来，译为“为了生命”，是含有生理活性的活菌，当被机体经过口服或其他给药方式摄入适当的数量后，能够定植于宿主并改善宿主微生态平衡，从而发挥有益作用。近年来的研究表明，人体内的细菌多达1000多种，特别是胃肠道内的细菌最为丰富，占全身微生态菌总数80%左右，是人体细胞的10倍，被誉为人类的“第二基因组”。这些细菌有助于人体消化食物，产生维生素以预防食物中细菌所诱发的疾病，同时刺激免疫系统。随着研究的深入，发现肠道微生物在许多慢性疾病和症状中，如炎症、肥胖、糖尿病、还有癌症等也起了关键作用。微生物的数量和基因数量惊人，强烈影响人类的健康。这些发现为益生菌产品在食品、保健品、医药、养殖、环境、卫生用品等领域的应用带来了巨大的推动力。目前，以益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品在食品、医药、农业和环境治理等领域中得到了广泛的关注和开发。而这些以益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品都是通过添加菌剂进行培养或发酵来获得。直投式菌剂在这类产品中是不可替代的原料，相关产品的生产高度依赖菌剂的投加。正因如此，菌剂在整个产品的生产成本中比重较高。每一批次以益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品的生产，都需要消耗足量的活性菌剂。降低活性菌剂成本是以益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品的生产中控制成本的核心问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一种可重复使用的菌剂及其制备方法、应用的技术方案。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于通过以下步骤制得：将多孔材料加入培养基中，接种益生菌培养，固液分离，干燥，即得到固定化菌剂。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多孔材料孔径尺寸为20纳米-20微米，孔隙率为5%-99%，优选为200纳米-2微米，孔隙率为50%-80%。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多孔材料为有机、无机或有机/无机复合多孔材料。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多益生菌菌液量v/v为0.1%-10%，所述的培养基与多孔材料的体积比为1:0.01-100。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的固液分离包括静置沉降、滤布过滤、板框过滤或离心过滤。

所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的干燥方式包括热干燥和冷冻干燥。

所述的一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将多孔材料加入培养基中，接种益生菌培养，固液分离，干燥，即得到固定化菌剂，所述的多孔材料孔径尺寸为20纳米-20微米，孔隙率为5%-99%，优选为200纳米-2微米，孔隙率为50%-80%，所述的多孔材料为有机、无机或有机/无机复合多孔材料，所述的多益生菌菌液量为0.1%-10%v/v，所述的培养基与多孔材料的体积比为1:0.01-100。

所述的一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于所述的固液分离包括静置沉降、滤布过滤、板框过滤或离心过滤。

所述的一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于所述的干燥方式包括热干燥和冷冻干燥。

所述的一种可重复使用的菌剂在益生菌饮品、农业、养殖业和环境治理领域中用于相关益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品生产中的应用。

上述的益生菌为对人体、动物或环境有益的微生物，如双歧杆菌属、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、乳双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、乳杆菌属、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、卷曲乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种（保加利亚乳杆菌）、德氏乳杆菌亚种、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、约氏乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、链球菌属、嗜热链球菌、乳球菌属、乳酸乳球菌乳酸亚种、乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌双乙酰亚种、肠膜明串珠菌肠膜亚种、丙酸杆菌属、酵母属、德巴利酵母数、假丝酵母属、球拟酵母属、拟杆菌属、梭杆菌属、酒球菌属、消化链球菌属、青霉属、链球属、梭菌属、气球菌属、片球菌属、芽孢杆菌属、蜜蜂球菌属、肠球菌属、微球菌属、魏斯氏菌属等的一种或多种，但又不局限于以上菌种。

本发明得到的可重复使用的菌剂中的总活菌数可达10¹⁰-10¹⁴ CFU/g以上。

本发明得到的可重复使用的菌剂的应用方法为：将可重复使用的菌剂装填在滤袋中，置入发酵罐中；发酵罐内注入液态奶、液态果蔬汁或培养基等，进行培养或发酵；培养或发酵结束后，液体排出，并进行液体产品封装；发酵罐内再次注入液态奶、液态果蔬汁或培养基等，进行新一轮的培养或发酵生产。

本发明的有益效果是：本发明方法可实现菌剂的重复利用，简化酸奶、乳酸菌饮料、酵素饮品、农用微生态制剂和环境治理用微生态制剂等的生产工艺，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

