CN104450599A - 一种提高l-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用 - Google Patents

一种提高l-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用,它包括以下组分:德式乳杆菌、卷曲乳杆菌、乳酸片球菌、拟内孢霉、葡萄汁酵母菌、解淀粉芽孢杆菌、α-淀粉酶、占发酵剂质量比为0.2%~0.25%的NH4CL、占发酵剂质量比为0.15%~0.2%的Na2HPO4·12H2O、占发酵剂质量比为0.4%~0.5%的KH2PO4。所述益生菌玉米发酵剂以0.1%的质量比,接种于玉米中,并调节物料水分含量至40%,发酵温度控制为37℃,发酵时间保持在60h,可显著提高玉米中L-乳酸含量,并能降低pH,提高适口性,还可促进乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等多种益生菌的迅速繁殖。

Description

一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用
技术领域
本发明属于生物酶解与发酵领域,涉及玉米发酵剂配方,具体涉及一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用。
背景技术
玉米营养丰富,其中含蛋白质9.88%,脂肪5.21%,粗纤维3.20%等,可作为一种优质的能量饲料,在养殖业上得到广泛的应用。但由于幼龄动物胃肠道还没有发育完全,淀粉酶活力低,对复杂碳水化合物利用有限,因而对玉米的能量利用率低,甚至引起腹泻、生长停滞等问题。
目前的玉米处理方法中,微生物发酵法最为普遍。微生物在生长过程中产生的各种酶,可以降低饲料中营养物质的相对分子质量,使其更加有利于幼龄动物消化吸收。本发明结合德式乳杆菌、卷曲乳杆菌、乳酸片球菌、拟内孢霉、葡萄汁酵母菌、解淀粉芽孢杆菌多种益生菌和α-淀粉酶,辅以其他营养物质,可有效降解玉米中的复杂碳水化合物,显著降低玉米pH,提高玉米L-乳酸含量,并促进乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等多种益生菌的迅速繁殖。乳酸是一种高效、无残留、无污染的饲料添加剂,具有促进动物生长、延长饲料保质期、防止饲料霉变的作用,在饲料中的应用越来越广泛。乳酸的生产主要有生物发酵法和化学合成法,目前化学法已逐渐为微生物发酵法所取代。
发明内容
本发明提供了一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂及其应用,利用本发明所述发酵剂可显著提高玉米L-乳酸含量,降低pH,提高适口性,并促进乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等多种益生菌的迅速繁殖。
为实现上述发明目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂配方,它包括以下成分:含菌量为5×106~6×106CFU/g的德式乳杆菌;含菌量为1×106~2×106CFU/g的卷曲乳杆菌;含菌量为1×106~2×106CFU/g的乳酸片球菌;含菌量为5×104~1×105CFU/g的拟内孢霉;含菌量为5×104~1×105CFU/g的葡萄汁酵母菌;含菌量为5×104~8×104CFU/g的解淀粉芽孢杆菌;酶含量为400~500U/g的α-淀粉酶;占发酵剂质量比为0.2%~0.25%的NH4CL;占发酵剂质量比为0.15%~0.2%的Na2HPO4˙12H2O;占发酵剂质量比为0.4%~0.5%的KH2PO4
对上述技术方案的进一步改进:所述德式乳杆菌的最优含菌量为5×106CFU/g。
对上述技术方案的进一步改进:所述玉米发酵剂以占玉米质量比为0.1%的比例接种于玉米中,置于双层密封袋内,进行恒温厌氧发酵。
对上述技术方案的进一步改进:所述玉米发酵剂接种于玉米中,需调节玉米与水的比例,使得物料水分含量达40%,以促进营养物质释放与微生物迅速生长。
