CN111748491B - 一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法 - Google Patents

一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法；步骤为：将保藏的巴氏醋酸杆菌菌株转接到固体斜面培养基上，置于生化培养箱内培养；待长出单菌落后，挑取单菌落于液体种子培养基中；然后，转移至摇床培养得到种子液；再接种至液体发酵培养基中，继续在摇床培养；在发酵5～17h时进行初次低频交变磁场处理，施加的磁场强度为10～50Gs，处理时间为1～5h，磁场处理结束后，放回摇床继续进行发酵；每天相同时间点再次施加相同强度和相同刺激时间的低频交变磁场，发酵培养周期为4d；本发明的方法简单、高效、轻松处理即可将产酸量提高了14.5％；并且成本低廉，具备良好的应用前景。

Description

一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法。
背景技术
目前全国谷物醋的年产量已达300万吨，生产企业超过6000家，在我国醋类市场中占主导地位。醋产业已经步入了发展的快车道，食醋工业化生产逐步迈进机械化生产，生产方式由固态发酵技术转向为应用液态发酵技术。现有的液态发酵制醋技术中，研究者们往往是从优化工艺参数、诱变菌株和筛选优势菌株等常规方法来提高巴氏醋酸杆菌的产酸量。而该类方法只是针对某种特定的菌种，无法普遍适用，同时其研究成本高、耗时长且效率低。邵建宁等人利用物理化学多级诱变获得了40℃下正常生长的醋酸菌，但该菌产酸速率慢且产量低(邵建宁，王秉峰，路等学，等.耐高温耐高酒度醋酸菌突变株的选育[J].中国调味品，2005,9:28-31)。近年来，纯种液态发酵制醋借鉴了氨基酸、抗生素等其他发酵工业的经验，应用现代的发酵工程、酶工程和细胞工程技术建立起来的一类先进的新型制醋生产技术，但是由于发酵时间较短，所以存在发酵不充分的问题。李历等人发现醋酸菌在固定化醋酸发酵产酸过程中，载体浓度过大，材质密集，对于专性好氧菌的醋酸菌来说，会导致供氧不足、反应不充分和菌量的减少，发酵液中没有足够的细胞浓度，酒精氧化速度减慢，醋酸的生产能力降低(李历，郭会明，李军庆，等.固定化醋酸菌在醋酸发酵中的应用研究[J].中国酿造，2013,032(003):7-12)。
目前，生物电磁场作为一种新型外界物理作用力被逐渐应用于科学研究当中。磁场的生物效应比较广泛，并且其特殊性在于存在电磁波的生物学“窗效应”，该效应是指特定频率与特定强度恰当组合能产生特定作用的一种生物学现象，在磁场作用下，生物的形态、行为、生理功能等方面会发生不同程度的变化。在微生物发酵过程中加载磁场，利用磁场的生物学“窗效应”，可在恰当的磁场参数范围内，促进微生物的生长和发酵，提高代谢产物的量。因此，探寻不同微生物在不同磁场参数范围内的响应现象，如促进生长、促进发酵等是目前研究的热点。采用低频交变磁场辅助巴氏醋酸杆菌的发酵，为提高巴氏醋酸杆菌的发酵产酸能力提供了新的思路和方法。但在巴氏醋酸杆菌液态发酵过程中如何在恰当的时间点施加低频交变磁场，确定磁场的强度和作用时间来提高其产酸量是一个重要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术缺陷，提供一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法，利用低频交变磁场辅助巴氏醋酸杆菌进行液态发酵，从而促进其产酸，提高其产酸量，重在寻找合适的磁场条件来促进巴氏醋酸杆菌的发酵产酸，该方法操作简单，通过较低的附加投入，可提高发酵产物的产量，增加经济效益。
为了实现以上目的，本发明包括以下步骤：
(1)斜面菌种活化：将保藏的巴氏醋酸杆菌菌株转接到固体斜面培养基上，置于生化培养箱内培养；待长出单菌落后，挑取斜面巴氏醋酸杆菌单菌落于液体种子培养基中；然后，转移至摇床，在一定转速和温度条件下培养得到种子液；
(2)然后将步骤(1)得到的种子液以一定的接种量接种至液体发酵培养基中，继续在摇床培养；在发酵5～17h时进行初次低频交变磁场处理，施加的磁场强度为10～50Gs，处理时间为1～5h，磁场处理结束后，放回摇床继续进行发酵；每天相同时间点再次施加相同强度和相同刺激时间的低频交变磁场，发酵培养周期为4d。
进一步的，步骤(1)中所述生化培养箱内培养的温度为28～30℃，时间为3～5d。
进一步的，步骤(1)中所述挑取斜面巴氏醋酸杆菌单菌落的直径为3～4mm，挑取整个单菌落于100mL液体种子培养基中。
进一步的，步骤(1)中所述摇床培养的转速为150r/min，温度为28～30℃，培养时间为24h。
进一步的，步骤(1)中所述种子液接种至液体发酵培养基后，继续在摇床培养的条件为：转速150r/min，温度28～30℃。
