[发明专利]一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及菌剂制备技术领域，具体地说是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产工艺。

背景技术

酸奶是以牛奶为基质，经嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌混合发酵的乳制品。现在生产酸奶多采用直投式发酵剂，因为乳酸菌细胞的数量和活性显著影响到发酵剂的性能。

乳酸菌本身不能合成各种维生素和氨基酸，对营养要求十分苛刻。大规模培养乳酸菌时，需要添加富含维生素和氨基酸等生长因子的物质，以便于对乳酸菌进行增殖。

在生长过程中，乳酸菌逐渐分泌乳酸等有机酸代谢产物，使培养基的pH值不断下降。如此酸性环境会抑制乳酸菌的生长繁殖，导致乳酸菌细胞活性下降，甚至出现菌体死亡的情况。

目前，调节培养基的pH值的方法主要是通过流加氨水或氢氧化钠溶液。但这种方法会在发酵液体系中增加大量的Na+或NH4+，同时仍会存在大量的乳酸根或分子型乳酸，这种化学法无法充分满足高密度发酵的生产要求，而且据报道乳酸根或分子型乳酸对乳酸菌也具有毒害作用。

因此，需要设计一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产工艺，以达到提高发酵液中菌浓与细胞活性，降低代谢产物乳酸对乳酸菌的反馈抑制作用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产工艺，以达到提高发酵液中菌浓与细胞活性，降低代谢产物乳酸对乳酸菌的反馈抑制作用。

为了达到上述目的，本发明是一种乳酸菌高密度发酵与乳酸物理法分离偶联的生产工艺，其特征在于：在乳酸菌对数生长期间的8-30小时且乳酸浓度达到5-30g/L时，按照如下步骤进行：步骤1，在蠕动泵的作用下，发酵液从发酵罐流出，经过管道流入离子交换器色谱柱；步骤2，在离子交换器色谱柱内，由离子交换树脂对发酵液中的乳酸进行吸附，形成高密度发酵液；步骤3，高密度发酵液回流至发酵罐；步骤4，当乳酸浓度大于等于5g/L时，返回步骤1继续进行循环，当乳酸浓度小于5g/L时，循环停止并继续进行步骤5；步骤5，对高密度发酵液进行制备，形成冻干菌粉，冻干菌粉中活菌数为8.0×10¹¹cfu/g以上，可以用于直投式酸奶发酵剂中。

在所述的步骤1前，对离子交换树脂及管道进行灭菌。

所述的对高密度发酵液进行制备的步骤如下：步骤a，将高密度发酵液经5000-12000g离心浓缩，形成菌体浓缩液；步骤b，在菌体浓缩液内添加保护剂溶液并混合形成菌体混合液，菌体浓缩液与保护剂溶液的重量比例为1：1-5；步骤c，将菌体混合液冷冻干燥，形成冻干菌粉，冻干菌粉中活菌数在8.0×10¹¹cfu/g以上。

所述的保护剂溶液由保护剂和蒸馏水按重量比例为18.6-44：1000的配比溶解而成。

所述的保护剂为单糖、双糖、多糖、氨基酸、维生素及核苷酸中的一种或多种。

所述的保护剂由5-10g的脱脂奶粉，5-10g的海藻糖，5-10g的蔗糖，2-7g的乳糖，0.1-2g的L-半胱氨酸，1-2g的麦芽糊精，0.5-3g的谷氨酸钠混合后，倒入1L的蒸馏水内溶解而成。

所述的离子交换树脂的用量为发酵液的0.1-5%。

所述的循环速度为每分钟50-200ml，每循环3-10h后，采用新的离子交换器色谱柱更换已经使用的离子交换器色谱柱，更换次数为2-4次。

所述的已经使用的离子交换器色谱柱采用浓度为2mol/L的硫酸进行洗脱回收乳酸，采用去离子水洗涤离子交换树脂。

所述的发酵液按照如下方法制备：在35-45℃温度下，菌种在液体培养基内进行6-24小时的活化后，转接入发酵培养基并形成发酵液，接种量为2-10%（v/v），发酵周期24-72小时。

所述的液体培养基的制备方法如下：5-30g/L的葡萄糖，0.5-5g/L的酵母提取物，5-20g/L的蛋白胨，1-5g/L的无水乙酸钠，1-5g/L的磷酸氢二钾，0.1-0.5g/L的MgSO₄·7H₂O，0.01-0.05g/L的MnSO₄·H₂O混合后，经110-121℃的温度灭菌15-30分钟，冷却至室温。