凍幹保護劑、副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑及其製備方法與流程

2023-07-24 10:52:11 3

本發明屬於發酵工程領域，涉及一種凍幹保護劑，以及含有該凍幹保護劑的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑；同時本發明還涉及一種該副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的製備方法。
背景技術：
：副乾酪乳桿菌N1115是具有益生功能的乳酸菌,目前已應用於乳酸菌飲品和即時性益生菌菌粉中。益生菌凍乾粉產品存在生產成本低、活力強、穩定性好、貯存期長的優點。但是益生菌的凍幹製劑的生產中，存在菌體死亡率較高及穩定性能差的缺點，致使產品中活菌含量少、用量大、發酵效果差，製造和使用成本均較高。申請號為201310285984.8的中國發明專利申請，公開了一種益生菌超低溫冷凍乾燥生產益生菌顆粒和應用的方法。該專利申請指出的方法可用於多個種屬的益生菌，由於不同種屬微生物具有獨特的代謝和抗逆特性，因此普遍的生產工藝對於不同菌株效果不盡相同，如應用在副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑中時，其菌體活菌得率較低，穩定性較差。由於在微生物經冷凍乾燥後，細胞內的游離水在凍結狀態下脫去，細胞的一切生命活動停止並處於休眠狀態，可以長期保存，但冷凍乾燥過程中會造成微生物細胞的損傷、死亡及胞內某些酶蛋白分子的鈍化，因此需要添加凍幹保護劑減少細胞的損傷。為了減小細胞的損傷，現有技術中，通常在冷凍乾燥過程中，添加保護劑，如在冷凍保存菌株時使用甘油作為保護劑，為凍幹過程提供有效的保護，但是甘油凍幹過程中不易乾燥，不能實現較好的保護效果。技術實現要素：為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在於提供一種凍幹保護劑，該凍幹保護劑應用於凍乾粉發酵劑製備時，實現對菌體的更好保護，進而可提高凍乾粉發酵劑中菌體存活率及穩定性。為達到上述目的，本發明所述的凍幹保護劑含有以下成分：麥芽糊精、海藻糖、L-穀氨酸鈉、甘油、半乳甘露聚糖。進一步的，所述凍幹保護劑含有如下以重量份計的成分：麥芽糊精20-30份、海藻糖20-30份、L-穀氨酸鈉19-29份、甘油15-25份、半乳甘露聚糖3-9份。進一步的，所述半乳甘露聚糖的重量份數為4-9份。採用本發明的凍幹保護劑，其效果如下：1、本發明的技術方案中，凍幹保護劑中含有半乳甘露聚糖，半乳甘露聚糖是由甘露糖殘基通過β-1,4-糖苷鍵連結形成的一種多分枝的聚糖，為凍幹過程中形成疏鬆空間網絡結構提供支撐骨架，在凍幹中起到保護菌株的作用，並且半乳甘露聚糖還是一種良好的可溶性膳食纖維，可以促進益生菌生長，提高副乾酪乳桿菌，尤其是副乾酪乳桿菌N1115菌粉的生產性能，降低菌粉作為酸奶發酵劑時的發酵時間，為酸奶生產企業降低生產成本。當凍乾粉作為口服益生菌，半乳甘露聚糖具有促進益生菌生長、治療腸道易激綜合症、降低血脂和控制血糖等功能，輔助益生菌副乾酪乳桿菌N1115發揮其益生作用。採用本發明的凍幹保護劑，麥芽糊精、海藻糖、L-穀氨酸鈉、甘油、半乳甘露聚糖原料的配合使用，該凍幹保護劑在凍幹過程中，使凍幹基質呈獨特的疏鬆空間網絡結構，這樣的結構為菌體提供了空間保護屏障，利於凍幹保護劑及菌體發揮抗凍保護作用，經過凍幹後的菌體存活率高，且菌體活性穩定，發酵效果好。2、進一步的，所述半乳甘露聚糖的重量份數為4-9份，結合其他原料成分的重量配比，使疏鬆空間網絡結構能夠進一步增強菌體的空間保護屏障效果。本發明同時提供一種副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑，所述副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑含有副乾酪乳桿菌N1115濃縮液和如上所述的凍幹保護劑。進一步的，按重量份計，所述副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與所述凍幹保護劑的重量配比為10:1.0-1.5。進一步的，按重量份計，所述副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與所述凍幹保護劑的重量配比為10:1.0-1.3。副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與凍幹保護劑的配比直接影響凍幹過程中菌體存活率。進一步的，為了得到最大菌體存活率，得到副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與凍幹保護劑的最優配比，本發明人設計了一系列實驗，最終確定，按重量份計，所述副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與所述凍幹保護劑的配比為10:1.0-1.5。進一步的，按重量份計，所述副乾酪乳桿菌N1115濃縮液與所述凍幹保護劑的重量配比為10:1.0-1.3。此外，本發明還提供了一種副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的製備方法。一種副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的生產方法，按以下步驟進行：1)副乾酪乳桿菌N1115濃縮液製備：將副乾酪乳桿菌N1115的高密度培養液，低溫高速離心處理，獲得副乾酪乳桿菌N1115濃縮液；2)混合液的製備：向副乾酪乳桿菌N1115濃縮液中添加凍幹保護劑，充分混合後，得到混合液；3)凍幹將步驟2)獲得的混合液放置於真空冷凍乾燥機內凍幹，得到凍幹菌體；4)包裝貯藏。