CN101822310A - 一种利用糖渣培养乳酸菌及生产乳酸活菌饲料的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用糖渣培养乳酸菌及生产乳酸菌活菌饲料的方法，属于生物工程领域。本发明以玉米淀粉制糖工业副产物糖渣为主要原料，以饲用乳酸菌为出发菌，固态培养乳酸菌，制成含乳酸菌活菌的饲料；液态发酵培养乳酸菌，制得乳酸菌活菌制剂。本发明对以糖渣为主要原料，对培养基成分的优化、培养条件的优化进行了详细研究，得到了优化工艺参数，并采用固态分批、液态分批、或液态补料的方式，高密度培养饲料用乳酸菌，经固态或液态发酵培养富含活性乳酸菌的高档饲料，液态培养活菌含量可达10⁹cfu/mL以上，固态培养活菌含量可达10⁸cfu/g以上。本发明以糖渣为主要原料培养饲用乳酸菌，使废物资源化，降低生产乳酸菌的成本。

Description

一种利用糖渣培养乳酸菌及生产乳酸活菌饲料的方法

技术领域

本发明提供一种利用淀粉制糖副产物糖渣(以下简称糖渣)为主要原料，高密度、高生产强度培养富含乳酸菌的饲料的方法，属于生物工程领域，所生产的乳酸菌制剂或含乳酸菌的饲料可应用于饲料行业。

背景技术

乳酸菌生长的营养要求较高，其培养基组成除了必须含有充足的碳源、氮源、无机盐外，几乎每种乳酸菌都有其特殊的生长因子需求，如维生素、小分子氨基酸、核酸衍生物等，因此国内外培养乳酸菌制剂使用的培养基(乳清粉、各种奶粉、MRS培养基等)的原料均十分昂贵。另外，乳酸菌在生长过程中分泌有机酸类代谢产物，抑制菌体增殖，这些都直接影响乳酸菌的高密度培养。目前乳酸菌饲料以青贮饲料的形式较为常见，东北农业大学的刘飞(刘飞；范丽萍等.乳酸菌发酵青贮对奶牛产奶量及乳成分的影响.家畜生态学报，2006，27(4)：38-40)等以玉米乳杆菌和坚强肠球菌发酵玉米青贮，在第30天青贮饲料成熟后测得乳杆菌活菌含量为4×10⁷CFU/g鲜样，发酵周期较长，活菌含量低。

淀粉制糖企业一般利用玉米等谷物原料生产葡萄糖，副产物为糖渣。由于糖渣产量大，水分含量较高，堆积后易被厌氧微生物发酵，发酵的结果产生酒精，故在贮存过程中易引起自燃，长期以来一直是玉米淀粉制糖企业的负担，企业一般都希望尽快售出，故往往采取低价销售的策略。每吨湿糖渣仅售400元左右，经济效益很低。

但糖渣中仍然含有一定的营养成分，经我们分析测定，其中还原糖占20％左右，粗蛋白占30％左右，并且含有丰富的无机盐等，但与常规的乳酸菌培养基成分相比，糖渣为主要成分的培养基培养乳酸菌，仍需要做大量的工作。只有在合理设置培养基及优化培养条件的基础上，糖渣作为微生物生长的良好培养基的主要成分才有可能。

综上所述，本发明首次提出以糖渣为主要原料，经优化培养基配方，并以液态或固态两种发酵工艺培养乳酸菌，生产高附加值的活菌饲料，本发明的关键在于以糖渣副产物替代传统乳酸菌培养所使用的高成本原料，降低乳酸菌培养成本，同时使饲料活菌含量达到规定要求。

发明内容

本发明的目的是通过生物资源转化的手段，将淀粉制糖工业副产物糖渣经微生物发酵制成富含活性乳酸菌的高档饲料，并进行大规模工业化生产。

本发明的技术方案：一种利用糖渣培养乳酸菌及生产乳酸活菌饲料的方法，采用饲用乳酸菌为培养菌株，以淀粉制糖工业副产物糖渣为主要原料，经培养基的优化，固态分批、液态分批、或液态补料的方式，制成乳酸菌含量高的饲料产品或乳酸菌活菌制剂；

糖渣是各类谷物(包括玉米，小麦，大米等)淀粉及薯类淀粉经酸水解或酶解制糖后经压滤所得的残渣副产品，经测定，其主要成份及百分含量如下：

所用糖渣的主要成份及百分含量如下：

总糖     20～30，其中：还原糖  13～20；

粗蛋白   23～30，其中：真蛋白  15～20；

纤维素   10～15，

半纤维素 12～18，

灰分     6～7，

糖渣中还含有脂肪等其它未经检测的成份。

(1)菌种：饲用乳酸菌：嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、克菲尔乳酸菌或鼠李糖乳杆菌为生产菌，以上菌种购自生合生物科技(南京)有限公司。

本专利所涉及的菌种可参考下列文献：

朱承亮，叶雪飞，朱仕翔等.嗜酸乳杆菌高密度发酵条件的研究.科技通报，2009，25(2)：174-177.