进一步的，步骤(1)中所述固体斜面培养基配方：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，1.8％琼脂，pH 6.8，3％无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入。
进一步的，步骤(1)中所述液体种子液培养基配方：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，pH 6.8，3％无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入。
进一步的，步骤(2)中所述种子液接种至液体发酵培养基的接种量为8～10％。
进一步的，步骤(2)中所述液体发酵培养基配方：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，pH 6.8，3％无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入。
进一步的，步骤(2)所述摇床培养的温度条件为28～30℃。
进一步的，步骤(2)将种子液接种至液体发酵培养基培养发酵9h进行初次低频交变磁场处理，处理时间为1～5h，磁场强度为10～50Gs。
优选的，步骤(2)将种子液接种至液体发酵培养基培养发酵9h进行初次低频交变磁场处理，处理时间为3h，磁场强度为10～50Gs。
进一步的，步骤(2)将种子液接种至液体发酵培养基培养发酵9h进行初次低频交变磁场处理，处理时间为3h，磁场强度为30Gs。
本发明的有益效果是：
本发明采用的低频交变磁场的磁场强度为10～50Gs，处理时间为1～5h；这是为了促进巴氏醋酸杆菌在液态发酵过程中醋酸的合成，从而达到巴氏醋酸杆菌产酸量的提高，过低的磁场强度对醋酸的合成没有影响，过高的磁场强度会有抑制醋酸合成的作用，因此磁场强度和时间不是随便的选择，需要付出创造性的劳动；并且，在接种发酵后多长时间开始进行低频交变磁场处理也会对产酸量有非常重要的影响；本发明的方法简单、高效、成本低廉，具备良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细描述，但本发明不局限于这些实施例。
各实施例中采用的巴氏醋酸杆菌CICC20002购自中国工业微生物菌种保藏中心。各实施例以巴氏醋酸杆菌CICC20002的产酸量为指标来评价低频交变磁场对巴氏醋酸杆菌发酵产酸的促进作用。
实施例1：
固体斜面培养基：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，1.8％琼脂，pH 6.8，3％无水乙醇(培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入)，余量为三级水。
液体种子液培养基：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，pH 6.8，3％无水乙醇(培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入)，余量为三级水。
液体发酵培养基：1％葡萄糖，1％酵母提取物，0.3％蛋白胨，pH 6.8，3％无水乙醇(培养基灭菌后温度降到50～55℃时加入)，余量为三级水。
将保藏的巴氏醋酸杆菌CICC20002菌株转接于新鲜斜面上，置于生化培养箱内30℃培养4d；然后挑斜面菌落于含有100mL液体种子培养基的250mL三角瓶中，置于摇床培养，转速为150r/min，30℃培养24h，得到巴氏醋酸杆菌CICC20002种子液，并以10％的接种量转接到100mL液体发酵培养基中，放入摇床中进行摇瓶发酵，转速150r/min，温度30℃，发酵时间共为4d；在接种发酵后5h开始进行低频交变磁场处理，而后每天在相同时间点进行磁场处理，每次处理时间均为3h，低频交变磁场强度均为30Gs，温度30℃；发酵结束后，取发酵液，测定产酸量，测定方法采用标准酸碱滴定法，结果见表1，与对照组相比，产酸量提高了0.28％。
酸碱滴定：取1mL发酵液，加入50mL蒸馏水及2滴的1％酚酞指示剂，混匀后用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定至溶液变成淡红色，且静置30s不褪色为滴定终点。按如下公式计算产酸量(以醋酸计)。
Figure BDA0002538837630000041
式中：V为发酵液样品滴定消耗的NaOH量，mL；
V0为空白培养基对照滴定消耗的NaOH量mL；
CNaOH为NaOH标准溶液浓度，mol/L；
60为乙酸的相对分子质量，g/mol；
V样为样品的取样量。
