專利名稱：一種乳酸菌的低水分固態培養與干燥方法
技術領域：
本發明涉及生物技術領域中微生物活菌制劑的制備方法，特別是涉及一種采用固 態發酵法制備乳酸菌制劑的低水分固態培養及干燥方法。
背景技術：
近年來，乳酸菌在維護人和高等動物機體健康方面的作用為越來越多的研究工作 者所注目。在營養生理方面，乳酸菌可提高蛋白質、乳糖和鈣等營養物質的消化吸收，可產 生多種維生素為機體消化吸收利用；在保健方面，可抑制腸道內腐敗菌、致病菌的繁殖，抑 制腸道感染，解除腹瀉和便秘作用，并具有維持腸道內菌群平衡的整腸作用，可激活巨噬細 胞功能，刺激人體產生免疫應答，具有免疫賦活作用和抗腫瘤作用等，還可降低血氨和血中 膽固醇的含量；在畜牧業方面，乳酸菌有增膘的作用；在食品工業方面，采用乳酸菌素作為 天然防腐劑，可延長食品的保存期；利用乳酸菌發酵作用，可生產多種發酵食品，如發酵豆 乳、發酵蔬菜汁等。盡管乳酸菌有廣泛的應用和市場需求，但由于乳酸菌不耐干燥，目前生產主要采 用冷凍干燥方式，因此生產成本高，其應用面受到極大限制。
發明內容
本發明提供了一種存活率較高、生產成本較低的乳酸菌的低水分固態培養與干燥 方法。為解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案一種乳酸菌的低水分固態培養 與干燥方法，可包括以下步驟1)低水分固態發酵將固態乳酸菌菌種接種到干麩皮培養基中進行發酵，培養基 中水分維持在30% 45% ；2)干豆粕吸水加入干豆粕，攪拌使其均勻混合，維持發酵溫度繼續發酵；3)烘干發酵結束后，將發酵產物烘干，使干燥成品含水量維持在7% 10%，得 到固態乳酸菌制劑。在上述乳酸菌的低水分固態培養與干燥方法中，所述步驟1)中的乳酸菌可選自 乳酸桿菌、乳酸球菌等可產乳酸的一類生理功能菌，如屎腸球菌(Enterococcus faecium)寸。所述步驟1)中的接種量優選為 10% (W/W，單位g/100g)；發酵條件優選為 培養基中水分維持在30% 45%，在37°C下恒溫發酵24 36h。所述步驟2)中干豆粕的添加量優選為干麩皮質量的15 30% ；發酵時間優選為 12 24h。所述步驟3)中發酵產物的烘干條件優選為在40 80°C下烘干3 5h。所述步驟1)中固態乳酸菌菌種可采用罐頭瓶低水分固態菌種，具體獲得方法可 包括以下步驟
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(1)制備三角瓶液體菌種在無菌的情況下，從乳酸菌純種斜面上挑取1環菌落轉 接于盛有IOOmL YPD液體培養基的250mL三角瓶中，然后將三角瓶置于37°C恒溫培養箱中 靜置培養6 18h(優選為12h)；(2)制備罐頭瓶低水分固態菌種取20g干麩皮，放入250mL罐頭瓶中，加入一定 量的蒸餾水，使其水分維持在30%左右，pH自然，封口，滅菌，取出冷卻后，接入步驟⑴中 的液體菌種，接種量 10% (V/W，mL/100g)，此時培養基中水分維持在30% 45%， 37°C恒溫培養36 48h，得到罐頭瓶低水分固態菌種。所述步驟(1)中的YPD液體培養基配方為酵母膏5 15g/L(優選為10g/L)，蛋 白胨15 25g/L(優選為20g/L)，葡萄糖15 25g/L(優選為20g/L)，pH 6. 5。用上述方法獲得的固態乳酸菌制劑也屬于本發明的保護范圍。本發明提供了一種乳酸菌的低水分固態培養與干燥方法。本發明采用廉價的農副 產品麩皮為主要原料，通過控制發酵初始麩皮的低水分(含水量30% 45%)和發酵后期 利用干豆粕吸水使發酵過程中維持低水分狀態，從而得到乳酸菌的固態低水分培養物。乳 酸菌的固態低水分培養物直接于40 80°C干燥3 5h，即可以得到干燥的乳酸菌固態培 養物。該法發酵得到的乳酸菌能耐受干燥過程中的高溫，菌劑的存活率高達80%以上，遠高 于液體培養菌劑干燥過程的存活率。不同于以往的低水分固態培養法，本發明使乳酸菌在 發酵過程中逐步適應低水分環境，從而能在隨后的高溫干燥過程中耐受較高溫度，干燥后， 保持較高的菌劑存活率，得到易于儲存和運輸的固態乳酸菌制劑，常溫6個月活菌保存率 高于70%以上，突破了乳酸菌普通培養與干燥時，其干燥成活率低于10%，常溫保存一個 月死亡率大于50%的產業發展障礙，為乳酸菌大規模生產和應用提供了技術基礎。