对上述技术方案的进一步改进:所述玉米发酵剂接种于玉米中,发酵温度控制在37℃。
对上述技术方案的进一步改进:所述玉米发酵剂接种于玉米中,发酵时间保持在60h。
与现有技术相比,本发明方法的优点和技术效果是:
1、传统玉米酸化剂,仅可降低玉米pH,而本发明所述益生菌玉米发酵剂,在降低pH的同时,还可显著提高玉米中L-乳酸含量,并可提高饲料适口性。
2、本发酵所述玉米发酵剂,在发酵玉米的过程中,还可促进乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等多种益生菌的迅速繁殖,数量可观,也可作为微生态制剂在饲料中应用。
3、本发明所涉及菌、酶等,都属于饲料添加剂范畴,来源广泛,安全易得,成本低廉。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后,本发明的其他优点将变得更加清楚。
附图说明
图1表明不同接种量下玉米发酵后L-乳酸含量。
图2表明不同水分下玉米发酵后L-乳酸含量。
图3表明L-乳酸含量随玉米发酵温度的变化。
图4表明L-乳酸含量随玉米发酵时间的变化。
具体实施方式
为更好地了解该复合益菌肽产品的功能,下面结合附图和具体实施例对本发明的产品引用特点做进一步详细的说明。
本发明所述玉米发酵剂的配方成分中,德式乳杆菌、卷曲乳杆菌、乳酸片球菌、拟内孢霉、葡萄汁酵母菌、解淀粉芽孢杆菌均为市售商品化的菌粉,所使用的α-淀粉酶为市售商品化的酶制剂,而所述NH4CL为分析纯,购自莱阳经济技术开发区精细化工厂,Na2HPO12H2O与KH2PO4均为分析纯,购自国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
调节玉米与水的混合比例,控制物料水分含量为25%;对照组仅添加水;试验组1在对照组的基础上,以1%的质量比,接种柠檬酸;试验组2在对照组的基础上,以0.1%的质量比,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂。每组3个重复。
物料混合均匀后,置于双层密封袋内,37℃厌氧发酵72h。利用PHS-3C PH计,测定 PH。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。利用MRS培养基,采用倾注法,37℃培养48h,测定乳酸菌菌量;利用PDA培养基,采用稀释涂布法,30℃培养48h,测定酵母菌菌量;利用营养琼脂培养基,采用稀释涂布法,37℃培养48h,测定芽孢菌菌量。利用SPSS软件,对试验数据进行差异性分析。
表1表明不同处理方式对玉米发酵后pH与L-乳酸的变化。与对照组相比,试验组-1与试验组-2都可降低pH,试验组-1添加的柠檬酸为常规酸化剂,添加量大,但酸化效果微弱,与对照组相比,未达到显著水平;试验组-2添加本发明益生菌玉米发酵剂,仅0.1%比例添加,即可显著降低pH,起到玉米酸化效果;此外,试验组-2与试验组-1、对照组相比,还可显著提高L-乳酸的含量。
乳酸是一种重要的抗菌化合物,对致病菌的拮抗起着重要的作用,它使肠道内的pH和氧化还原电势下降,形成肠道内酸性环境,致使不耐酸的致病菌迅速死亡,从而达到调节肠道菌群平衡的目的。
表2表明不同处理方式对玉米发酵后益生菌菌量的变化。与对照组相比,试验组-1虽然可以提高各种益生菌菌的菌量,但未达到数量级差异;试验组-2处理的玉米发酵后,乳酸菌菌量增加了4个数量级,酵母菌增加了3个数量级,芽孢菌增加了3个数量级,大量繁殖的益生菌,可以对动物肠道微生态环境进行调节,也可在一定程度上,替代微生态制剂在饲料中应用。
表1.不同处理方式对玉米发酵后pH与L-乳酸的变化
表2.不同处理方式对玉米发酵后益生菌菌量的变化
实施例2