实施例2：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为3h，低频交变磁场强度为30Gs，温度30℃；产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了14.5％。
实施例3：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后17h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为3h，低频交变磁场强度为30Gs，温度30℃；产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了4.15％。
实施例4：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为1h，低频交变磁场强度为30Gs，温度30℃。产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了0.19％。
实施例5：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为5h，低频交变磁场强度为30Gs，温度30℃。产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了9.67％。
实施例6：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为3h，低频交变磁场强度为10Gs，温度30℃。产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了0.42％。
实施例7：
与实施例1不同的步骤是：接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为3h，低频交变磁场强度为50Gs，温度30℃。产酸量见表1，与对照组相比，产酸量提高了0.56％。
对照组：与实施例1操作步骤相同，区别是不加低频交变磁场处理。
表1不同实施例巴氏醋酸杆菌CICC20002产酸量
处理方式 巴氏醋酸杆菌CICC20002产酸量(g/L)
对照 26.462
实施例1 26.535
实施例2 30.3
实施例3 27.561
实施例4 26.513
实施例5 29.021
实施例6 26.574
实施例7 26.61
通过表1可以看出在接种发酵后多长时间开始进行低频交变磁场处理、磁场强度、处理时间均对产酸量有非常重要的影响；通过实施例2中的数据，在接种发酵后9h开始进行低频交变磁场处理，而后每天相同时间点进行磁场处理，每次处理时间为3h，低频交变磁场强度为30Gs，温度30℃，产酸量与对照组相比提高了14.5％。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (1)

1.一种利用低频交变磁场促进巴氏醋酸杆菌发酵产酸的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）斜面菌种活化：选取巴氏醋酸杆菌菌株转接到固体斜面培养基上，置于生化培养箱内培养；其中生化培养箱内培养的温度为30℃，时间为4 d；待长出单菌落后，挑取斜面巴氏醋酸杆菌单菌落于100 mL的液体种子培养基中；然后，转移至摇床，在转速150 r/min，温度30℃条件下培养24h得到种子液；所述挑取斜面巴氏醋酸杆菌单菌落的直径为3~4 mm；
所述巴氏醋酸杆菌菌株为巴氏醋酸杆菌CICC20002；
所述固体斜面培养基配方：1 %葡萄糖，1 %酵母提取物，0.3 %蛋白胨，1.8 %琼脂，pH6.8，3 %无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50~55℃时加入；
所述液体种子液培养基配方：1%葡萄糖，1%酵母提取物，0.3%蛋白胨，pH 6.8，3%无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50~55℃时加入；
（2）然后将步骤（1）得到的种子液以10%的接种量接种至液体发酵培养基中，继续在摇床培养；继续在摇床培养的条件为：转速150 r/min，温度30℃；在发酵9 h时进行初次低频交变磁场处理，施加的磁场强度为30 Gs，处理时间为3 h，磁场处理结束后，放回摇床继续进行发酵；每天相同时间点再次施加相同强度和相同刺激时间的低频交变磁场，发酵培养周期为4 d；
所述液体发酵培养基配方：1%葡萄糖，1%酵母提取物，0.3%蛋白胨，pH6.8，3%无水乙醇，余量为三级水；其中无水乙醇在培养基灭菌后温度降到50~55℃时加入。
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