CN105861578A - 一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用 - Google Patents

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王志
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李欣
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Abstract

本发明公开了一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用，属于微生物发酵领域。所述的乳酸菌发酵培养基中，以酵母膏作为唯一有机氮源，同时添加适量的氨基酸和维生素，氨基酸优选谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，维生素优选烟酸、生物素；本发明的培养基不仅能提供乳酸菌在生长代谢过程中所需的营养物质，还能显著提高乳酸菌活性，促进菌体生长，提高乳酸产量，降低生产成本。

Description

一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，具体而言，涉及一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用。
背景技术
乳酸是三大有机酸之一，乳酸及其盐类和衍生物广泛用于食品、酿造、制药、皮革、卷烟、化工、印刷、环保、农业等工业。目前，乳酸的生产方法有化学合成法、发酵法、酶法；其中发酵法具有易操作性、安全性等优点而成为乳酸生产的主要方法，发酵法包括乳酸菌发酵和米曲霉发酵等。由于乳酸菌发酵生产乳酸具有理论转化率高、副产物较少、节能等优点而被众多乳酸企业采用。但是，乳酸菌生长的营养要求高，特别是需要一些特殊的营养成分。传统的EMS培养基（蛋白胨1%，牛肉膏1%，酵母浸出物0.5%，葡萄糖2%，柠檬酸二铵0.2%，磷酸二氢钾0.2%，吐温80 0.1%，硫酸镁0.058%，硫酸锰0.025%，乙酸钠0.2%）尽管含有蛋白胨、肉膏、酵母浸出物等丰富的营养成分，但是其中关键生长因子成分和含量难以确定，因此副产物较多，乳酸产量较低，生产效率不高。
专利申请号为201010581051.X，专利名称为“一种添加谷氨酸提高乳酸菌在低pH条件下生物量的方法”公开了一种添加谷氨酸提高乳酸菌在低pH条件下生物量的方法及其应用，但未涉及提高乳酸产量的方法；专利申请号为200610118858.3，专利名称为“一种新的发酵生产乳酸的培养基”公开了一种适用于培养乳酸菌的培养基，所述的培养基中含有蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等多种氮源，磷酸氢二钾、柠檬酸二铵、乙酸钠、硫酸镁、硫酸锰、硫酸亚铁、氯化钠等无机盐，还有适量的维生素化合物（如硫胺素、核黄素、烟酸、盐酸吡哆醛、生物素等），由于含有三种有机氮源，培养基成分复杂，生产成本较高。
发明内容
鉴于现有技术的不足，为了提高乳酸菌的生长代谢能力并降低乳酸生产成本，本发明公开了一种乳酸菌发酵专用培养基。因此，本发明的第一个目的在于提供一种乳酸菌发酵培养基。
本发明的第一个目的是这样实现的：
一种乳酸菌发酵培养基，其特征在于：所述的发酵培养基中，仅含有酵母膏一种有机氮源，还含有适量的氨基酸（谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸）和维生素（烟酸、生物素）。
优选地，所述的乳酸菌发酵培养基含有：葡萄糖50-150 g/L，酵母膏10-50 g/L，磷酸二氢钾4-8 g/L，柠檬酸钠2-5 g/L，吐温-80 1-2 ml/L，硫酸镁0.2-0.5 g/L，硫酸锰0.05-0.2 g/L，谷氨酸50-300 mg/L，苯丙氨酸30-200 mg/L，亮氨酸30-200 mg/L，异亮氨酸20-100 mg/L，烟酸4-20 mg/L，生物素0.05-0.2 mg/L，pH4.5-7.5。
在本发明的实施例中，调整所述乳酸发酵培养基的pH值为5.5-6.5，最优选的pH值为6.0。
在本发明的实施例中，在发酵过程中用氢氧化钠、氨水、氢氧化钙调节所述培养基的pH值。
