CN112410238A - 一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,解决了蜡样芽孢杆菌加工过程产量低且成本高的问题,其技术方案要点是:所述的工艺包括:一级培养、二级培养、三级培养、转发酵罐和干燥处理,其中,应用到5000L的种子罐和60 m3的发酵罐,所述的种子培养基和发酵培养基的原料相同,所述的种子培养基和发酵培养基的原料为:豆粕粉、大豆粉、玉米粉、葡萄糖、麸皮浸出液、氯化钠、硫酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁和氯化钙。达到了增加产品产量和降低生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明属于芽孢杆菌加工技术领域,特指一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺。
背景技术
蜡样芽孢杆菌是一种常用的益生菌。蜡样芽孢杆菌进人肠道后,消耗肠道内过多氧气,创造厌氧环境,促进厌氧菌生长,能够调整肠道菌群失调,改善微生态环境,达到抑制有害好氧菌生长,有利于有益厌氧菌生存,提高动物的饲料利用率并促进动物生长。Pruss研究表明,蜡样芽孢杆菌与其它芽孢杆菌一样也可合成纤溶酶。
在饲料中添加蜡样芽孢杆菌,可提高断奶仔猪的饲料转化率,减少仔猪断奶后腹泻率。Braat等在鼠上的研究表明,蜡样芽孢杆菌能提高动物机体细胞因子TNF-a和INF-y的表达水平,说明其可作为动物机体的免疫调节剂。Schierack等研究报道,蜡样芽孢杆菌能调节断奶仔猪外周血单核细胞(PBMC)亚群的比例,促进PBMC细胞因子IL-4和IFN-y的产生,增强PBMC对流感疫苗抗原的增殖反应,提高机体对流感抗原和支原体抗原的抗体滴度。总之,蜡样芽孢杆菌是一种理想的微生态制剂生产菌种,在人、动物、食品和饲料领域的应用潜力很大。
然而,现有的蜡样芽孢杆菌在生产过程中,由于发酵步骤的碳源和氮源的成本较高,无法实现大批量生产发酵,且现有的发酵技术发酵活菌数较低,导致产品质量低且无法高产。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种产量高、成本低且发酵活菌数量高的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺。
本发明的目的是这样实现的:一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,所述的工艺至少包括如下步骤:
1)一级培养:取适量粉芽孢杆菌接种于内含培养液的茄子瓶中活化处理,于培养摇床内培养,得到初级种子,将初级种子接种至50L的种子罐内,调节PH值至6.3-6.8,温度32-40℃,在有氧环境下培养15-20h,并且投入种子培养基,形成一级种子;
2)二级培养:将一级种子接种至300L的种子罐内,调节PH值至6.3-6.8,温度32-40℃,在有氧环境下培养18-21h,并且投入种子培养基,形成二级种子;
3)三级培养:对5000L的种子罐进行温度121--124℃,持续30min的实消灭菌处理,将二级种子接种至灭菌后的5000L种子罐内,控制配料体积为3000L,调节5000L种子罐实消灭菌后的PH值至6.3-6.8,罐压0.04-0.08mpa,风量126m³/hr,转速80-100r/min,温度32-40℃,在有氧环境下培养20-24h,并且投入种子培养基,形成三级种子;
4)转发酵罐:对60m3的发酵罐进行温度121--124℃,持续30min的实消灭菌处理,将三级种子接种至灭菌后的60m3发酵罐内,控制配料体积为25 m3,调节发酵罐实消灭菌后的PH值至6.3-6.8,罐压0.04-0.08mpa,风量500-800m³/hr,转速80-100r/min,温度32-40℃,并且投入发酵培养基,发酵时间23-26h,得初成品;
5)干燥处理:将初成品进行喷雾干燥,喷雾干燥完成后进行检查计数,得完成品;
其中,所述的种子培养基和发酵培养基的原料相同,所述的种子培养基和发酵培养基的原料为:豆粕粉、大豆粉、玉米粉、葡萄糖、麸皮浸出液、氯化钠、硫酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁和氯化钙。
本发明进一步优化为:所述的种子培养基和发酵培养基的原料用量比例相同,其中,豆粕粉1-3%,大豆粉2-3%,玉米粉4-6%,葡萄糖0.8-1%,麸皮浸出液2-3%,氯化钠 0.5%,硫酸铵0.02%,磷酸氢二钾0.02%,硫酸镁 0.02%,氯化钙 0.02%。
本发明进一步优化为:所述的麸皮浸出液由麸皮在115℃环境中加热20min,之后通过板框压滤机进行滤液。
