高细胞密度的乳酸菌发酵方法技术

本发明专利技术涉及生物制品技术领域，公开了一种高细胞密度的乳酸菌发酵方法。包括构建纤维床反应器、准备培养基、接种、发酵培养、检测菌数、收集发酵液等步骤。本发明专利技术成功将纤维材料作为固定化乳酸菌细胞的载体安装于反应器内部，并总结得到在纤维床和特定的发酵条件下，实现乳酸菌发酵时大幅度提高乳酸菌细胞数量。本发明专利技术生物反应器可单独使用，也可以进一步将纤维床反应器作为种子发酵罐与普通反应器并联使用进行批次序列发酵或连续发酵，具有生产效率高，批次生产稳定，缩短发酵周期，细胞密度高等特点，所使用的纤维材料廉价，装置简单，操作方便，生产成本低，能很好地应用于嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、双歧杆菌等乳酸菌细胞的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物制品
，更具体地，涉及一种。
技术介绍
乳酸菌是动物肠道内常见的一类益生菌，它能够改善动物肠道内微生态平衡、抑制病原菌的生长、促进消化、提高人体免疫力等功效。目前以其作为有效成分的产品也是琳琅满目，因此也刺激了乳酸菌发酵工业的兴起。但目前的传统发酵工艺所生产的乳酸菌，存在菌浓度低，发酵时间长，工艺复杂，存活率低等缺点，使得发酵出来的乳酸菌成本偏高，也使得乳酸菌类产品的成本一直居高不下，成为乳酸菌发酵产业的瓶颈问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对乳酸菌发酵中的技术不足，提供一种。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现:提供一种，包括以下步骤:S1.构建纤维床反应器；S2.准备培养基 :将配制好的乳酸菌培养基加入到纤维床反应器内，在121°C灭菌15 20min后备用；S3.往培养基中接入活化后的乳酸菌种子液，接种量为培养基总体积的5 10% ；S4.调节温度为30 40°C，调节pH值为6.0 6.5，进行发酵培养，并定时取样检测菌数；S5.当菌数达到101Qcfu/ml以上时停止发酵。其中，S1.所述的纤维床反应器主要包括反应器主体，反应器主体上设置有进料口、出料口、采样口、加热系统、pH电极、温度电极，在反应器内设搅拌装置，以及固定在反应器内的纤维材料，还可以包括控制温度和PH值的控制系统。所述纤维材料作为固定化乳酸菌细胞的载体，能够在液体发酵时大幅度提高乳酸菌细胞数量。针对乳酸菌，本专利技术采用植物纤维或合成纤维的一种或两种作为本专利技术反应器中纤维床材料，优选地，所述植物纤维包括:棉纤维、竹纤维、秸杆纤维。优选地，所述合成纤维包括:聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维。S2所述培养基为:3%的水解乳清蛋白(g/L)(食品级)、2 2.5%的葡萄糖(g/L)、0.5 1%的七水合硫酸镁(g/L)、10%的玉米衆(ml/L),蒸懼水定容至1L。本专利技术如单独使用进行序批式发酵，即可从反应器的出料口将发酵液全部排出收集进行下游处理，同时准备下一批次发酵；如单独使用进行连续式发酵，一边从反应器的出料口排出发酵液一边从反应器的进料口流加新鲜培养基，使其在保证菌数的前提下达到动态平衡，持续发酵，同时将排出来的发酵液进行下游处理。所述生物反应器可以单独使用，也可以作为种子罐与普通生物发酵罐联合使用；如将本专利技术纤维床反应器作为种子罐与常规乳酸菌生产发酵用的普通发酵罐并联，发酵结束时，关闭循环泵，切断相互联通管，全部放出或部分放出生产发酵罐的菌液作下游处理；之后再填加新的发酵培养基，联通纤维床种子罐，开启循环，进行第二批发酵。所述生物反应器优选设有自控pH、温度的控制系统系统实现自控发酵。本专利技术所述的乳酸菌优选嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、双歧杆菌、屎肠球菌或嗜热链球菌中的一种或多种，采用多菌种时，混合的比例不做严格要求。采用传统的乳酸菌发酵方法，菌数浓度低，发酵时间长，工艺复杂，存活率低。纤维床反应器虽然已有报道，但都只能应用于发酵生产乙酸或丙酸，未见应用于乳酸菌发酵，主要的原因是:乳酸菌容易退化和失活，而且产生的乳酸一旦积累到一定的浓度就会反馈抑制乳酸菌菌体细胞的生长繁殖，从而使得菌体细胞数量很难提高，这些技术难题没有找到有效合理的方法解决。高质量、高效率的有益菌生产离不开高性能的发酵罐支持。本专利技术成功将纤维床反应器技术应用于乳酸菌发酵，主要是从这几个方面进行了改进和优化:第一，本专利技术通过不断分析总结，针对乳酸菌提供了特定的纤维床材料，主要包括植物纤维或合成纤维，植物纤维包括棉纤维、竹纤维、秸杆纤维三种。