一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法技术

本发明专利技术公开了涉及乳酸菌发酵技术领域的一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：步骤一，选用兼性厌氧型乳酸菌为生产菌株，将选取的乳酸菌分为若干不同批次接种至菌种培养基中进行活化培养，培养温度为37℃；步骤二，采取通气的方式进行有氧培养，耦联活性氧抑制剂和膜分离技术进行分批补料发酵；步骤三，在每批次乳酸菌达到对数生长期间的8

【技术实现步骤摘要】
一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法


[0001]本专利技术涉及乳酸菌发酵
，具体是一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法。

技术介绍

[0002]乳酸菌是一类革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性细菌，能够发酵糖类产生乳酸，是改善人体肠道菌群和人类身体健康的益生菌，广泛应用于食品、人和动物保健、饲料等领域，近年来乳酸菌还应用于L
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乳酸的工业发酵生产。多数乳酸菌是厌氧型或兼性厌氧型，与好氧微生物相比较，其抗氧胁迫机制不健全，培养环境中以及菌株生长代谢过程产生的活性氧对菌株有毒害作用。一般的乳酸菌发酵都会采用通入氮气等无氧条件下培养，以提高活菌比率。有氧条件下培养的乳酸菌的菌体活性比在无氧条件下的低，但有氧条件下乳酸菌菌体密度比在无氧培养条件下的高。活性氧族，包括超氧阴离子自由基、羟自由基等活性氧族自由基和过氧化氢、臭氧等非自由基类的氧衍生物都能对乳酸菌细胞造成损伤。在乳酸菌生长过程中除了氧胁迫，乳酸菌代谢分泌的乳酸等有机酸产物会对乳酸菌产生酸胁迫，大量积累的乳酸会抑制乳酸菌的生长，导致乳酸菌在高密度发酵中后期细胞活性下降。另外，酸胁迫作用还会影响菌株细胞内羟自由基的产生，进而对氧胁迫起到增强作用。因此要严格控制培养条件以实现乳酸菌的大规模高活性细胞培养。
[0003]例如中国专利，公告号为：CN 113234656 A，该专利技术公开了一种发酵乳酸菌的高密度发酵工艺，属于乳酸菌培养
，取活化后的乳杆菌属放置在高密度发酵培养池中，所述高密度发酵培养池按重量份数计，低聚糖20～30份、王枣子提取物10～15份、牛肉粉6～15份、酵母粉5～10份、大豆分离蛋白10～15份。
[0004]该专利技术没有有效的方法降低培养环境中活性氧的毒害作用，降低了菌体发酵密度和细胞活性，发酵不稳定，乳酸发酵强度低，工艺复杂，不利于后续的乳酸纯化工序，不适合工业放大生产。所以本专利技术提出一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，以解决上述提出的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，以解决现有的技术手段没有有效的方法降低培养环境中活性氧的毒害作用，降低了菌体发酵密度和细胞活性，发酵不稳定，乳酸发酵强度低的问题。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一，选用兼性厌氧型乳酸菌为生产菌株，将选取的乳酸菌分为若干不同批次接种至培养基中进行活化培养，培养温度为37℃；
[0008]步骤二，采取通气的方式进行有氧培养，耦联活性氧抑制剂和膜分离技术进行分批补料发酵；
[0009]步骤三，在每批次乳酸菌达到对数生长期间的8
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30小时内，进行如下操作：发酵10小时后进行2次补料，流加葡萄糖和酵母膏用以补充发酵前期的营养物质消耗继续促进菌体的生长，残糖浓度降至40
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60g/L时补加葡萄糖，第一次补加至终浓度为160g/L，第二次补加至终浓度为200g/L；发酵24小时后启动蠕动泵，将发酵液泵入膜过滤装置，发酵液中乳酸等小分子物质渗透过膜微孔经代谢物排出口流出，用以后续乳酸的生产，而滞留在膜内的大分子物质经循环出口导出，经进料口导入发酵罐中继续参与下一批次发酵反应；
[0010]步骤四，膜过滤发酵2
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3批次，每批次膜过滤后再经补料继续发酵；
[0011]步骤五，发酵结束后发酵液和发酵过程的滤过液用以乳酸的生产。
[0012]进一步，步骤一中选用的兼性厌氧型乳酸菌为鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、布氏乳杆菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌中的一种或多种。
[0013]进一步，步骤一中采用的活性氧抑制剂为NAC，NAC工作浓度为0.6
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1.2％。
[0014]进一步，步骤一中采用的培养基为菌种培养基，包括蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸二胺2g、乙酸钠5g、MgSO4·