李家鹏，张学刚，乔晓玲等.响应面法优化植物乳杆菌冷冻干燥保护剂配方的研究.食品科学，2008，29(6)：146-150.

王德纯，张国亮，金萍等.开菲尔菌种发酵苹果汁的应用.现代食品科技，2009，25(4)：423-434.

吴晖，李明阳等.鼠李糖乳杆菌发酵生产L-乳酸培养基的优化.食品工业科技，2008，29(4)：81-84.

(2)培养基：菌种保藏培养基采用MRS培养基以g/L计：蛋白胨10，牛肉膏10，酵母膏5，柠檬酸氢二铵2，乙酸钠5，葡萄糖20，吐温-801，MgSO₄ 0.58，MnSO₄0.25，用自来水配制；pH6.2～6.4，121℃灭菌15min；

种子培养基：MRS培养基；种子培养条件：37±5℃下静置培养10～12h；

固态发酵培养基：糖渣和麸皮的重量％为：糖渣55～80，麸皮45～20；用自来水配制，初始培养基中水分含量50％～70％，pH自然，121℃灭菌20min；

或液态发酵培养基以g/L计：糖渣100～200，蛋白胨7～15，MgSO₄0.2～0.6，MnSO₄0.03～0.1，CaCO₃10～30，用自来水配制，调pH6.5，121℃灭菌20min；

(3)培养条件：

固态培养：37±5℃培养，湿度40％～80％，发酵时间24～36h，制成含乳酸菌活菌的饲料；

或液态分批培养：37±5℃静置培养，发酵周期18～24h，制得乳酸菌活菌制剂；

或液态补料培养：37±5℃静置培养，培养18h后采用连续补料培养，边连续补加液态发酵培养基，边连续取出培养液，制得乳酸菌活菌制剂。

本发明的有益效果：本发明选用淀粉制糖工业副产物糖渣为主要生产原料，培养饲用乳酸菌，使废物资源化，降低生产乳酸菌的成本。常规的功能性乳酸菌制剂，所用培养基的原料价格昂贵，生产成本高，活菌含量低，不利于大规模培养。以淀粉制糖糖渣为原料，以饲用乳酸菌为出发菌生产浓缩型乳酸菌制剂，对其发酵培养基的优化、培养条件和培养方式进行研究，以提高活菌数，为后期制备浓缩型乳酸菌制剂做好基础工作，产品可用于饲料工业。

以糖渣为主要原料，优化乳酸菌的培养基成分，并采用固态分批、液态分批、液态补料的方式，高密度培养饲料用乳酸菌，经固态或液态发酵培养富含活性乳酸菌的高档饲料。优化鼠李糖乳杆菌液态发酵工艺，乳酸菌制剂中活菌含量可达10⁹cfu/mL。

具体实施方式

实施例1.以淀粉制糖糖渣为主原料液态分批培养乳酸菌

菌种：鼠李糖乳杆菌。

(1)种子液的制备

种子培养基：MRS培养基

菌种保藏培养基：MRS培养基

菌种保藏方法：20％的甘油保存于-40℃条件下

种子液制备方法：将保藏的菌种置于37±5℃培养箱中静置活化30min，按5％～15％的比例接种到种子培养基中，37±5℃静置培养10-12h。

(2)液态培养

液态发酵培养基(g/L)：糖渣100～200，蛋白胨7～15，MgSO₄ 0.2～0.6，MnSO₄ 0.03～0.1，调整好pH后添加适量CaCO₃以维持发酵过程中pH稳定。

液态发酵条件：接种量：10％，接种后培养温度：37±5℃，静置培养。

发酵周期：18h～24h。

液态培养方法：以10％的接种量将种子液接入液态发酵培养基中，接种前先测定种子液OD值，接种好后置于37±5℃培养箱中静置培养18h～24h，测活菌数。

(3)活菌检测

本发明的目的是用廉价原料生产乳酸菌活菌含量高的饲料，需对培养基进行优化，以提高活菌含量。

活菌检测采用平板菌落计数法：

种龄对乳酸菌生长的影响：适宜的种龄，应是菌体处于对数生长的中后期，这是因为处于对数生长期的菌体进行发酵时能迅速生长，有利于缩短发酵周期。通过实验得出：鼠李糖乳杆菌在MRS培养基中培养18h～24h时即进入对数生长末期，所以选择菌龄为18h～24h。