本发明的第二个目的在于提供上述任一所述的乳酸菌发酵培养基在乳酸发酵中的应用。
本发明的第二个目的是这样实现的：
在适合乳酸菌生长代谢的条件下，在上述所述的培养基中培养乳酸菌，得到乳酸菌发酵液，在乳酸菌发酵液中分离获得乳酸。
本发明与现有技术相比，具有显著的优点：本发明所述培养基不仅能提供乳酸菌在生长代谢过程中所需的营养物质，还能显著提高乳酸菌活性，促进菌体生长，提高乳酸产量，降低生产成本。
具体实施方式
以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
1、配制培养基
（1）按照酵母膏25 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、柠檬酸钠4 g/L、吐温-80 1 ml/L、硫酸镁0.3 g/L、硫酸锰0.1 g/L的比例，称取以上培养基组分加适量蒸馏水溶解；用1 mol/L氢氧化钠调pH6.0，121℃灭菌20 min。
（2）按照葡萄糖终浓度为120 g/L，配制母液，115℃灭菌20 min。
（3）按照培养基中谷氨酸终浓度5 g/L，配制母液，用无菌过滤膜过滤除菌。
（4）将步骤（1）、（2）、（3）的成分按照比例混合，得到发酵培养基用于乳酸发酵。
2、发酵
将活化菌种鼠李糖乳杆菌（购于中国工业微生物菌种保藏中心）接入EMS培养基（蛋白胨10 g/L，牛肉膏10 g/L，酵母膏5 g/L，葡萄糖20 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，吐温80 1 ml/L，硫酸镁0.58 g/L，硫酸锰0.25 g/L，乙酸钠2 g/L，pH6.2-6.4），于厌氧罐37℃下培养20-22h，得到种子液。
按10%接种量，将种子液接种到2.7 L上述发酵培养基中，保证发酵罐厌氧环境，流加5 mol/L氨水溶液，维持pH值6.0左右，在40℃、150 r/min下培养40 h，测得乳酸发酵液中乳酸含量70 g/L，经计算单位质量乳酸的原材料成本为0.0242元/克乳酸。
实施例2
1、配制培养基
（1）按照蛋白胨10 g/L，牛肉膏10 g/L，酵母膏5 g/L，磷酸氢二钾1.5 g/L，柠檬酸二铵2.5 g/L，乙酸钠4 g/L，硫酸镁0.2 g/L，硫酸锰0.15 g/L，硫酸亚铁0.01 g/L，氯化钠0.025 g/L，吐温-80 1.25 ml/L的比例，称取以上培养基组分加适量蒸馏水溶解；用1 mol/L氢氧化钠调pH6.0，121℃灭菌20 min。
（2）按照葡萄糖终浓度为120 g/L，配制母液，115℃灭菌20 min。
（3）按照培养基中维生素终浓度为：硫胺素0.045 mg/L，核黄素0.015 mg/L，烟酸3.5 mg/L，盐酸吡哆醛0.25 mg/L，生物素0.09 mg/L，分别配制母液，用无菌过滤膜过滤除菌。
（4）将步骤（1）、（2）、（3）的成分按照比例混合，得到发酵培养基用于乳酸发酵。
2、发酵
将活化菌种鼠李糖乳杆菌（购于中国工业微生物菌种保藏中心）接入EMS培养基（蛋白胨10 g/L，牛肉膏10 g/L，酵母膏5 g/L，葡萄糖20 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，吐温80 1 ml/L，硫酸镁0.58 g/L，硫酸锰0.25 g/L，乙酸钠2 g/L，pH6.2-6.4），于厌氧罐37℃下培养20-22h，得到种子液。
按10%接种量，将种子液接种到2.7 L上述发酵培养基中，保证发酵罐厌氧环境，流加5 mol/L氨水溶液，维持pH值6.0左右，在40℃、150 r/min下培养40 h；测得乳酸发酵液中乳酸含量88 g/L，经计算单位质量乳酸的原材料成本为0.0197元/克乳酸。
实施例3
1、培养基的配制
（1）按照酵母膏25 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、柠檬酸钠4 g/L、吐温-80 1 ml/L、硫酸镁0.3 g/L、硫酸锰0.1 g/L的比例，称取以上培养基组分加适量蒸馏水溶解；用1 mol/L氢氧化钠调pH6.0，121℃灭菌20 min。
（2）按照葡萄糖终浓度为120 g/L，配制母液，115℃灭菌20 min。
（3）按照培养基中氨基酸和维生素的终浓度为：谷氨酸200 mg/L，苯丙氨酸100 mg/L，亮氨酸100 mg/L，异亮氨酸50 mg/L，分别配制母液，用无菌过滤膜过滤除菌。