培养基中加入玉米醇溶蛋白涂层修饰的聚丙烯无纺布，该聚丙烯无纺布的孔隙率为75%，孔径平均大小为2 µm。培养基为MRS，培养基与多孔材料的体积比为2：1。

双歧杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，将双歧杆菌接种到培养基中，接种浓度为10⁸ CFU/mL的菌液，接种菌液量为20%。37^oC培养24 h，固液分离，干燥后产品中总活菌数可达1×10¹²- 2×10¹³ CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的双歧杆菌菌剂装填在滤袋中投入牛奶中，在37^oC下发酵24 h，制备得到双歧杆菌发酵的酸乳。将酸乳从发酵罐中排空，注入新鲜的牛奶，进行再次发酵。该菌剂重复使用10次，发酵性能仍处于良好状态，酸乳活菌数为10⁹ CFU/g。

实施例2：

培养基中加入胶原蛋白/海藻糖多孔膜，多孔膜孔隙率为80%，平均孔径大小为200 nm。该培养基中各组分重量百分比为MRS 80%，蔗糖4%，镁盐1%，玉米汁5%，香菇提取物5%，乳清发酵液5%。培养基与多孔材料的体积比为1：1。

鼠李糖乳杆菌接种到培养基中，鼠李糖乳杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心公众途径购买获得，鼠李糖乳杆菌采用浓度为10⁹ CFU/mL的菌液，接种菌液量为30%。37^oC培养24 h，干燥后产品中总活菌数可达2×10¹²- 3×10¹⁴ CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的鼠李糖乳杆菌菌剂装填在滤袋中投入牛奶中，在37^oC下发酵24 h，制备得到鼠李糖乳杆菌发酵的酸乳。将酸乳从发酵罐中排空，注入新鲜的牛奶，进行再次发酵。该菌剂重复使用12次，发酵性能仍处于良好状态，酸乳活菌数为10⁹ CFU/g。

实施例3：

培养基中加入海藻糖凝胶，凝胶孔隙率为90%，平均孔径大小为500 nm。该培养基中各组分重量百分比为MRS 75%， L-半胱氨酸盐酸盐1%，维生素C 1%，胡萝卜汁5%，香菇提取物10%，豆乳8%。培养基与多孔材料的体积比为1:0.2。

植物乳杆菌接种到培养基中，植物乳杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，植物乳杆菌采用浓度为10⁹ CFU/mL的菌液，接种菌液量为10%。厌氧培养，37^oC培养16 h，干燥后产品中植物乳杆菌总活菌数可达8×10¹¹- 9×10¹³ CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的植物乳杆菌菌剂装填在滤袋中投入胡萝卜汁中，在37^oC下发酵24 h，制备得到植物乳杆菌发酵的胡萝卜汁。将胡萝卜汁从发酵罐中排空，注入新鲜的胡萝卜汁，进行再次发酵。该菌剂重复使用15次，发酵性能仍处于良好状态，发酵胡萝卜汁中植物乳杆菌活菌数为10⁸ CFU/g。

实施例4：

培养基中加入蚕丝蛋白/低聚木糖纤维，纤维材料孔隙率为95%，平均孔径大小为5 µm。该培养基中各组分重量百分比为M17 78%，马铃薯提取物10%，草菇发酵液5%，当归提取物5%，番茄汁2%。培养基与多孔材料的体积比为1:0.01。

嗜热链球菌和植物乳杆菌同时接种到培养基中，嗜热链球菌和植物乳杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心公众途径购买获得，两种菌均采用浓度为10⁹ CFU/mL的菌液，接种菌液量分别为15%。37^oC培养36 h，干燥后产品中总活菌数可达9×10¹¹- 7×10¹⁴CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的嗜热链球菌和植物乳杆菌复合菌剂装填在滤袋中投入苹果和香蕉混合汁中，在37^oC下发酵24 h，制备得到嗜热链球菌和植物乳杆菌复合发酵的苹果和香蕉混合汁。将苹果和香蕉混合汁从发酵罐中排空，注入新鲜的苹果和香蕉混合汁，进行再次发酵。该菌剂重复使用20次，发酵性能仍处于良好状态，发酵混合果汁中活菌数为10⁹ CFU/g。

实施例5：

培养基中加入珍珠岩、麦饭石和细菌纤维素凝胶颗粒，孔隙率为65%，孔径大小为0.2-20 µm。该培养基中各组分重量百分比为MSP 78%，低聚木糖5%，海藻提取物5%，草菇发酵液5%，酵母多糖5%，植酸2%。培养基与多孔材料的体积比为1:3。

蜡样芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、固氮菌混合接种到培养基中，上述菌种从中国工业微生物菌种保藏管理中心公众途径购买获得，均采用浓度为10⁹ CFU/mL的接种菌液，接种菌液量分别为10%,，5%，15%。33^oC培养36 h，干燥后产品中总活菌数可达2×10¹³- 1×10¹⁵CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的复合菌剂装填在滤袋中投入培养基中，在33^oC下培养24 h，培养结束后将液体从发酵罐中排空，注入新鲜的培养基，进行再次培养。该菌剂重复使用25次后，仍处于良好状态，培养后液体中活菌数为10¹⁰ CFU/g。该液体产品可用于土壤的改良及农作物的增产。