接种量对乳酸菌生长的影响：合适的接种量既要缩短发酵周期，又要保证菌体能正常生长。接种量过低会延长发酵周期，过高又会造成菌体提前老化。实验证明：10％的接种量能使活菌含量达到理想水平，同时发酵周期也不是太长。

初始pH值对乳酸菌生长的影响：pH值过高或过低都不利于乳酸菌的大量生长，通过实验确定鼠李糖乳杆菌生长的最适pH为6～7。

培养基营养成分对乳酸菌生长的影响：培养基中的还原糖浓度、氮源浓度、无机盐离子浓度对乳酸菌生长都有一定的影响。通过实验确定糖渣100～200g/L、蛋白胨7～15g/L、MgSO₄0.2～0.6g/L、MnSO₄0.03～0.1g/L时乳酸菌活菌含量较高。

在优化好的培养基和培养条件的基础上，鼠李糖乳杆菌静置培养活菌含量可达1.3×10⁹cfu/mL，相比其他用于培养乳酸菌的原料，糖渣成本低而且得到的活菌含量较高。

实施例2.以淀粉制糖糖渣为原料固态培养乳酸菌

菌种：鼠李糖乳杆菌

(1)种子液的制备：同实施例1。

(2)固态培养

固态发酵培养基：以糖渣为主，添加少量麸皮。

固态发酵条件：接种量：20％，接种后培养温度：37±5℃，湿度40％～80％，发酵时间：24h～36h。

固态培养方法：以20％的接种量将种子液接入发酵培养基，接种前先测定种子液OD值，物料搅拌均匀后置于37±5℃培养箱中培养24h～36h，测活菌数。

(3)活菌检测：活菌检测方法采用平板菌落计数法。

原料组成对乳酸菌生长的影响：由于糖渣颗粒较小，作为发酵培养基时易结块，因此有必要用其他原料作辅料使培养基分散开，以使菌体均匀生长，实验发现用麸皮作辅料可使物料分散均匀，糖渣与麸皮比例为4∶1-1∶1时效果较好。

初始水分含量对乳酸菌生长的影响：固态发酵过程中，适宜的水分能使培养基疏松，同时利于营养物质的输送。水份过高或过低都对菌体生长不利。通过实验得到水分含量为50％～70％时，乳酸菌活菌含量较高。

装料量对活菌含量的影响：装料量的多少对培养基透气性有较大的影响，装料量少，物料透气性好，这不利于乳酸菌生长；反之，装料量多，不利于代谢热的分散，影响微生物的生长。通过实验得出，装料量为200～300g(干基)/L时，乳酸菌活菌含量较高。

Claims (1)

1.一种利用糖渣培养乳酸菌及生产乳酸活菌饲料的方法，其特征在于采用饲用乳酸菌为培养菌株，以淀粉制糖工业副产物糖渣为主要原料，经培养基的优化，固态分批、液态分批、或液态补料的方式，制成乳酸菌含量高的饲料产品或乳酸菌活菌制剂；

所用糖渣的主要成份及百分含量如下：

总糖20～30，  其中：还原糖13～20；

粗蛋白23～30，其中：真蛋白15～20；

纤维素10～15，

半纤维素12～18，

灰分6～7，

(1)菌种：饲用乳酸菌：嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、克菲尔乳酸菌或鼠李糖乳杆菌为生产菌；

(2)培养基：

菌种保藏培养基采用MRS培养基，以g/L计：蛋白胨10，牛肉膏10，酵母膏5，柠檬酸氢二铵2，乙酸钠5，葡萄糖20，吐温-801，MgSO₄ 0.58，MnSO₄ 0.25，用自来水配制；pH 6.2～6.4，121℃灭菌15min；

种子培养基：MRS培养基；种子培养条件：37±5℃下静置培养10～12h；

固态发酵培养基：糖渣和麸皮的重量％为：糖渣55～80，麸皮45～20；用自来水配制，初始培养基中水分含量50％～70％，pH自然，121℃灭菌20min；

或液态发酵培养基，以g/L计：糖渣100～200，蛋白胨7～15，MgSO₄ 0.2～0.6，MnSO₄ 0.03～0.1，CaCO₃ 10～30，用自来水配制，调pH 6.5，121℃灭菌20min；

(3)培养条件：

固态培养：37±5℃培养，湿度40％～80％，发酵时间24～36h，制成含乳酸菌活菌的饲料；

或液态分批培养，37±5℃静置培养，发酵周期18～24h，制得乳酸菌活菌制剂；

或液态补料培养：37±5℃静置培养，培养18h后采用连续补料培养，边连续补加液态发酵培养基，边连续取出培养液，制得乳酸菌活菌制剂。