一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法.doc

專利名稱一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法技術領域本發(fā)明涉及一種微生物制劑的制備方法，具體地說是一種乳酸菌或者酵母菌微生 態(tài)制劑的保護方法。背景技術抗生素曾在畜牧業(yè)養(yǎng)殖中發(fā)揮了重要的作用，但其帶來的藥物殘留、生態(tài)環(huán)境的 破壞和病原菌的耐藥性等弊端也越來越明顯。隨著人們生活水平的提高和食品安全意識的 加強，迫切需要綠色飼料添加劑來生產(chǎn)綠色畜禽產(chǎn)品。乳酸菌類飼料添加劑和酵母菌飼料 添加劑是其中重要的綠色飼料添加劑。但是，由于酵母菌以及大多數(shù)乳酸菌不產(chǎn)芽孢，抗逆性較差，很容易死亡，嚴重影 響了使用效果。如當乳酸菌加于飼料制粒時，由于通常的飼料制粒溫度超過80C，在此溫度 下僅5min即可使乳酸菌損失70-80%。另外，由于飼料中本身存在許多金屬離子、抗生素等 物質(zhì)，同樣會影響到乳酸菌和酵母菌的活力。因此，乳酸菌和酵母菌在生產(chǎn)制備、貯藏和進 入動物腸道之前很容易失活，為了得到高活菌數(shù)制劑，需要對其進行保護。因此，現(xiàn)在提倡的技術是對乳酸菌和酵母菌采用包埋措施，或制備膠囊劑來保 護乳酸菌和酵母菌，從而降低外界對它們的影響。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，將微生物細胞包覆形成為直徑在5 400微米大小之間的 一種具有半透性或密封囊膜的微型膠囊的技術。微膠囊技術中的包囊材料的選取通常 需根據(jù)具體產(chǎn)品的具體要求進行，既要求包囊材料能夠在囊心物質(zhì)上形成一層具有粘附 力的薄膜，而且還要求使包囊材料不與囊心物質(zhì)發(fā)生化學反應，同時還要考慮到產(chǎn)品的 滲透性、吸濕性、穩(wěn)定性、溶解性以及澄清度等因素。經(jīng)檢索，中國專利如CN03145934.X、 CN200310115572. 6、CN200410098468. 5、CN200410098907. 2、CN00119386. 4、CN01127736. X、 CN03155727. 902114477. X、CN200310118155. 7等均公開了采用包埋壁材和芯材包埋乳酸菌 和酵母菌的包埋方法。但這些方法對材料的選擇要求高，生產(chǎn)工藝相對復雜，設備投資較 大，同時也存在在干燥時導致活菌數(shù)不高等缺點。目前，國內(nèi)對乳酸菌和酵母菌的包埋制成微膠囊都是采用海藻酸鈉、卡那膠、交聯(lián) 聚丙烯酰胺、二氧化硅凝膠、角叉萊膠、聚乙烯醇凝膠、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等高分子 物質(zhì)作為包埋材料，采用多孔淀粉作為乳酸菌和酵母菌等微生物包埋?；畈牧线M行包埋的 方法國內(nèi)鮮見報道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有乳酸菌和酵母菌包埋?；罴夹g的不 足，提供一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法，其為高活力包埋方法，其生產(chǎn)工藝 簡單、包埋后活菌數(shù)高、成本和能耗低、易于批量生產(chǎn)。為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是一種乳酸菌或酵母菌的多 孔淀粉包埋保護方法，該方法包括如下步驟A、將乳酸菌或酵母菌用發(fā)酵罐進行高密度培養(yǎng)，使發(fā)酵液中乳酸菌的總數(shù)為 3. 0 4. 5X 109CFU/ML，或者酵母菌的總數(shù)為2. 0 3. OX 10lclCFU/ML，再在40C 55C，真 空度0. 08Mpa 0. 09MPa條件下將發(fā)酵液濃縮15 20倍，得到濃縮菌液；上述乳酸菌為嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、或保加利亞乳酸桿菌；上述酵母菌為釀酒 酵母菌；B、于上述濃縮菌液中先加入多孔淀粉，以50 LOOr/Min攪拌30 60min后，再 加入乳清粉和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；多孔淀粉的加入量為ImL濃縮菌液加0. 8 1. Og 多孔淀粉，乳清粉的加入量為ImL濃縮菌液加0.2 0. 3g乳清粉，海藻糖的加入量為ImL 濃縮菌液加0. 03 0. 05g海藻糖；C、將上述糊狀物干燥至含水率為3 5%，即得。其中，干燥是指噴霧干燥，熱風進 口溫度為160 170C，出口溫度為65 70C ；或者是在50_65C恒溫箱中進行干燥。上述將乳酸菌或酵母菌用發(fā)酵罐進行高密度培養(yǎng)為現(xiàn)有技術中的常規(guī)手段(高 細胞密度發(fā)酵技術，化學工業(yè)出版社，2006. 10 :230-314)，在此不再贅述。