调节玉米与水的混合比例,控制物料水分含量为25%;对照组与试验组均采用玉米发酵剂配方,但德式乳杆菌添加量有所差异。对照组不含德式乳杆菌,试验组-1添加1*106CFU/g德式乳杆菌,试验组-2添加5*106CFU/g德式乳杆菌,试验组-3添加1*107CFU/g德式乳杆菌。以0.1%的质量比,按对照组与系列试验组配方,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂,考察德式乳杆菌核心组分对玉米发酵后L-乳酸含量的影响。每组3个重复。物料混合均匀后,置于双层密封袋内,37℃厌氧发酵72h。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。利用SPSS软件,对试验数据进行差异性分析。
表3表明配方中德式乳杆菌用量对玉米发酵后L-乳酸含量的影响。与不接种德式乳杆菌的对照组相比,三个试验组均显著提高了发酵玉米的L-乳酸含量(p<0.05)。与对照组相比,试验组-1的玉米发酵L-乳酸含量增幅为36.07%,增幅较低,试验组-2与试验组-3的玉米发酵L-乳酸含量增幅分别为116.39%与119.67%,增幅较高,显著增加了玉米中L-乳酸含量,但试验组2与试验组3之间无显著差异(p>0.05)。本试验结果表明,本发明所述玉米发酵剂配方中,添加5*106CFU/g德式乳杆菌,即可显著提高L-乳酸含量,又可合理控制成本。
表3.配方中德式乳杆菌用量对玉米发酵后L-乳酸含量的影响
实施例3
调节玉米与水的混合比例,控制物料水分含量为25%;采用梯度接种量(质量比):0.025%、0.05%、0.075%、0.1%、0.125%、0.15%,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂,考察接种量对玉米发酵后L-乳酸含量的影响。每组3个重复。物料混合均匀后,置于双层密封袋内,37℃厌氧发酵72h。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。
图1表明不同接种量下玉米发酵后L-乳酸含量。当接种比例低于0.1%时,玉米发酵后L-乳酸含量随着接种比例的不断提高而提高,0.1%与0.025%接种量相比,发酵玉米的L-乳 酸含量增加了236%;但0.1%之后,接种量的增加,并不能带动发酵玉米L-乳酸含量的显著增加,说明0.1%接种量时,基本达到了平衡临界点。基于该实施例结果,在配方使用时,建议采用0.1%的接种量(质量比)进行玉米发酵。
实施例4
调节玉米与水的比例,使得物料水分含量分别为25%,30%,35%,40%和45%。按0.1%的质量比,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂。每组3个重复。物料混合均匀后,置于双层密封袋内,37℃厌氧发酵72h。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。
图2表明不同水分下玉米发酵后L-乳酸含量。水分对玉米发酵L-乳酸指标影响较大,水分含量越高,L-乳酸含量越高。水分较高时,有利于营养物质释放与微生物生长,乳酸菌菌量增殖速度较快,活性较强,相应地,L-乳酸等活性物质的产量也比较高。40%水分下,玉米发酵后L-乳酸含量可达4.82%;45%水分下,玉米发酵后L-乳酸含量有所下降,仅为4.61%,推测原因为:过高的水分,影响热量散失,在提高发酵物料温度的同时,也会影响菌的生长与L-乳酸含量的增加。本次试验结果表明,40%是比较合适的物料水分含量。
实施例5
调节玉米与水的混合比例,控制物料水分含量为40%,以0.1%的质量比,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂。每组3个重复。物料混合均匀后,置于双层密封袋内,分别采用不同的发酵温度:25℃、30℃、37℃、42℃、50℃进行恒温厌氧发酵,发酵时间为72h。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。分别测定不同发酵温度下的L-乳酸含量。