实施例6：

培养基中加入纳米纤维素聚集体、胶原蛋白多孔膜和蒙脱土，孔隙率为70%，孔径大小为0.02-8 µm。该培养基中各组分重量百分比为牛肉膏30%，蛋白胨35%，酵母膏25%，蔗糖8%，无机盐2%。培养基与多孔材料的体积比为1:0.5。

芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌、脱氮硫杆菌混合接种到培养基中，上述菌种从中国工业微生物菌种保藏管理中心公众途径购买获得，均采用浓度为10⁹ CFU/mL的接种菌液，接种菌液量均为10%。32^oC培养48 h，干燥后产品中总活菌数可达4×10¹³- 2×10¹⁵ CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的复合菌剂装填在滤袋中投入培养基中，在32^oC下培养24 h，培养结束后将液体从发酵罐中排空，注入新鲜的培养基，进行再次培养。该菌剂重复使用35次后，仍处于良好状态，培养后液体中活菌数为10¹⁰ CFU/g。该液体产品可用于河道、池塘等水体的净化处理。

实施例7：

培养基中加入聚乳酸泡沫、葡聚糖凝胶颗粒、蒙脱土和炭黑，孔隙率为70%，平均孔径大小为0.2-300 µm。该培养基中各组分重量百分比为MRS 50%，YPD20%，乳清发酵液10%，酵母葡聚糖5%，胡萝卜汁5%，猴头菇发酵液3%，黄腐酸2%。培养基与多孔材料的体积比为1:0.05。

黄酒酵母、嗜热链球菌、德氏乳杆菌亚种、乳酸乳球菌乳酸亚种、青春双歧杆菌、粪肠球菌混合接种到培养基中，上述菌种从中国工业微生物菌种保藏管理中心公众途径购买获得，酵母采用10⁹ CFU/mL的接种菌液，其它菌种均采用浓度为10⁹ CFU/mL的接种菌液，接种菌液量均为8%。37^oC培养36 h，干燥后产品中总活菌数可达8×10¹³- 6×10¹⁵ CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。

将制备得到的复合菌剂装填在滤袋中投入培养基中，在37^oC下培养24 h，培养结束后将液体从发酵罐中排空，注入新鲜的培养基，进行再次培养。该菌剂重复使用30次后，仍处于良好状态，培养后液体中活菌数为10⁹ CFU/g。该液体产品可用于动物养殖。

由上述实施例可见，本发明方法具有其突出显著的技术效果，能进行益生菌菌剂的重复使用，提高了以益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品的生产效率，简化了生产工艺，有效降低了生产成本。

Claims

1.一种可重复使用的菌剂，其特征在于通过以下步骤制得：将多孔材料加入培养基中，接种益生菌培养，固液分离，干燥，即得到固定化菌剂。

2.如权利要求1所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多孔材料孔径尺寸为20纳米-20微米，孔隙率为5%-99%，优选为200纳米-2微米，孔隙率为50%-80%。

3.如权利要求1所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多孔材料为有机、无机或有机/无机复合多孔材料。

4.如权利要求1所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的多益生菌菌液量v/v为0.1%-10%，所述的培养基与多孔材料的体积比为1:0.01-100。

5.如权利要求1所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的固液分离包括静置沉降、滤布过滤、板框过滤或离心过滤。

6.如权利要求1所述的一种可重复使用的菌剂，其特征在于所述的干燥方式包括热干燥和冷冻干燥。

7.一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将多孔材料加入培养基中，接种益生菌培养，固液分离，干燥，即得到固定化菌剂，所述的多孔材料孔径尺寸为20纳米-20微米，孔隙率为5%-99%，优选为200纳米-2微米，孔隙率为50%-80%，所述的多孔材料为有机、无机或有机/无机复合多孔材料，所述的多益生菌菌液量为0.1%-10% v/v，所述的培养基与多孔材料的体积比为1:0.01-100。

8.如权利要求7所述的一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于所述的固液分离包括静置沉降、滤布过滤、板框过滤或离心过滤。

9.如权利要求7所述的一种可重复使用的菌剂的制备方法，其特征在于所述的干燥方式包括热干燥和冷冻干燥。

10.如权利要求7所述的一种可重复使用的菌剂在益生菌饮品、农业、养殖业和环境治理领域中用于相关益生菌或益生菌发酵产物为核心成分的产品生产中的应用。