本發(fā)明中用到的菌種嗜熱鏈球菌(StiPtococcus Thermophiluss)，嗜酸乳桿菌 (Lactobacillus Acidophilus)，保力口利亞乳酸桿菌(Lactobacillusbulgaricus)，及酸酒 酵母酵(Saccharomyces Cerevisiae)，均為公眾可以得到的常規(guī)菌種。由于多孔淀粉是一種具有類似馬蜂窩狀的中空結(jié)構(gòu)的生淀粉顆粒，表面分布著大 量的小孔。由于是中空結(jié)構(gòu)，具有較大的吸附能力。其主要性能有(1)多孔淀粉的堆積密 度較低；(2)吸附能力大；(3)多孔淀粉吸附目的物后對其有保護作用；(4)多孔淀粉吸附 目的物后可達到緩慢釋放目的物的作用；(5)在干燥狀態(tài)下具有良好的機械強度。因此，本 發(fā)明中采用多孔淀粉作為包埋材料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明方法使用的多孔淀粉，由于表面分布著大量的小孔，并一直延伸到顆粒 內(nèi)部，具有較強的吸附能力，在攪拌條件下，可充分吸附微生物，且不需要經(jīng)過再包裹或制 成微膠囊，應用工藝簡單。2、本發(fā)明方法使用多孔淀粉吸附乳酸菌、酵母菌等益生菌，可直接進行噴霧干燥， 或在中溫條件下直接干燥，可替代常規(guī)的冷凍干燥工藝，大大降低活菌制劑成本，且其貯藏 性能優(yōu)于冷凍干燥粉。3、本發(fā)明方法使用乳清粉和海藻糖作為乳酸菌和酵母菌包埋保護劑，可大大提高 其活菌率，成品活菌率較不加乳清粉和海藻糖的要提高30% _45%，且活菌數(shù)達到IOltlCFU/ G以上。4、本發(fā)明的方法具有生產(chǎn)工藝簡單、能耗低、無三廢、投資小、易于規(guī)?；a(chǎn)等 特點。5、微膠囊技術和冷凍干燥技術盡管已經(jīng)很成熟，但在活性乳酸菌粉的實際生產(chǎn)中 應用很少，主要原因是在壁材的選擇、工業(yè)化生產(chǎn)設備上還存在瓶頸。其主要工藝步驟是包 埋壁材先與菌液混合均勻，然后滴加CaCl2或KCl等溶液形成凝膠顆粒，再進行噴霧干燥； 而本發(fā)明方法只需將菌液與多孔淀粉、保護劑混合吸附，即可進行干燥，生產(chǎn)工藝比傳統(tǒng)的 包埋技術簡單，且易控制，減少了凝膠顆粒形成環(huán)節(jié)。具體實施例方式實施例1 按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)嗜熱鏈球菌，使發(fā)酵液中嗜熱鏈球菌細胞數(shù)量達 到3. 5 X 109CFU/ML,再于45C、真空度0. 085Mpa條件下將發(fā)酵液濃縮20倍，得到濃縮菌液； 于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加Ig多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以LOOr/Min攪拌條 件下吸附60min后，再按ImL濃縮菌液加0. 25g乳清粉和0. 03g海藻糖的比例加入乳清粉 和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物置于不銹鋼盤中，50C烘干至產(chǎn)品含水 率為4%，即得成品。采用傾注平板計數(shù)法，測得成品中嗜熱鏈球菌總數(shù)為1. 8X 101(LCFU/G。實施例2 按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)保加利亞乳酸桿菌，使發(fā)酵液中保加利亞乳酸桿 菌細胞數(shù)量達到3. OX 109CFU/ML，再于40C、真空度0. 09Mpa條件下將發(fā)酵液濃縮18倍， 得到濃縮菌液；于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加0. Sg多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以 80r/Min攪拌條件下吸附50min后，再按ImL濃縮菌液加0. 3g乳清粉和0. 04g海藻糖的比 例加入乳清粉和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物在熱風進口溫度165C， 出口溫度65C條件下噴霧干燥(產(chǎn)品含水率4. 5% )，即成成品。采用傾注平板計數(shù)法，測 得成品中保加利亞乳酸桿菌總數(shù)為2. 6X 101(LCFU/ML。實施例3 按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)釀酒酵母菌，使發(fā)酵液中釀酒酵母菌細胞數(shù)量達 到3. O X 1010CFU/ML,再于45C、真空度0. 09Mpa條件下將發(fā)酵液濃縮15倍，得到濃縮菌液； 于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加Ig多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以50r/Min攪拌條件 下吸附60min后，再按ImL濃縮菌液加0. 2g乳清粉和0. 05g海藻糖的比例加入乳清粉和海 藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物在熱風進口溫度160C，出口溫度70C條件 下噴霧干燥(產(chǎn)品含水率3. 8% )，即成成品。采用傾注平板計數(shù)法，測得成品中釀酒酵母 菌總數(shù)為 1.3X1010CFU/Go實施例4 按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)嗜酸乳桿菌，使發(fā)酵液中嗜酸乳桿菌細胞數(shù)量達 到4. 2X 109CFU/ML，再于50C、真空度0. OSMpa條件下將發(fā)酵液濃縮20倍，得到濃縮菌液； 于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加0. 9g多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以70r/Min攪拌條 件下吸附45min后，再按ImL濃縮菌液加0. 3g乳清粉和0. 035g海藻糖的比例加入乳清粉 和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物置于不銹鋼盤中，55C烘干至產(chǎn)品含水率為3.5%，即得成品。采用傾注平板計數(shù)法，測得成品中嗜酸乳桿菌總數(shù)為3. IXIO10CFU/ G實施例5 按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)釀酒酵母菌，使發(fā)酵液中釀酒酵母菌細胞數(shù)量達 到2. OX 101(LCFU/ML，再于50C、真空度0. 085Mpa條件下將發(fā)酵液濃縮17倍，得到濃縮菌 液；于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加0. Sg多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以70r/Min攪 拌條件下吸附50min后，再按ImL濃縮菌液加0. 2g乳清粉和0. 03g海藻糖的比例加入乳 清粉和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物在熱風進口溫度160C，出口溫度 65C條件下噴霧干燥(產(chǎn)品含水率4.2%)，即成成品。采用傾注平板計數(shù)法，測得成品中釀酒酵母菌總數(shù)為1. 7X 101(LCFU/G。實施例6:按已有技術進行高密度發(fā)酵培養(yǎng)嗜酸乳桿菌，使發(fā)酵液中嗜酸乳桿菌細胞數(shù)量達 到4. 5 X 109CFU/ML,再于55C、真空度0. 085Mpa條件下將發(fā)酵液濃縮18倍，得到濃縮菌液； 于該濃縮菌液中按ImL濃縮菌液加1. Og多孔淀粉的比例加入多孔淀粉，以90r/Min攪拌條 件下吸附30min后，再按ImL濃縮菌液加0. 28g乳清粉和0. 04g海藻糖的比例加入乳清粉 和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；最后將得到的糊狀物置于不銹鋼盤中，65C烘干至產(chǎn)品含水 率為3. 6%，即得成品。采用傾注平板計數(shù)法，測得成品中嗜酸乳桿菌總數(shù)為4. 3X IO10CFU/權利要求一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法，其特征在于該方法包括如下步驟A、將乳酸菌或酵母菌用發(fā)酵罐進行高密度培養(yǎng)，使發(fā)酵液中乳酸菌的總數(shù)為3.04.5109CFU/ML，或者酵母菌的總數(shù)為2.03.01010CFU/ML，再在4055，真空度0.08Mpa0.09MPa條件下將發(fā)酵液濃縮1520倍，得到濃縮菌液；上述乳酸菌為嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、或保加利亞乳酸桿菌；上述酵母菌為釀酒酵母菌；B、于上述濃縮菌液中先加入多孔淀粉，以50100r/Min攪拌3060min后，再加入乳清粉和海藻糖，攪拌均勻，成糊狀；多孔淀粉的加入量為1mL濃縮菌液加0.81.0g多孔淀粉，乳清粉的加入量為1mL濃縮菌液加0.20.3g乳清粉，海藻糖的加入量為1mL濃縮菌液加0.030.05g海藻糖；C、將上述糊狀物干燥至含水率為35，即得。2.如權利要求1所述的一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法，其特征在于 所述干燥是指噴霧干燥，熱風進口溫度為160 170C，出口溫度為65 70C。3.如權利要求1所述的一種乳酸菌或酵母菌的多孔淀粉包埋保護方法，其特征在于 所述干燥是指在50-65C恒溫箱中進行干燥。全文摘要一種乳酸菌或酵母菌多孔淀粉包埋保護方法，是將乳酸菌或酵母菌用發(fā)酵罐進行高密度培養(yǎng)，使發(fā)酵液中乳酸菌總數(shù)達到3.04.5109CFU/ML，酵母菌總數(shù)達到231010CFU/ML，真空濃縮1520倍，得到濃縮菌液，然后加入多孔淀粉、乳清粉和海藻糖，攪拌均勻