7H2O 0.58g、MnSO4·
4H2O 0.25g、吐温80 1mL和1L蒸馏水，其中pH6.3
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6.5，115℃，15min灭菌。
[0015]进一步，步骤二中采用的培养基为发酵培养基，包括蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母粉5g、葡萄糖120g、玉米浆30g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸二胺2g、乙酸钠5g、MgSO4·
7H2O0.58g、MnSO4·
4H2O 0.25g、吐温80 1mL和1L蒸馏水，其中pH6.3
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6.5，115℃，15min灭菌。
[0016]进一步，步骤二中的有氧条件为，培养过程中通入空气供菌体生长，空气通入量为0.5vvm
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2.5vvm。
[0017]进一步，步骤三中采用的超滤膜为聚醚砜中空纤维膜，截留分子量为10 000
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100 000道尔顿。
[0018]基础方案的原理：本专利技术提出的有氧高密度发酵生产乳酸的方法抑制发酵培养过程中活性氧的产生及减轻其毒害作用，降低发酵培养过程中代谢产物乳酸的反馈抑制作用和酸胁迫作用，显著提高乳酸发酵的菌体密度和菌体活性，从而提高乳酸产量。
[0019]所达到的有益效果是：本专利技术提出的有氧高密度发酵生产乳酸的方法从降低活性氧毒害作用和代谢产物乳酸的反馈抑制、酸胁迫作用两方面入手，建立了一种乳酸菌有氧高密度培养与膜分离技术分批补料发酵生产乳酸的方法，提高菌体密度和细胞活性，降低代谢产物反馈抑制作用。本方法整合了活性氧抑制剂和膜分离技术，降低培养环境中活性氧的毒害作用，以及解除代谢产物乳酸的反馈抑制作用和酸胁迫对氧胁迫的促进作用，提高了菌体发酵密度和细胞活性，延长了发酵稳定期，增强了乳酸发酵强度，乳酸产量达到183.1g/L，糖酸转化率达到91.6％。本方法添加的活性氧抑制剂其成分和用量明确，有利于生产过程的标准化控制和质量控制。本方法采用膜分离技术分离乳酸，工艺简单，有利于后续的乳酸纯化工序，适合工业放大生产。
[0020]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例的方法流程图。
[0022]图2是本申请实施例的鼠李糖乳杆菌有氧培养和膜分离培养生长曲线图。
[0023]图3是本申请实施例的鼠李糖乳杆菌耦合膜分离有氧补料培养生长曲线图。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，选用兼性厌氧型乳酸菌为生产菌株，将选取的乳酸菌分为若干不同批次接种至培养基中进行活化培养，培养温度为37℃；步骤二，采取通气的方式进行有氧培养，耦联活性氧抑制剂
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膜分离技术进行分批补料发酵；步骤三，在每批次乳酸菌达到对数生长期间的8
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30小时内，进行如下操作：发酵10小时后进行1
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2次补料，流加葡萄糖和酵母膏用以补充发酵前期的营养物质消耗继续促进菌体的生长，维持发酵液葡萄糖浓度160
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200g/L；发酵24小时后启动蠕动泵，将发酵液泵入膜过滤装置，发酵液中乳酸等小分子物质渗透过膜微孔经代谢物排出口流出，用以后续乳酸的生产，而滞留在膜内的大分子物质经循环出口导出，经进料口导入发酵罐中继续参与下一批次发酵反应；步骤四，膜过滤发酵2
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3批次，每批次膜过滤后再经补料继续发酵；步骤五，发酵结束后发酵液和发酵过程的滤过液用以乳酸的生产。2.根据权利要求1所述的一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，其特征在于：步骤一中选用的兼性厌氧型乳酸菌为鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、布氏乳杆菌、屎肠球菌、乳酸肠球菌中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种乳酸菌有氧高密度发酵生产乳酸的方法，其特征在于：步骤一中采用的培养基为菌种培养基，包括蛋白胨10g、牛肉...

【专利技术属性】
技术研发人员：许黎明，蒋国凤，黄东，伍新龄，刘昶，张波，覃晓玲，李秀年，黄紫昭，柳思思，
申请(专利权)人：广西工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：