進一步的，在步驟2)和步驟3)之間，設有預冷凍步驟，即將所述混合液置於溫度為4℃冷藏櫃中，恆溫放置12h。凍幹過程對於菌體活性損傷極大，本發明人發現在凍幹前對菌體濃縮液進行預冷凍能夠提高菌體存活率，使凍幹後菌體存活率較高。進一步的，步驟2)中，所述凍幹保護劑在添加到所述副乾酪乳桿菌N1115發酵液前，需經過高溫溼熱滅菌121℃、15分鐘，冷卻至20℃直接添加到所述副乾酪乳桿菌N1115的發酵液中，放置12h，保護劑與濃縮液充分混合，得到混合液；進一步的，所述步驟1)中，將副乾酪乳桿菌N1115的高密度培養液的酸鹼度調節至pH7.2；所述低溫高速離心處理的溫度為5℃，離心轉速為8000r/min。本發明對於富集條件設計了低溫高速離心(5℃、8000r/min)、低溫低速離心(5℃、4000r/min)、常溫高速離心(25℃、8000r/min)和常溫低速離心(25℃、4000r/min)四個實驗，在上述離心條件下離心15min,實驗結果表明低溫高速離心(5℃、8000r/min)的菌體富集條件比其他條件菌體存活率較高。相對於現有技術，本發明生產方法生產的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑，發酵性能好，菌體活性穩定，菌株存活率高，活菌數可高達6.0×1011cfu/mL，顯著提高了生產效率，降低了生產成本。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1-6實施例1-6示出了凍幹保護劑的原料成分，以及基於該凍幹保護劑的原料成分下，結合副乾酪乳桿菌濃縮液的含量以形成的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑。其如表1所示：表1實施例1-6原料成分及含量表上述副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的製備方法，包含以下步驟：1)副乾酪乳桿菌N1115濃縮液製備：調整發酵終止的副乾酪乳桿菌N1115的高密度培養液至pH7.2，降低溫度至5℃，以8000r/min進行低溫離心15min，獲得副乾酪乳桿菌N1115濃縮液；2)混合液的製備：將凍幹保護劑經過高溫溼熱滅菌121℃、15分鐘，冷卻至20℃，直接添加到所述副乾酪乳桿菌N1115的發酵液中，放置12h，使凍幹保護劑與濃縮液充分混合，得到混合液；3)預冷凍處理：將混合液置於溫度為4℃冷藏櫃中，恆溫放置12h，得到預冷凍處理液；4)凍幹處理：將步驟3中獲得的預冷凍處理液加入真空冷凍乾燥機內凍幹，以4℃/min的降溫速度，將溫度降至-35℃～-40℃，保持24min，得到凍幹菌體。5)包裝貯藏：將冷凍乾燥後得到的凍幹菌體放入粉碎機內進行粉碎，粉碎後的產品過40目篩，於-80℃的環境中貯藏，運輸時採用充有液氮或乾冰的保溫箱進行運輸。採用如上相同的製備方法，研究半乳甘露聚糖含量、凍幹保護劑和副乾酪乳桿菌濃縮液含量配比，對製備成的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的影響，形成對比例1—4，其原料成分如下：表2對比例1—4原料成分表對上述實施例1-6製成的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的菌體存活率進行測定，其結果如表3所示：表3各實施例菌體存活率實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5實施例6菌體存活率(％)37.039.138.538.938.537.9對對比例1-4製成的副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的菌體存活率進行測定，其結果如表4所示：表4各對比例菌體存活率對比例1對比例2對比例3對比例4菌體存活率(％)21.318.924.226.1由表3、表4可知，凍幹保護劑中半乳甘露聚糖為3-9重量份時，所得到的菌體存活率較高，當半乳甘露聚糖為4-9重量份時，所得菌體存活率進一步提高。當半乳甘露聚糖為2重量份或10重量份時，所得活菌存活率較低。當副乾酪乳桿菌濃縮液與凍幹保護劑的配比為10:1.0-1.5時，菌體存活率較高，進一步的，當副乾酪乳桿菌濃縮液與凍幹保護劑的配比為10:1.0-1.3時，菌體存活率進一步提高。實施例7本實施例涉及副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑的製備方法，在本實施例中，主要是在副乾酪乳桿菌N1115濃縮液製備步驟中，選取不同的富集條件。具體如下：調整發酵終止的副乾酪乳桿菌N1115的高密度培養液至pH7.2，採用低溫高速離心(5℃、8000r/min)、低溫低速離心(5℃、4000r/min)、常溫高速離心(25℃、8000r/min)和常溫低速離心(25℃、4000r/min)4種不同的富集條件,離心15min,獲得副乾酪乳桿菌N1115濃縮液。以副乾酪乳桿菌N1115濃縮液中菌體存活率和濃縮倍數為檢測項，進行下述平行試驗，n＝2取平均值。結果如表5所示：表5各菌體富集條件下菌體存活率及濃縮倍數由結果可見，採用低溫高速離心(5℃、8000r/min)的菌體存活率較高，濃縮倍數較高，優選低溫高速離心。對比例5對比例5的原料與上述實施例2的原料及配比完全一致，製備方法與上述實施例2的製備方法基本相同，不同之處在於缺少上述步驟3預冷凍處理。以對比例5所得副乾酪乳桿菌N1115凍乾粉發酵劑菌體存活率為檢測項，進行6次檢測，檢測結果如表6所示：表6對比例5菌體存活率檢測1檢測2檢測3檢測4檢測5檢測6菌體存活率(％)20.220.320.620.420.720.5由表6結果與實施例2結果對比可知，經過預冷凍處理的菌體存活率有顯著提高，幾乎是未經過預冷凍處理菌體存活率的2倍。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp