一种丁酸梭菌活菌制剂及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及丁酸梭菌发酵工艺技术领域，具体指一种丁酸梭菌活菌制剂的生产工艺以及通过该工艺制成的丁酸梭菌活菌制剂。该工艺在培养阶段使用了含有复配保护剂的发酵培养基，能够有效降低干燥制粉环节对产品活菌量的损耗，同时明显改善活菌制剂的储存有效期和存活率，并且该复配保护剂的原料成本较低。该工艺在干燥制粉阶段向培养液中添加了作为流化剂，该流化剂在喷雾干燥过程中可显著提高料液的流动性，并在最终的活菌制剂成品中为菌体提供一定的保护。整套生产工艺相较于微胶囊化活菌制剂生产工艺更为简单且实施成本更低。

A live Clostridium butyricum preparation and its production process

【技术实现步骤摘要】
一种丁酸梭菌活菌制剂及其生产工艺
本专利技术涉及丁酸梭菌发酵工艺
，具体指一种丁酸梭菌活菌制剂生产工艺以及通过该工艺制成的丁酸梭菌活菌制剂。
技术介绍
丁酸梭菌属于梭状芽孢杆菌属，主要存在于奶酪、天然酸奶、人与动物的肠道与粪便以及某些树叶、土壤等自然环境中。丁酸梭菌是一种直的或弯曲的革兰氏阳性厌氧内生芽孢杆菌，对环境变化具有一定的抗性，这些特性都使得丁酸梭菌具备成为益生菌的潜力。另一方面，丁酸梭菌通过动物肠道时，对胃酸及胆汁酸盐的耐受性较好，因而保证了其有益性能的发挥。将经过特殊工艺制成的丁酸梭菌活菌制剂添加进饲料中后能够通过动物消化道中生物竞争性排斥作用抑制有害菌生长，形成优势菌群或通过增强非特异性免疫功能来预防疾病，可达到调整体内微生态平衡的目的，进而促进动物生长及提高饲料转化率，降低粪便的臭味。在当前使用抗生素的弊端日益凸显的背景下，丁酸梭菌活菌制剂所具备的诸多优势使其在预防治疗肠道疾病中具有重要意义。芽孢是产芽孢细菌在生长过程中形成的一种抗逆性休眠体，丁酸梭菌的芽孢较其营养体细胞更易保存且复活率高，是活菌制剂中丁酸梭菌的理想存在形式。丁酸梭菌活菌制剂产品呈干粉状，产品质量主要体现在储存有效期和存活率两个方面，目前主要通过在干燥制粉阶段引入微胶囊化工艺来提高产品在这两方面的性能，该工艺过程较为复杂且实施成本高，因此有必要通过改进生产工艺以实现在较低生产成本下对于丁酸梭菌活菌制剂产品的质量改善。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种能够在较低的生产成本下明显改善丁酸梭菌活菌制剂产品储存有效期和存活率的丁酸梭菌活菌制剂的生产工艺。本专利技术的第二目的在于提供一种通过上述工艺制成的丁酸梭菌活菌制剂。为实现上述第一目的，本专利技术提供一种丁酸梭菌活菌制剂的生产工艺，其特殊之处在于，包括下列步骤：S1、对丁酸梭菌菌种进行活化处理；S2、将经过活化处理的丁酸梭菌菌种转接到装有种子培养基的试剂瓶中并在37℃下培养16h至20h得到一级种子液，随后将一级种子液转接至装有发酵培养基的种子罐中并在37℃下再培养16h至20h得到二级种子液；S3、将二级种子液经加热活化后接入装有发酵培养基的发酵罐中配制成培养液，培养液中二级种子液占5vt％(即培养液中二级种子液的体积分数为5％)，将培养液在37℃下培养28h至32h，培养过程中通过添加pH调节剂将培养液的pH值控制在6.5至6.6。S4、向培养液中添加流化剂并搅拌混合后经喷雾干燥制成丁酸梭菌活菌制剂成品。其中，种子培养基包括10g/L的胰蛋白胨、22g/L的酵母浸粉、26g/L的葡萄糖、1g/L的无水硫酸铵、0.2g/L的硫酸镁、1g/L的碳酸氢钠、0.2g/L的硫酸锰、0.2g/L的氯化钙以及0.5g/L的半胱氨酸，种子培养基的pH值为6.8到7.0。发酵培养基包括28g/L至33g/L的葡萄糖、15g/L至20g/L的玉米淀粉、25g/L至30g/L胰蛋白胨、20g/L至25g/L的酵母浸粉、3g/L至5g/L的轻质碳酸钙、3g/L至5g/L的氯化钠、3g/L至5g/L的磷酸氢二钾、2g/L至3g/L的磷酸二氢钾、0.08g/L至0.1g/L的硫酸锰、0.3g/L至0.4g/L的硫酸镁、0.1g/L至0.2g/L的消泡剂以及42.5g/L至62.5g/L的复配保护剂，发酵培养基的pH值为6.8至7.0，复配保护剂包括菊粉、麦芽糊精和甘油。由上述方案可见，由于菊粉、麦芽糊精和甘油对于丁酸梭菌活菌制剂中的菌体都具备一定的保护作用，另外三者在作用机理上又存在一定区别，通过合理配比制成复配保护剂能够显著提高产品的储存有效期和存活率。复配保护剂需要长时间与丁酸梭菌接触才能充分作用于菌体并起到理想的保护效果，但一方面，丁酸梭菌在喷雾干燥过程中需要承受高温气流的剪切作用，干燥制粉环节会对产品的活菌量带来一定的损耗，因此在干燥制粉前就需要对菌体进行保护；另一方面，培养液中活菌数量和生理状态始终处在动态变化中，临时性添加复配保护剂对活菌制剂的储存有效期和存活率的效果的提升作用十分有限。菊粉、麦芽糊精和甘油都可被丁酸梭菌作为碳源加以利用，因此这三者组成的复配保护剂可作为辅助性碳源添加到培养基中，通过控制发酵培养基中辅助性碳源与葡萄糖和玉米淀粉这两种主碳源的比例可保证丁酸梭菌在培养阶段的碳源供应并使三种辅助性碳源始终处在过量状态，从而能够作为复配保护剂与菌体充分作用，并最终成为活菌制剂成品的组成部分，有效降低干燥制粉环节对产品活菌量的损耗，同时明显改善活菌制剂的储存有效期和存活率。复配保护剂作为发酵培养基的组成部分无需通过额外工序添加进培养液并与培养液混合，同时干燥制粉环节采用常规的喷雾干燥工艺，仅在干燥前添加了一定量的流化剂，因此整套生产工艺相较于微胶囊化工艺更为简单，另外菊粉、麦芽糊精和甘油作为普通工业品售价较低并且在培养基中的用量较小，因此对原料成本影响较小，整套生产工艺的实施成本低于引入微胶囊化后的生产成本。进一步的方案是，复配保护剂包括12.5g/L至17.5g/L的菊粉、20g/L至25g/L的麦芽糊精以及10g/L至20g/L的甘油。菊粉作为益菌因子能够明显促进丁酸梭菌的生长，提高芽孢率，并在干燥制粉环节对丁酸梭菌起到明显的保护作用。麦芽糊精作为保护剂虽无法透过细胞壁和细胞膜，但可在菌体表面形成有效的保护层。甘油能够穿过细胞壁和细胞膜，在干燥过程中可替代细胞膜内原有的水分子与磷脂和蛋白质形成氢键从而稳定细胞膜的完整性。符合上述配比的三种物质组成的复配保护剂在前述生产工艺中能够有效改善产品的储存有效期和存活率。进一步的方案是，流化剂为玉米淀粉，步骤S4中流化剂的添加量为35g/L。玉米淀粉充分分散于培养液中可提高喷雾干燥环节物料的流动性。玉米淀粉的吸湿性强且粒度较小，可包覆于菌体表面从而为干燥后的菌体提供保护，并且玉米淀粉还可作为丁酸梭菌的碳源，有助于提高产品应用阶段芽孢的复活率。另外上述添加量较为经济合理，能够保证玉米淀粉在喷雾干燥过程中显著提高料液的流动性，并在最终的活菌制剂成品中为菌体提供一定的保护。进一步的方案是，步骤S4中搅拌混合过程在75r/min至100r/min的搅拌转速下进行，搅拌混合过程的持续时间为30min。较高的搅拌转速以及较长的搅拌时间可使流化剂充分分散于培养液中，保证喷雾干燥环节料液的均匀性。进一步的方案是，步骤S4中丁酸梭菌活菌制剂成品的含水量为7％至8％。将成品的含水量控制在上述范围有助于复配保护剂和流化剂充分发挥对菌体的保护作用以延长产品的保存有效期。进一步的方案是，步骤S4中喷雾干燥过程的进风温度为160℃，料液流速为100kg/h。上述喷雾干燥工艺参数可保证活菌制剂成品的含水量达到所需的范围。进一步的方案是，步骤S2中通过将二级种子液加热至80℃并恒温10min实现二级种子液的加热活化。丁酸梭菌为内生芽孢杆菌，此类芽孢杆菌的优选通过加热法进行活化，加热活化不仅能激活芽孢使其尽快萌发，还有利于菌体同步培养及污染防治。进一步的方案是，步骤S3中所述培养液的装填量为所述发酵罐总容积的70％。进一步的方案是，pH调节剂为20wt％氨水。为实现上述第二目的，本专利技术提供一种丁酸梭菌活菌制剂，其特殊之处在于，该丁酸梭菌活菌制剂通过前述生产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丁酸梭菌活菌制剂的生产工艺，其特征在于，包括下列步骤：S1、对丁酸梭菌菌种进行活化处理；S2、将经过活化处理的丁酸梭菌菌种转接到装有种子培养基的试剂瓶中并在37℃下培养16h至20h得到一级种子液，随后将所述一级种子液转接至装有发酵培养基的种子罐中并在37℃下再培养16h至20h得到二级种子液；S3、将所述二级种子液经加热活化后接入装有发酵培养基的发酵罐中配制成培养液，所述培养液中所述二级种子液占5vt％，将所述培养液在37℃下培养28h至32h，培养过程中通过添加pH调节剂将所述培养液的pH值控制在6.5至6.6；S4、向所述培养液中添加流化剂并搅拌混合后经喷雾干燥制成丁酸梭菌活菌制剂成品；其中，所述种子培养基包括10g/L的胰蛋白胨、22g/L的酵母浸粉、26g/L的葡萄糖、1g/L的无水硫酸铵、0.2g/L的硫酸镁、1g/L的碳酸氢钠、0.2g/L的硫酸锰、0.2g/L的氯化钙以及0.5g/L的半胱氨酸，所述种子培养基的pH值为6.8到7.0；所述发酵培养基包括28g/L至33g/L的葡萄糖、15g/L至20g/L的玉米淀粉、25g/L至30g/L胰蛋白胨、20g/L至25g/L的酵母浸粉、3g/L至5g/L的轻质碳酸钙、3g/L至5g/L的氯化钠、3g/L至5g/L的磷酸氢二钾、2g/L至3g/L的磷酸二氢钾、0.08g/L至0.1g/L的硫酸锰、0.3g/L至0.4g/L的硫酸镁、0.1g/L至0.2g/L的消泡剂以及42.5g/L至62.5g/L的复配保护剂，所述发酵培养基的pH值为6.8至7.0，所述复配保护剂包括菊粉、麦芽糊精和甘油。...

【技术特征摘要】
1.一种丁酸梭菌活菌制剂的生产工艺，其特征在于，包括下列步骤：S1、对丁酸梭菌菌种进行活化处理；S2、将经过活化处理的丁酸梭菌菌种转接到装有种子培养基的试剂瓶中并在37℃下培养16h至20h得到一级种子液，随后将所述一级种子液转接至装有发酵培养基的种子罐中并在37℃下再培养16h至20h得到二级种子液；S3、将所述二级种子液经加热活化后接入装有发酵培养基的发酵罐中配制成培养液，所述培养液中所述二级种子液占5vt％，将所述培养液在37℃下培养28h至32h，培养过程中通过添加pH调节剂将所述培养液的pH值控制在6.5至6.6；S4、向所述培养液中添加流化剂并搅拌混合后经喷雾干燥制成丁酸梭菌活菌制剂成品；其中，所述种子培养基包括10g/L的胰蛋白胨、22g/L的酵母浸粉、26g/L的葡萄糖、1g/L的无水硫酸铵、0.2g/L的硫酸镁、1g/L的碳酸氢钠、0.2g/L的硫酸锰、0.2g/L的氯化钙以及0.5g/L的半胱氨酸，所述种子培养基的pH值为6.8到7.0；所述发酵培养基包括28g/L至33g/L的葡萄糖、15g/L至20g/L的玉米淀粉、25g/L至30g/L胰蛋白胨、20g/L至25g/L的酵母浸粉、3g/L至5g/L的轻质碳酸钙、3g/L至5g/L的氯化钠、3g/L至5g/L的磷酸氢二钾、2g/L至3g/L的磷酸二氢钾、0.08g/L至0.1g/L的硫酸锰、0.3g/L至0.4g/L的硫酸镁、0.1g/L至0.2g/L的消泡剂以及42.5g/L至62.5g/L的复配保护剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鲲，
申请(专利权)人：广东大泽农生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44