图3表明L-乳酸含量随玉米发酵温度的变化。结果显示,发酵温度对玉米发酵后L-乳酸含量有一定影响,37℃是最适温度。25℃下,温度较低,不利于乳酸菌等微生物的生长,因而L-乳酸等代谢物产量也比较低,仅为3.80%。当发酵温度为30℃、37℃时,L-乳酸含量是逐渐增高趋势,尤其以37℃时的L-乳酸含量最高,推测该温度为乳酸菌的最适生长温度,促进了乳酸菌等系列微生物的繁殖,并产生大量的L-乳酸。当温度增高,达42℃时,玉米发酵后L-乳酸含量为4.76%,略低于37℃时的4.83%。当温度达到50℃时,玉米发酵过程中微生物的繁殖受到高温抑制,并不利于益生性代谢产物的生成。
实施例6
调节玉米与水的混合比例,控制物料水分含量为40%,以0.1%的质量比,接种本发明所述益生菌玉米发酵剂。每组3个重复。物料混合均匀后,置于双层密封袋内,37℃厌氧发酵72h。称取10g发酵样品,添加90ml水,常温下磁搅拌1h,10000rpm离心10min,取上 清,利用SBA-40D生物传感分析仪,测定L-乳酸含量。分别测定不同时间点的L-乳酸含量,测定时间点分别为:0h、6h、12h、18h、24h、30h、36h、42h、48h、54h、60h、66h、72h。
图4表明L-乳酸含量随玉米发酵时间的变化。在前24h,L-乳酸含量缓慢增长,增幅较小,仅为0.67%;从24h到36h,玉米L-乳酸含量迅速增长,增幅较大,达3.17%;从36h到72h,玉米L-乳酸含量增长又变得缓慢,到60h时达到最高L-乳酸含量4.82%,之后维持不变;从玉米发酵提高L-乳酸含量的角度,玉米发酵的时间保持在60h即可。
本发明所述玉米发酵剂以占玉米质量比为0.1%的比例接种于市售常见玉米粉中,置于双层密封袋内,进行恒温厌氧发酵,并调节物料水分含量至40%,发酵温度控制为37℃,发酵时间保持在60h,可显著提高玉米中L-乳酸含量,并能降低pH,提高适口性,还可促进乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌等多种益生菌的迅速繁殖。
采用本发明所述益生菌发酵剂发酵玉米,实现了德式乳杆菌、卷曲乳杆菌、乳酸片球菌等乳酸菌、拟内孢霉、葡萄汁酵母菌等酵母菌、解淀粉芽孢杆菌等几种菌的协同生长,并促进玉米L-乳酸含量的逐渐增加。前期解淀粉芽孢菌迅速生长,并与α-淀粉酶同时作用,释放淀粉、糊精、可溶性糖等营养物质,氧气含量逐渐减低时,酵母菌等兼性菌逐渐生长繁殖,中后期氧气消耗完全后转入发酵模式,且德式乳杆菌等乳酸菌也在兼性与厌氧条件下迅生长繁殖。在整个发酵过程中,玉米可作为碳源与氮源,多种无机盐提供了大量与微量元素,实现了多种微生物的接力生长繁殖,并促进玉米L-乳酸含量的迅速增加。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种提高L-乳酸含量的益生菌玉米发酵剂,其特征在于它包括以下成分:含菌量为5×106 ~ 6×106 CFU/g的德式乳杆菌;含菌量为1×106~2×106CFU/g的卷曲乳杆菌;含菌量为1×106~2×106CFU/g的乳酸片球菌;含菌量为5×104~1×10CFU/g的拟内孢霉;含菌量为5×104~1×10CFU/g的葡萄汁酵母菌;含菌量为5×104~8×10CFU/g的解淀粉芽孢杆菌;酶含量为400~500 U/g的α-淀粉酶;占发酵剂质量比为0.2%~0.25%的NH4CL;占发酵剂质量比为0.15%~0.2%的Na2HPO4·12H2O;占发酵剂质量比为0.4%~0.5%的KH2PO4
2.根据权利要求1所述的益生菌玉米发酵剂,其特征在于:所述德式乳杆菌的最优含菌量为5×106CFU/g。
3.权利要求1或2所述的益生菌玉米发酵剂在发酵玉米中的应用,其特征在于:所述玉米发酵剂以占玉米质量比为0.1%的比例接种于玉米中,置于双层密封袋内,进行恒温厌氧发酵。
4.根据权利要求3所述的益生菌玉米发酵剂在发酵玉米中的应用,其特征在于:所述玉米发酵剂接种于玉米中,调节玉米与水的比例使得物料水分含量达40%。
5.根据权利要求3所述的益生菌玉米发酵剂在发酵玉米中的应用,其特征在于:所述玉米发酵剂接种于玉米中,发酵温度控制在37℃。
6.根据权利要求3所述的益生菌玉米发酵剂在发酵玉米中的应用,其特征在于:所述玉米发酵剂接种于玉米中,发酵时间保持在60h。
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