一种乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保护方法

摘要

一种乳酸菌或酵母菌多孔淀粉包埋保护方法，是将乳酸菌或酵母菌用发酵罐进行高密度培养，使发酵液中乳酸菌总数达到3.0～4.5×10

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物制剂的制备方法，具体地说是一种乳酸菌或者酵母菌微生态制剂的保护方法。

背景技术

抗生素曾在畜牧业养殖中发挥了重要的作用，但其带来的药物残留、生态环境的破坏和病原菌的耐药性等弊端也越来越明显。随着人们生活水平的提高和食品安全意识的加强，迫切需要绿色饲料添加剂来生产绿色畜禽产品。乳酸菌类饲料添加剂和酵母菌饲料添加剂是其中重要的绿色饲料添加剂。

但是，由于酵母菌以及大多数乳酸菌不产芽孢，抗逆性较差，很容易死亡，严重影响了使用效果。如当乳酸菌加于饲料制粒时，由于通常的饲料制粒温度超过80℃，在此温度下仅5min即可使乳酸菌损失70-80％。另外，由于饲料中本身存在许多金属离子、抗生素等物质，同样会影响到乳酸菌和酵母菌的活力。因此，乳酸菌和酵母菌在生产制备、贮藏和进入动物肠道之前很容易失活，为了得到高活菌数制剂，需要对其进行保护。

因此，现在提倡的技术是对乳酸菌和酵母菌采用包埋措施，或制备胶囊剂来保护乳酸菌和酵母菌，从而降低外界对它们的影响。微生物包埋法的原理是利用天然的或者是合成的高分子包囊材料，将微生物细胞包覆形成为直径在5～400微米大小之间的一种具有半透性或密封囊膜的微型胶囊的技术。微胶囊技术中的包囊材料的选取通常需根据具体产品的具体要求进行，既要求包囊材料能够在囊心物质上形成一层具有粘附力的薄膜，而且还要求使包囊材料不与囊心物质发生化学反应，同时还要考虑到产品的渗透性、吸湿性、稳定性、溶解性以及澄清度等因素。经检索，中国专利如CN03145934.X、CN200310115572.6、CN200410098468.5、CN200410098907.2、CN00119386.4、CN01127736.X、CN03155727.902114477.X、CN200310118155.7等均公开了采用包埋壁材和芯材包埋乳酸菌和酵母菌的包埋方法。但这些方法对材料的选择要求高，生产工艺相对复杂，设备投资较大，同时也存在在干燥时导致活菌数不高等缺点。

目前，国内对乳酸菌和酵母菌的包埋制成微胶囊都是采用海藻酸钠、卡那胶、交联聚丙烯酰胺、二氧化硅凝胶、角叉莱胶、聚乙烯醇凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等高分子物质作为包埋材料，采用多孔淀粉作为乳酸菌和酵母菌等微生物包埋保活材料进行包埋的方法国内鲜见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述现有乳酸菌和酵母菌包埋保活技术的不足，提供一种乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保护方法，其为高活力包埋方法，其生产工艺简单、包埋后活菌数高、成本和能耗低、易于批量生产。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保护方法，该方法包括如下步骤：

a、将乳酸菌或酵母菌用发酵罐进行高密度培养，使发酵液中乳酸菌的总数为3.0～4.5×10⁹CFU/mL，或者酵母菌的总数为2.0～3.0×10¹⁰CFU/mL，再在40℃～55℃，真空度0.08Mpa～0.09MPa条件下将发酵液浓缩15～20倍，得到浓缩菌液；

上述乳酸菌为嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、或保加利亚乳酸杆菌；上述酵母菌为酿酒酵母菌；

b、于上述浓缩菌液中先加入多孔淀粉，以50～100r/min搅拌30～60min后，再加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；多孔淀粉的加入量为1mL浓缩菌液加0.8～1.0g多孔淀粉，乳清粉的加入量为1mL浓缩菌液加0.2～0.3g乳清粉，海藻糖的加入量为1mL浓缩菌液加0.03～0.05g海藻糖；

c、将上述糊状物干燥至含水率为3～5％，即得。其中，干燥是指喷雾干燥，热风进口温度为160～170℃，出口温度为65～70℃；或者是在50-65℃恒温箱中进行干燥。

上述将乳酸菌或酵母菌用发酵罐进行高密度培养为现有技术中的常规手段(高细胞密度发酵技术，化学工业出版社，2006.10：230-314)，在此不再赘述。

本发明中用到的菌种：嗜热链球菌(Streptococcus thermophiluss)，嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)，保加利亚乳酸杆菌(Lactobacillusbulgaricus)，及酿酒酵母酵(Saccharomyces cerevisiae)，均为公众可以得到的常规菌种。

由于多孔淀粉是一种具有类似马蜂窝状的中空结构的生淀粉颗粒，表面分布着大量的小孔。由于是中空结构，具有较大的吸附能力。其主要性能有：(1)多孔淀粉的堆积密度较低；(2)吸附能力大；(3)多孔淀粉吸附目的物后对其有保护作用；(4)多孔淀粉吸附目的物后可达到缓慢释放目的物的作用；(5)在干燥状态下具有良好的机械强度。因此，本发明中采用多孔淀粉作为包埋材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明方法使用的多孔淀粉，由于表面分布着大量的小孔，并一直延伸到颗粒内部，具有较强的吸附能力，在搅拌条件下，可充分吸附微生物，且不需要经过再包裹或制成微胶囊，应用工艺简单。

