CN105524866A - 提高凝结芽孢杆菌出芽率及l-乳酸产量的发酵方法 - Google Patents
提高凝结芽孢杆菌出芽率及l-乳酸产量的发酵方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法,其是通过向培养至对数期的发酵液中添加益生元的方式实现凝结芽孢杆菌发酵。本方法最显著的优点是通过调整培养基成分及添加方式,实现凝结芽孢杆菌的良好生长,提高凝结芽孢杆菌出芽率并且显著的提高了L-乳酸含量,提高了产品的质量和稳定性,同时在培养基中添加了益生元成分,使用该培养基培养的凝结芽孢杆菌制剂可增强动物机体免疫力。使用本发明方法制备获得的饲用活菌制剂,凝结芽孢杆菌的活菌数可达到4.8×109cfu/mL以上,芽孢率达90%以上,乳酸含量不低于30.5g/L,出芽率提高了10%左右,乳酸含量提高了2倍以上。
Description
技术领域
本发明属于饲料微生物技术领域,具体地说,涉及一种提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法。
背景技术
微生态制剂是近年来国内外迅速崛起的新型益生菌饲料添加剂,具有调节肠道功能、维持肠道菌群平衡、促进生长和提高机体免疫力等作用,且能够减少服用抗生素带来的耐药性,对畜产品无毒无害,促进绿色饲料的最佳解决方案之一,已被广泛应用于畜牧养殖业中。乳酸菌和芽孢杆菌目前在动物营养中研究及应用越来越多,乳酸菌具有抑制有害菌、维持肠道菌群平衡及可定植等优点,但抗逆性差,不耐热,给菌种的加工、保藏都带来了一定的挑战,芽孢杆菌由于芽孢的生成,具有抗逆性强、耐高温及易储存等特点,而产乳酸的凝结芽孢杆菌同时具备两者的优点,具有广泛的开发及应用价值。
凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)又称乳酸芽孢杆菌,细胞杆状,革兰氏染色阳性,形成内生孢子,兼性厌氧,最适生长温度40-50℃,同型发酵产生乳酸。凝结芽孢杆菌具有一般乳酸菌维持肠道微生态平衡,提高免疫及促进动物消化等作用,还具有耐高温、耐酸耐胆盐等高抗逆性,市场前景十分广阔。
凝结芽孢杆菌在有氧条件下发酵产芽孢,发酵过程中代谢出很少量的L-乳酸;在厌氧静止条件下培养凝结芽孢杆菌能够产出纯度较高L-乳酸。乳酸是一种绿色健康食物,它能够降低消化道pH,使肠道处于酸性环境,抑制病原菌生长,对肠道健康起到积极的作用,哺乳动物和人类只含有L-乳酸脱氢酶,因此只能代谢利用L-乳酸。
目前关于凝结芽孢杆菌的培养发酵研究主要集中在提高生物量、出芽率及发酵方法等的研究,但是在相同条件下获得有更高含量L-乳酸的发酵产物同样具有重要的现实意义,现有技术中几乎没有相关研究报道。本发明主要解决的技术问题为通过调整培养基成分及发酵方法,在获得高生物量的凝结芽孢杆菌的同时,得到更多的L-乳酸,增强益生菌的应用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法。
本发明的另一目的是提供采用上述方法制备的饲用活菌制剂。
为了实现本发明目的,本发明的一种提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法,其是通过向培养至对数期的发酵液中添加益生元的方式实现凝结芽孢杆菌发酵。
本发明涉及的益生元包括葡萄糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖和低聚果糖,各种益生元的添加量为葡萄糖5-8%、低聚木糖0.5-1%、低聚异麦芽糖0.5-1%、低聚果糖0.5-1%。
凝结芽孢杆菌发酵时所用发酵培养基组成为:豆粕粉1-5%、麸皮1-3%、酵母粉0.5-2%、糖蜜2-5%、MgSO4·7H2O0.1-0.2%、MnSO4·H2O0.01-0.05%、CaCO30.2-0.4%、K2HPO40.2-0.4%。优选地,发酵培养基组成为:豆粕粉1%、麸皮1.5%、酵母粉0.5%、糖蜜3%、MgSO4·7H2O0.1%、MnSO4·H2O0.01%、CaCO30.4%、K2HPO40.2%。
本发明中涉及到的百分号“%”,若未特别说明,是指质量百分比;但溶液的百分比,除另有规定外,是指100mL溶液中含有溶质的克数。
前述的方法,包括以下步骤:
1)菌种活化;
2)将活化菌种接种到发酵培养基中培养;
3)待菌种生长至对数期,添加益生元,继续发酵12-30小时。
其中,步骤1)进行三级种子活化培养,活化培养基组成为:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、K2HPO40.1%;活化培养条件为:40-50℃、pH值7.0,180-220rpm摇床培养24h;三级种子活化培养的接种量均为5v/v%。
步骤2)具体为:将活化菌种按10v/v%的接种量接种到发酵培养基中,40-50℃180-220rpm发酵培养36-48小时。