本發明 具有以下優點(1)本發明使用廉價的農副產品麩皮作為基本原料，配制方法簡單，價格低，可降 低生產成本；(2)本發明采用固態發酵方法生產乳酸菌，減少了生產所需的用水和能量消耗；(3)本發明采用低水分固態發酵的方式，因而實際上乳酸菌在培養中經歷了低水 分馴化的過程，從而使菌種在干燥過程中，能保證高存活率，并減少雜菌；(4)本發明不需冷凍干燥設備，投資少，成本低，技術易推廣；(5)本發明生產所得的乳酸菌菌粉不僅能在常溫狀態下作較長期的保存，且能夠 保持較高的活性。綜上所述，本發明固態乳酸菌制劑的制備方法明顯優于現有的乳酸菌制劑的制備 方法，適合大面積推廣和應用。下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
圖1為固態乳酸菌制劑的制備方法流程2為固態乳酸菌制劑在室溫保藏過程中的活菌數變化圖
具體實施例方式實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的
4操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下述實施例中所用方法如無特別說明均為常規方法。實施例1、用低水分固態培養與干燥方法制備固態乳酸菌制劑菌種屎腸球菌(Enterococcus faecium)，購自中國普通微生物保藏管理中心。器皿及設備250mL三角瓶，250mL罐頭瓶，15L塑料發酵容器。YPD液體培養基主要成分為酵母膏10g/L，蛋白胨20g/L，葡萄糖20g/L，pH 6. 5。YPD液體培養基配制方法為1)、溶解IOg酵母膏、20g蛋白胨于900mL水中，調節pH值，配成組分I。2)、121°C、30min 滅菌。3)、配制IOOmL濃度為200g/L(10X)葡萄糖溶液，單獨115°C、20min滅菌。4)、無菌條件下，將IOOmL已滅菌的200g/L葡萄糖溶液加入到900mL組分I中，混 合均勻，即為YPD液體培養基。用本發明的方法制備固態乳酸菌制劑過程參見圖1流程，具體包括以下步驟(1)制備三角瓶液體菌種在無菌的情況下，從乳酸菌純種斜面上挑取1環菌落轉 接于盛有IOOmL YPD液體培養基的250mL三角瓶中，然后將三角瓶置于37°C恒溫培養箱中 靜置培養12h(6 18h均可)。(2)制備罐頭瓶固態菌種取20g干麩皮，放入250mL罐頭瓶中，加入6mL蒸餾水， 使其水分維持在30%左右，pH自然，封口，置入高溫滅菌鍋中12rC、30min滅菌。取出冷 卻后，接入步驟(1)中的液體菌種(接種量5% (v/w)，菌液體積與干麩皮質量之比，單位為 mL/100g,即每個罐頭瓶接種ImL菌液)。此時培養基中水分維持在30% 45%，37°C恒溫 培養36h(36 48h均可)。共接種20個罐頭瓶，得到罐頭瓶固態菌種。(3)固態發酵生產將步驟(2)中的罐頭瓶固態菌種再轉接到15L塑料發酵容器 (發酵池或床或其它容器)中，每個容器內裝干麩皮1. 6kg，加水480mL，每4瓶罐頭瓶的固 態菌種(80g干重)接種到1個15L塑料發酵容器中(接種量5% (w/w)，單位g/100g)，共 接種4個15L塑料發酵容器；此時培養基中水分維持在30 % 45 %，發酵溫度控制在37°C， 發酵24h (24 36h均可)。(4)干豆粕吸水步驟(3)完成后，每個15L塑料發酵容器中立刻加入干豆粕 480g (干豆粕加入量為干麩皮質量的15 30%均可)，攪拌使其均勻混合，維持發酵溫度 37 V，繼續發酵12h (12h 24h均可)。(5)干燥將發酵好的低水分固體培養的乳酸菌平鋪于烘干設備內直接干燥，保 持40 80°C烘干3 5h，使干燥成品含水量維持在 % 10%，即得到干燥好的固態乳酸 菌制劑。實施例2、固態乳酸菌制劑干燥前后存活率的檢測檢測固態乳酸菌制劑干燥前后的存活率，具體方法包括以下步驟(1)干燥前制劑中乳酸菌菌數的測定準確稱取發酵物料10g，放入盛有90mL無菌 蒸餾水(含數粒玻璃珠)的250mL三角瓶中，搖床中200rpm振蕩30min，使其分散均勻。按 10倍稀釋法制成不同濃度稀釋液，從3個合適的稀釋液中分別吸取0. ImL置于無菌YPD平 板中，每一稀釋度做3個平皿。于37°C倒置培養24h，進行菌落計數。菌濃度計算公式菌 濃度(cfu/g) = 10X稀釋倍數X相應稀釋倍數平板菌落個數/10，其中“相應稀釋度平板菌落個數”指選擇菌落數在30 300之間的稀釋平板作為計數平板，并取3個平板上菌落 的算術平均值為該值。(2)干燥后制劑中乳酸菌菌數的測定稱取干燥后發酵物料10g，其余測定方法同 步驟(1)。(3)干燥前后制劑含水量的測定千分之一天平準確稱取干燥前(干燥后)發酵 物料各2g，置于干凈平皿中，做3個平行，放入105°C烘箱中，烘干2h，取出置于干燥皿內冷 卻至室溫，再用千分之一天平稱量，記錄數值；然后再次讓入烘箱中繼續烘15分鐘，取出干 燥皿冷卻，稱量，記錄數值，重復上述操作，直到測定數據恒定時為止，并取最終值為測定結 果。含水量計算公式含水量=(2 一 m)x 100 %，其中m為烘干后物料質量，單位g。