（4）将步骤（1）、（2）、（3）的成分按照比例混合，得到发酵培养基用于乳酸发酵。
2、发酵
将活化菌种鼠李糖乳杆菌（购于中国工业微生物菌种保藏中心）接入EMS培养基（蛋白胨10 g/L，牛肉膏10 g/L，酵母膏5 g/L，葡萄糖20 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，吐温80 1 ml/L，硫酸镁0.58 g/L，硫酸锰0.25 g/L，乙酸钠2 g/L，pH6.2-6.4），于厌氧罐37℃下培养20-22h，得到种子液。
按10%接种量，将种子液接种到2.7 L上述发酵培养基中，保证发酵罐厌氧环境，流加5 mol/L氨水溶液，维持pH值6.0左右，在40℃、150 r/min下培养40 h；测得乳酸发酵液中乳酸含量90 g/L，经计算单位质量乳酸的原材料成本为0.0179元/克乳酸。比在相同培养条件下，仅添加谷氨酸（见实施例1）的乳酸产量提高了29%，成本降低了26%。
实施例4：
1、培养基的配制
（1）按照酵母膏25 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、柠檬酸钠4 g/L、吐温-80 1 g/L、硫酸镁0.3 g/L、硫酸锰0.1 g/L的比例，称取以上培养基组分加适量蒸馏水溶解；用1 mol/L氢氧化钠调pH6.0，121℃灭菌20 min。
（2）按照葡萄糖终浓度为120 g/L，配制母液，115℃灭菌20 min。
（3）按照培养基中氨基酸和维生素的终浓度为：谷氨酸100 mg/L，苯丙氨酸80 mg/L，亮氨酸80 mg/L，异亮氨酸40 mg/L，烟酸8 mg/L，生物素0.06 mg/L，分别配制母液，用无菌过滤膜过滤除菌。
（4）将步骤（1）、（2）、（3）的成分按照比例混合，得到发酵培养基用于乳酸发酵。
2、发酵
将活化菌种鼠李糖乳杆菌（购于中国工业微生物菌种保藏中心）接入EMS培养基（蛋白胨10 g/L，牛肉膏10 g/L，酵母膏5 g/L，葡萄糖20 g/L，柠檬酸二铵2 g/L，磷酸二氢钾2 g/L，吐温80 1 g/L，硫酸镁0.58 g/L，硫酸锰0.25 g/L，乙酸钠2 g/L，pH6.2-6.4），于厌氧罐37℃下培养20-22h，得到种子液。
按10%接种量，将种子液接种到2.7 L上述发酵培养基中，保证发酵罐厌氧环境，流加5 mol/L氨水溶液，维持pH值6.0左右，在40℃、150 r/min下培养40 h，测得乳酸发酵液中乳酸含量97 g/L，经计算单位质量乳酸的原材料成本为0.0167元/克乳酸。比在相同培养条件下，仅添加谷氨酸（见实施例1）的乳酸产量提高了38.6%，成本降低了31%。比在相同培养条件下，添加蛋白胨、牛肉膏、酵母膏等（见实施例2）的乳酸产量提高了10%，成本降低了15%。

Claims (4)

1.一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用，其特征在于：所述的发酵培养基中以酵母膏作为唯一有机氮源，同时添加适量的氨基酸和维生素，氨基酸优选谷氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，维生素优选烟酸、生物素。
2.根据权利要求1所述的一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用，其特征在于所述的发酵培养基中含有：葡萄糖50-150g/L，酵母膏10-50g/L，磷酸二氢钾4-8g/L，柠檬酸钠2-5g/L，吐温-801-2g/L，硫酸镁0.2-0.5g/L，硫酸锰0.05-0.2g/L，谷氨酸50-300mg/L，苯丙氨酸30-200mg/L，亮氨酸30-200mg/L，异亮氨酸20-100mg/L，烟酸4-20mg/L，生物素0.05-0.2mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用，其特征在于：所述发酵培养基的pH值为5.5-6.5。
4.根据权利要求1所述的一种乳酸菌发酵培养基及其在乳酸生产中的应用，其特征在于：所述的发酵培养基可用于乳酸发酵生产。
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