合成纤维包括聚酯纤维、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维三种；第二，优化了培养基成分，现有技术通常采用脱脂复原乳作为培养基组分，本专利技术采用水解乳清蛋白和玉米汁作为培养基主要组分，并精确限定各组分之间的合理比例，在新的纤维床和培养基结合条件下，为乳酸菌提供适宜的发酵环境；第三，本专利技术优化了发酵工艺条件，选择30 40°C为发酵温度、选择pH值为6.0-6.5为发酵pH值，在本专利技术提供的上述条件下，菌体细胞产量提高了 5-10倍左右，为乳酸菌类产品提供高产量的菌体细胞，产品具有活菌数多、稳定性高、制备简单和使用方便等特点，克服目前我国工业化生产中的不足，提升乳酸菌制品的产品质量。本专利技术成功将纤维材料作为固定化乳酸菌细胞的载体安装于反应器内部，并总结得到在纤维床和特定的发酵条件下，实现乳酸菌发酵时大幅度提高乳酸菌细胞数量。本专利技术生物反应器可单独使用，也可以进一步将纤维床反应器作为种子发酵罐与普通反应器并联使用进行批次序列发酵或连续发酵，具有生产效率高，批次生产稳定，缩短发酵周期，细胞密度高等特点，所使用的纤维材料廉价，装置简单，操作方便，生产成本低，能很好地应用于嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、双歧杆菌等乳酸菌细胞的工业化生产，对推动我国发酵乳酸菌产品产业的发展具有重要的意义。附图说明图1本专利技术乳酸菌的纤维床反应器结构示意图；图2本专利技术实施例4发酵系统结构示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例进一步详细说明本专利技术。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所 使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从常规商业途径获得的试剂和材料。实施例1S1.构建纤维床反应器；如附图1所示。附图1提供了一种纤维床反应器的结构示意图，包括反应器主体3，反应器主体3外部设有加热装置9，在反应器主体3上端设有进料口 1、采样口 2和酸碱补料系统6，反应器主体3下端设置出料口 11，反应器主体3内固定设置有纤维材料10，反应器主体3内设置搅拌装置4、pH电极7、温度电极8，酸碱补料系统6、pH电极7和温度电极8与控制系统5相连接，可以实时地将pH和温度反馈到控制系统5，通过酸碱补料系统6和加热系统9实现自动化控制。S2所述培养基为:3%的水解乳清蛋白(g/L)(食品级)、2 2.5%的葡萄糖(g/L)、0.5 1%的七水合硫酸镁(g/L)、10%的玉米衆(ml/L)，蒸懼水定容至IL配制成培养基加入到纤维床反应器内，121°C灭菌15 20min后备用；S3.往培养基中接入经MRS液体培养基活化后的嗜酸乳杆菌种子液，接种量为培养基总体积的5 10% ；S4.调节温度为35°C，调节pH值为6.0，进行发酵培养，并定时取样检测菌数；S5.当菌数达到101(lCfu/ml以上时停止发酵。从出料口将发酵液全部排出收集进行下游处理，同时准备下一批次发酵。也可以如单独使用反应器进行连续式发酵，边从出料口 11排出发酵液边从进料口 I流加新鲜培养基，使其在保证菌数的前提下达到动态平衡，持续发酵，同时排出来的发酵液进行下游处理。本实施例采用的纤维床材料为棉纤维。发酵完成后菌数可达到8.5X1010cfu/ml,且通过发酵罐可以高稳定持续的·生产菌体，不需要重新接种。而采用相同的菌种、发酵温度和PH值以及相同培养基常规液体发酵相同时间后，菌数只有3.4X109cfu/mL.实施例2S1.构建纤维床反应器；同实施例1 ;S2所述培养基为:3%的水解乳清蛋白(g/L)(食品级)、2 2.5%的葡萄糖(g/L)、0.5 1%的七水合硫酸镁(g/L)、10%的玉米衆(ml/L)，蒸懼水定容至IL配制成培养基加入到纤维床反应器内，12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高细胞密度的乳酸菌发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.构建纤维床反应器；S2.准备培养基：将配制好的乳酸菌培养基加入到纤维床反应器内，121℃灭菌15～20min后备用；S3.往培养基中接入活化后的乳酸菌种子液，接种量为培养基总体积的5～10%；S4.调节温度为30～40℃，调节pH值为6.0～6.5，进行发酵培养，并定时取样检测菌数；S5.当菌数达到1010cfu/ml以上时停止发酵；其中，S1.所述的纤维床反应器主要包括反应器主体，反应器主体上设置有进料口、出料口、采样口、加热系统、pH电极、温度电极，在反应器内设搅拌装置，以及固定在反应器内的纤维材料；所述纤维材料为植物纤维或合成纤维的一种或两种；S2.所述培养基为：3%的水解乳清蛋白（g/L）（食品级）、2～2.5%的葡萄糖（g/L）、0.5～1%的七水合硫酸镁（g/L）、10%的玉米浆（ml/L）,蒸馏水定容至1L。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡文锋，庞旭，韩笑，刘小阳，杨虹坤，刘秉杰，杨益衡，
申请(专利权)人：胡文锋，
类型：发明
国别省市：