本发明进一步优化为:所述的5000 L种子罐和60m3发酵罐之间设置有接种管,所述接种管使用前对其进行蒸汽灭菌,所述的蒸汽压力大于0.4Mpa,且消毒时间大于30min。
本发明进一步优化为:所述步骤4)中的初成品,通过镜检菌体全部形成芽孢后,即停止发酵罐。
本发明进一步优化为:所述步骤3)和步骤4)中的配料体积为实消灭菌后的配料体积。
本发明进一步优化为:所述步骤5)中的完成品,通过镜检芽孢数达到4.7Χ109 -5.0Χ109cfu/ml,即为合格的完成品。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是:首先本发明生产发酵过程中主要采用豆粕、玉米粉作为主要碳源、氮源,有效降低了工业级发酵成本,使其能大批量生产发酵。
其次在发酵能力上本发明的发酵产量远远高出市场上的最高水平,提高了发酵活菌数,提高利润值。
具体实施方式
本发明中所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本 发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实 施例,都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,包括:1)一级培养:将芽孢杆菌接种于内含培养液的茄子瓶中活化处理,于培养摇床内培养,得到初级种子,将初级种子接种至50L的种子罐内,调节PH值至6.4,温度36℃,在有氧环境下培养15h,并且投入种子培养基,形成一级种子;
2)二级培养:将一级种子接种至300L的种子罐内,调节PH值至6.4,温度36℃,在有氧环境下培养18h,并且投入种子培养基,形成二级种子;
3)三级培养:对5000L的种子罐进行温度121℃,持续30min的实消灭菌处理,将二级种子接种至灭菌后的5000L种子罐内,控制配料体积为3000L,调节5000L种子罐实消灭菌后的PH值至6.4,罐压0.05mpa,风量126m³/hr,转速80r/min,温度36℃,在有氧环境下培养20h,并且投入种子培养基,形成三级种子;
4)转发酵罐:所述的5000 L种子罐和60m3发酵罐之间焊接连接有接种管,所述接种管使用前对其进行蒸汽压力为0.6Mpa,持续30分钟的蒸汽灭菌处理。对60m3的发酵罐进行温度121℃,持续30min的实消灭菌处理,将三级种子接种至灭菌后的60m3发酵罐内,控制配料体积为25 m3,调节发酵罐实消灭菌后的PH值至6.4,罐压0.05mpa,风量500m³/hr,转速80r/min,温度36℃,并且投入发酵培养基,发酵时间23h,通过镜检菌体全部形成芽孢后,即停止发酵罐,得初成品;
5)干燥处理:将初成品进行喷雾干燥,喷雾干燥完成后进行检查计数,通过镜检芽孢数达到4.7Χ109 cfu/ml,即为合格的完成品;
其中,所述的种子培养基和发酵培养基的原料相同,所述的种子培养基和发酵培养基的原料及比例为:豆粕粉2%、大豆粉2%、玉米粉4%、葡萄糖0.8%、氯化钠0.5%、硫酸铵0.02%、磷酸氢二钾0.02%、硫酸镁0.02%和氯化钙0.02%,还需要加入麸皮浸出液2%,所述的麸皮浸出液由麸皮在115℃环境中加热20min,之后通过板框压滤机进行滤液。
实施例2
一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,包括:1)一级培养:将芽孢杆菌接种于内含培养液的茄子瓶中活化处理,于培养摇床内培养,得到初级种子,将初级种子接种至50L的种子罐内,调节PH值至6.7,温度37℃,在有氧环境下培养18h,并且投入种子培养基,形成一级种子;
2)二级培养:将一级种子接种至300L的种子罐内,调节PH值至6.7,温度37℃,在有氧环境下培养21h,并且投入种子培养基,形成二级种子;
3)三级培养:对5000L的种子罐进行温度124℃,持续30min的实消灭菌处理,将二级种子接种至灭菌后的5000L种子罐内,控制配料体积为3000L,调节5000L种子罐实消灭菌后的PH值至6.7,罐压0.07mpa,风量126m³/hr,转速95r/min,温度37℃,在有氧环境下培养24h,并且投入种子培养基,形成三级种子;
4)转发酵罐:所述的5000 L种子罐和60m3发酵罐之间焊接连接有接种管,所述接种管使用前对其进行蒸汽压力为0.8Mpa,持续45分钟的蒸汽灭菌处理。对60m3的发酵罐进行温度124℃,持续30min的实消灭菌处理,将三级种子接种至灭菌后的60m3发酵罐内,控制配料体积为25 m3,调节发酵罐实消灭菌后的PH值至6.7,罐压0.08mpa,风量700m³/hr,转速95r/min,温度37℃,并且投入发酵培养基,发酵时间26h,通过镜检菌体全部形成芽孢后,即停止发酵罐,得初成品;