2、本发明方法使用多孔淀粉吸附乳酸菌、酵母菌等益生菌，可直接进行喷雾干燥，或在中温条件下直接干燥，可替代常规的冷冻干燥工艺，大大降低活菌制剂成本，且其贮藏性能优于冷冻干燥粉。

3、本发明方法使用乳清粉和海藻糖作为乳酸菌和酵母菌包埋保护剂，可大大提高其活菌率，成品活菌率较不加乳清粉和海藻糖的要提高30％-45％，且活菌数达到10¹⁰CFU/g以上。

4、本发明的方法具有生产工艺简单、能耗低、无三废、投资小、易于规模化生产等特点。

5、微胶囊技术和冷冻干燥技术尽管已经很成熟，但在活性乳酸菌粉的实际生产中应用很少，主要原因是在壁材的选择、工业化生产设备上还存在瓶颈。其主要工艺步骤是包埋壁材先与菌液混合均匀，然后滴加CaCl₂或KCl等溶液形成凝胶颗粒，再进行喷雾干燥；而本发明方法只需将菌液与多孔淀粉、保护剂混合吸附，即可进行干燥，生产工艺比传统的包埋技术简单，且易控制，减少了凝胶颗粒形成环节。

具体实施方式

实施例1：

按已有技术进行高密度发酵培养嗜热链球菌，使发酵液中嗜热链球菌细胞数量达到3.5×10⁹CFU/mL，再于45℃、真空度0.085Mpa条件下将发酵液浓缩20倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加1g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以100r/min搅拌条件下吸附60min后，再按1mL浓缩菌液加0.25g乳清粉和0.03g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物置于不锈钢盘中，50℃烘干至产品含水率为4％，即得成品。采用倾注平板计数法，测得成品中嗜热链球菌总数为1.8×10¹⁰CFU/g。

实施例2：

按已有技术进行高密度发酵培养保加利亚乳酸杆菌，使发酵液中保加利亚乳酸杆菌细胞数量达到3.0×10⁹CFU/mL，再于40℃、真空度0.09Mpa条件下将发酵液浓缩18倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加0.8g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以80r/min搅拌条件下吸附50min后，再按1mL浓缩菌液加0.3g乳清粉和0.04g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物在热风进口温度165℃，出口温度65℃条件下喷雾干燥(产品含水率4.5％)，即成成品。采用倾注平板计数法，测得成品中保加利亚乳酸杆菌总数为2.6×10¹⁰CFU/mL。

实施例3：

按已有技术进行高密度发酵培养酿酒酵母菌，使发酵液中酿酒酵母菌细胞数量达到3.0×10¹⁰CFU/mL，再于45℃、真空度0.09Mpa条件下将发酵液浓缩15倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加1g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以50r/min搅拌条件下吸附60min后，再按1mL浓缩菌液加0.2g乳清粉和0.05g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物在热风进口温度160℃，出口温度70℃条件下喷雾干燥(产品含水率3.8％)，即成成品。采用倾注平板计数法，测得成品中酿酒酵母菌总数为1.3×10¹⁰CFU/g。

实施例4：

按已有技术进行高密度发酵培养嗜酸乳杆菌，使发酵液中嗜酸乳杆菌细胞数量达到4.2×10⁹CFU/mL，再于50℃、真空度0.08Mpa条件下将发酵液浓缩20倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加0.9g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以70r/min搅拌条件下吸附45min后，再按1mL浓缩菌液加0.3g乳清粉和0.035g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物置于不锈钢盘中，55℃烘干至产品含水率为3.5％，即得成品。采用倾注平板计数法，测得成品中嗜酸乳杆菌总数为3.1×10¹⁰CFU/g。

实施例5：

按已有技术进行高密度发酵培养酿酒酵母菌，使发酵液中酿酒酵母菌细胞数量达到2.0×10¹⁰CFU/mL，再于50℃、真空度0.085Mpa条件下将发酵液浓缩17倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加0.8g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以70r/min搅拌条件下吸附50min后，再按1mL浓缩菌液加0.2g乳清粉和0.03g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物在热风进口温度160℃，出口温度65℃条件下喷雾干燥(产品含水率4.2％)，即成成品。采用倾注平板计数法，测得成品中酿酒酵母菌总数为1.7×10¹⁰CFU/g。

实施例6：

按已有技术进行高密度发酵培养嗜酸乳杆菌，使发酵液中嗜酸乳杆菌细胞数量达到4.5×10⁹CFU/mL，再于55℃、真空度0.085Mpa条件下将发酵液浓缩18倍，得到浓缩菌液；于该浓缩菌液中按1mL浓缩菌液加1.0g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以90r/min搅拌条件下吸附30min后，再按1mL浓缩菌液加0.28g乳清粉和0.04g海藻糖的比例加入乳清粉和海藻糖，搅拌均匀，成糊状；最后将得到的糊状物置于不锈钢盘中，65℃烘干至产品含水率为3.6％，即得成品。采用倾注平板计数法，测得成品中嗜酸乳杆菌总数为4.3×10¹⁰CFU/g。