步骤3)具体为:待菌种发酵至18-24小时,添加益生元,继续在40-50℃180-220rpm的条件下培养至发酵结束。细菌生长到对数期时,菌含量几乎达到最高,活力最大,对外界的影响因素也最敏感,此时添加益生元可促进L乳酸的产生。
优选地,前述方法包括以下步骤:
1)进行三级种子活化培养,活化培养基组成为:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、K2HPO40.1%;活化培养条件为:43℃、pH值7.0,200rpm摇床培养24h;三级种子活化培养的接种量均为5v/v%;
2)将活化菌种按10v/v%的接种量接种到发酵培养基中,50℃200rpm发酵培养36-48小时;
3)待菌种发酵至18-20小时,添加益生元,继续在50℃200rpm的条件下发酵至36小时。
本发明还提供按照上述方法制备获得的饲用活菌制剂。所述饲用活菌制剂中凝结芽孢杆菌的活菌数在4.8×109cfu/mL以上,芽孢率在90%以上,且乳酸含量不低于30.5g/L。
本发明提供的发酵方法其最显著的优点是通过调整培养基成分及添加方式,实现凝结芽孢杆菌的良好生长,提高凝结芽孢杆菌出芽率并且显著的提高了L-乳酸含量,提高了产品的质量和稳定性,同时在培养基中添加了益生元成分,使用该培养基培养的凝结芽孢杆菌制剂可增强动物机体免疫力。使用本发明方法制备获得的饲用活菌制剂,凝结芽孢杆菌的活菌数可达到4.8×109cfu/mL以上,芽孢率达90%以上,乳酸含量不低于30.5g/L,出芽率提高了10%左右,乳酸含量提高了2倍以上。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所用原料均为市售商品。
实施例1提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法
(1)以凝结芽孢杆菌为发酵菌种,经三级种子活化后接种到发酵培养基中培养。
(2)活化培养基的组分包括:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、磷酸氢二钾0.1%。
(3)活化培养条件均为:摇床培养、PH值7.0、温度为43℃、培养时间24h。三级种子活化培养的接种量均为5v/v%。
(4)将活化好的凝结芽孢杆菌以10v/v%的接种量接种到发酵培养基中培养,发酵体积为300L。
(5)发酵培养基的组分包括:豆粕粉1%、麸皮3%、酵母粉0.5%、糖蜜5%、MgSO4·7H2O0.1%、MnSO4·H2O0.05%、CaCO30.2%、K2HPO40.4%。
(6)在菌种培养至对数生长期,即在菌种培养至18h,在上述发酵培养液添加能促进L-乳酸生成的益生元,所述益生元的添加量为:葡萄糖5%、低聚木糖0.5%、低聚异麦芽糖0.5%、低聚果糖0.5%。
(7)在发酵培养过程中,搅拌转速设定为200rpm,培养温度50℃,发酵至36h终止发酵得发酵产品。
实施例2提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法
(1)以凝结芽孢杆菌为发酵菌种,经三级种子活化后接种到发酵培养基中培养。
(2)活化培养基的组分包括:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、磷酸氢二钾0.1%。
(3)活化培养条件均为:摇床培养、PH值7.0、温度为43℃、培养时间24h。三级种子活化培养的接种量均为5v/v%。
(4)将活化好的凝结芽孢杆菌以10v/v%的接种量接种到发酵培养基中培养,发酵体积为300L。
(5)发酵培养基的组分包括:豆粕粉5%、麸皮1%、酵母粉2%、糖蜜2%、MgSO4·7H2O0.2%、MnSO4·H2O0.01%、CaCO30.4%、K2HPO40.2%。
(6)在菌种培养至对数生长期,即在菌种培养至20h,在上述发酵培养液添加能促进L-乳酸生成的益生元,所述益生元的添加量为:葡萄糖6%、低聚木糖0.5%、低聚异麦芽糖0.5%、低聚果糖0.5%。
(7)在发酵培养过程中,搅拌转速设定为200rpm,培养温度50℃,发酵至36h终止发酵得发酵产品。
实施例3提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法
(1)以凝结芽孢杆菌为发酵菌种,经三级种子活化后接种到发酵培养基中培养。
(2)活化培养基的组分包括:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、磷酸氢二钾0.1%。
(3)活化培养条件均为:摇床培养、PH值7.0、温度为43℃、培养时间24h。三级种子活化培养的接种量均为5v/v%。
(4)将活化好的凝结芽孢杆菌以10v/v%的接种量接种到发酵培养基中培养,发酵体积为300L。
(5)发酵培养基的组分包括:豆粕粉1%、麸皮1.5%、酵母粉0.5%、糖蜜3%、MgSO4·7H2O0.1%、MnSO4·H2O0.01%、CaCO30.4%、K2HPO40.2%。