5)干燥处理:将初成品进行喷雾干燥,喷雾干燥完成后进行检查计数,通过镜检芽孢数达到4.8Χ109 cfu/ml,即为合格的完成品;
其中,所述的种子培养基和发酵培养基的原料相同,所述的种子培养基和发酵培养基的原料及比例为:豆粕粉3%、大豆粉3%、玉米粉6%、葡萄糖1%、氯化钠0.5%、硫酸铵0.02%、磷酸氢二钾0.02%、硫酸镁0.02%和氯化钙0.02%,还需要加入麸皮浸出液2%,所述的麸皮浸出液由麸皮在115℃环境中加热20min,之后通过板框压滤机进行滤液。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的步骤、数值或用量等所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明说明中所使用的术语,只是为了描述具体得实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。
Claims (7)
1.一种高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述的工艺至少包括如下步骤:
1)一级培养:取适量粉芽孢杆菌接种于内含培养液的茄子瓶中活化处理,于培养摇床内培养,得到初级种子,将初级种子接种至50L的种子罐内,调节PH值至6.3-6.8,温度32-40℃,在有氧环境下培养15-20h,并且投入种子培养基,形成一级种子;
2)二级培养:将一级种子接种至300L的种子罐内,调节PH值至6.3-6.8,温度32-40℃,在有氧环境下培养18-21h,并且投入种子培养基,形成二级种子;
3)三级培养:对5000L的种子罐进行温度121--124℃,持续30min的实消灭菌处理,将二级种子接种至灭菌后的5000L种子罐内,控制配料体积为3000L,调节5000L种子罐实消灭菌后的PH值至6.3-6.8,罐压0.04-0.08mpa,风量126m³/hr,转速80-100r/min,温度32-40℃,在有氧环境下培养20-24h,并且投入种子培养基,形成三级种子;
4)转发酵罐:对60m3的发酵罐进行温度121--124℃,持续30min的实消灭菌处理,将三级种子接种至灭菌后的60m3发酵罐内,控制配料体积为25 m3,调节发酵罐实消灭菌后的PH值至6.3-6.8,罐压0.04-0.08mpa,风量500-800m³/hr,转速80-100r/min,温度32-40℃,并且投入发酵培养基,发酵时间23-26h,得初成品;
5)干燥处理:将初成品进行喷雾干燥,喷雾干燥完成后进行检查计数,得完成品;
其中,所述的种子培养基和发酵培养基的原料相同,所述的种子培养基和发酵培养基的原料为:豆粕粉、大豆粉、玉米粉、葡萄糖、麸皮浸出液、氯化钠、硫酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁和氯化钙。
2.根据权利要求1所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述的种子培养基和发酵培养基的原料用量比例相同,其中,豆粕粉1-3%,大豆粉2-3%,玉米粉4-6%,葡萄糖0.8-1%,麸皮浸出液2-3%,氯化钠 0.5%,硫酸铵0.02%,磷酸氢二钾0.02%,硫酸镁0.02%,氯化钙 0.02%。
3.根据权利要求2所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述的麸皮浸出液由麸皮在115℃环境中加热20min,之后通过板框压滤机进行滤液。
4.根据权利要求3所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述的5000 L种子罐和60m3发酵罐之间设置有接种管,所述接种管使用前对其进行蒸汽灭菌,所述的蒸汽压力大于0.4Mpa,且消毒时间大于30min。
5.根据权利要求4所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述步骤5)中的完成品,需通过镜检芽孢数达到4.7Χ109 -5.0Χ109cfu/ml。
6.根据权利要求1所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述步骤3)和步骤4)中的配料体积为实消灭菌后的配料体积。
7.根据权利要求1所述的高产蜡样芽孢杆菌工业生产发酵工艺,其特征在于,所述步骤4)中的初成品,通过镜检菌体全部形成芽孢后,即停止发酵罐。
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