2(4)干燥前后制劑中乳酸菌的存活率的計算公式
烘干前制劑菌濃度/
存活率-_/供干前物料含水量χ J 00%
仔估車_烘干后制劑菌濃度/100/0。
7 烘干后含水量烘干前后物料的菌濃度及存活率結果如表1所示，檢測結果表明用本發明方法制 備的固態乳酸菌制劑具有較高的存活率。表1制劑烘干前后存活率檢測結果
權利要求
一種乳酸菌的低水分固態培養與干燥方法，包括以下步驟1)低水分固態發酵將固態乳酸菌菌種接種到干麩皮中進行發酵；2)干豆粕吸水加入干豆粕，攪拌使其均勻混合，維持發酵溫度繼續發酵；3)烘干發酵結束后，將發酵產物烘干，使干燥成品含水量維持在7％～10％，得到固態乳酸菌制劑。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1)中的乳酸菌選自乳酸桿菌、 乳酸球菌等可產乳酸的一類生理功能菌，如屎腸球菌(Enterococcus faecium)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟1)中固態乳酸菌菌種采用 罐頭瓶低水分固態菌種，具體獲得方法包括以下步驟(1)制備三角瓶液體菌種在無菌的情況下，從乳酸菌純種斜面上挑取1環菌落轉接于 盛有IOOmL YPD液體培養基的250mL三角瓶中，然后將三角瓶置于37°C恒溫培養箱中靜置 培養6 18h ；(2)制備罐頭瓶低水分固態菌種取20g干麩皮，放入250mL罐頭瓶中，加入一定量的 蒸餾水，使其水分維持在30%左右，pH自然，封口，滅菌，取出冷卻后，接入步驟⑴中的液 體菌種，接種量 10% (mL/100g)，此時培養基中水分維持在30% 45%，37°C恒溫培 養36 48h，得到罐頭瓶低水分固態菌種。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟(1)中的YPD液體培養基配方 為酵母膏5 15g/L，蛋白胨15 25g/L，葡萄糖15 25g/L，pH6. 5 ；優選酵母膏10g/l， 蛋白胨20g/l，葡萄糖20g/l。
5.根據權利要求1至4任一所述的方法，其特征在于所述步驟1)中的接種量為 10% (g/100g)。
6.根據權利要求1至5任一所述的方法，其特征在于所述步驟1)中培養基為干麩皮 和水，培養基中水分維持在30% 45%。
7.根據權利要求1至6任一所述的方法，其特征在于所述步驟1)中發酵條件為水 分維持在30% 45%，在37°C下恒溫發酵24 36h。
8.根據權利要求1至7任一所述的方法，其特征在于所述步驟2)中干豆粕的添加量 為干麩皮質量的15 30% ；發酵時間為12 24h。
9.根據權利要求1至8任一所述的方法，其特征在于所述步驟3)中發酵產物的烘干 條件為在40 80°C下烘干3 5h。
10.用權利要求1-9任一項所述方法獲得的固態乳酸菌制劑。
全文摘要
本發明公開了一種乳酸菌的低水分固態培養與干燥方法。本發明采用廉價的農副產品麩皮為主要原料，通過控制發酵初始麩皮的低水分和發酵后期利用干豆粕吸水使發酵過程中維持低水分狀態，從而得到乳酸菌的固態低水分培養物。乳酸菌的固態低水分培養物直接于40～80℃干燥3～5h，即可以得到干燥的乳酸菌固態培養物。該法發酵得到的乳酸菌能耐受干燥過程中的高溫，菌劑的存活率高達80％以上，遠高于液體培養菌劑干燥過程的存活率，并易于儲存和運輸，常溫6個月活菌保存率高于70％以上。本發明為乳酸菌大規模生產和應用提供了技術基礎，適合大面積推廣和應用。
文檔編號C12R1/225GK101955900SQ20101028144
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者付生慧, 吳定心, 張東曉, 梁運祥, 游偉, 蔡君, 雷紅升 申請人:北京金泰得生物科技股份有限公司