(6)在菌种培养至对数生长期,即在菌种培养至20h,在上述发酵培养液添加能促进L-乳酸生成的益生元,所述益生元的添加量为:葡萄糖8%、低聚木糖0.3%、低聚异麦芽糖0.3%、低聚果糖0.3%。
(7)在发酵培养过程中,搅拌转速设定为200rpm,培养温度50℃,发酵至36h终止发酵得发酵产品。
对比例1
将凝结芽孢杆菌按照实施例1所述发酵条件和步骤进行发酵,唯一不同的就是在发酵过程中不加入实施例1所述的益生元和无机盐。
凝结芽孢杆菌发酵效果对比:
采用本发明实施例1、2、3和对比例1所述方法进行发酵处理,发酵后的产品采用稀释平板计数方法测定产品活菌含量,结晶紫染色后油镜观察芽孢率,HPLC测定乳酸含量,测定结果见表1所示。
表1发酵产物中活菌数、芽孢率及乳酸含量比较
样品 | 活菌数(cfu/ml) | 芽孢率(%) | 乳酸含量(g/L) |
实施例1 | 5.2*109 | 92 | 30.5 |
实施例2 | 6.8*109 | 93 | 35.9 |
实施例3 | 4.8*109 | 90 | 40.7 |
对比例1 | 2.1*109 | 80 | 14.6 |
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种提高凝结芽孢杆菌出芽率及L-乳酸产量的发酵方法,其特征在于,通过向培养至对数期的发酵液中添加益生元的方式实现凝结芽孢杆菌发酵。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述益生元包括葡萄糖、低聚木糖、低聚异麦芽糖和低聚果糖,各种益生元的添加量为葡萄糖5-8%、低聚木糖0.5-1%、低聚异麦芽糖0.5-1%、低聚果糖0.5-1%。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,凝结芽孢杆菌发酵时所用发酵培养基组成为:豆粕粉1-5%、麸皮1-3%、酵母粉0.5-2%、糖蜜2-5%、MgSO4·7H2O0.1-0.2%、MnSO4·H2O0.01-0.05%、CaCO30.2-0.4%、K2HPO40.2-0.4%;优选地,发酵培养基组成为:豆粕粉1%、麸皮1.5%、酵母粉0.5%、糖蜜3%、MgSO4·7H2O0.1%、MnSO4·H2O0.01%、CaCO30.4%、K2HPO40.2%。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)菌种活化;
2)将活化菌种接种到发酵培养基中培养;
3)待菌种生长至对数期,添加益生元,继续发酵12-30小时。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤1)进行三级种子活化培养,活化培养基组成为:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、K2HPO40.1%;活化培养条件为:40-50℃、pH值7.0,180-220rpm摇床培养24h;三级种子活化培养的接种量均为5v/v%。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤2)具体为:将活化菌种按10v/v%的接种量接种到发酵培养基中,40-50℃180-220rpm发酵培养36-48小时。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤3)具体为:待菌种发酵至18-24小时,添加益生元,继续在40-50℃180-220rpm的条件下培养至发酵结束。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)进行三级种子活化培养,活化培养基组成为:蛋白胨1%、酵母粉0.5%、葡萄糖0.6%、K2HPO40.1%;活化培养条件为:43℃、pH值7.0,200rpm摇床培养24h;三级种子活化培养的接种量均为5v/v%;
2)将活化菌种按10v/v%的接种量接种到发酵培养基中,50℃200rpm发酵培养36-48小时;
3)待菌种发酵至18-20小时,添加益生元,继续在50℃200rpm的条件下发酵至36小时。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法制备获得的饲用活菌制剂。
10.根据权利要求9所述的饲用活菌制剂,其特征在于,饲用活菌制剂中凝结芽孢杆菌的活菌数在4.8×109cfu/mL以上,芽孢率在90%以上,且乳酸含量不低于30.5g/L。
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Legal Events
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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