專利名稱：一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備微生物發(fā)酵制劑的方法，具體涉及一
種含有耐熱保護劑的用于乳制品的固體直投式發(fā)酵劑的方法。
背景技術(shù)：
乳品和發(fā)酵乳是非常優(yōu)秀的食品，它們因含有豐富的營養(yǎng)成分而備受消費者喜 愛。尤其是發(fā)酵乳制品，如牛奶經(jīng)過發(fā)酵后的酸奶營養(yǎng)價值更高，更易被消化和吸收。并且 已經(jīng)證明，酸奶具有降低膽固醇、預防動脈硬化、促進消化吸收、防止骨質(zhì)疏松等功能。其中 的乳酸菌可以分解乳糖，減少乳糖不耐癥的發(fā)生，還可以減少人體內(nèi)的腐敗菌生長，有增強 人體免疫和抗癌功能。這幾年保持著連續(xù)增長的好勢頭。 酸奶的制造需要乳酸菌發(fā)酵劑，傳統(tǒng)發(fā)酵劑制造酸奶的工序繁雜、并且容易被污 染，難保證發(fā)酵劑質(zhì)量的穩(wěn)定，因而也難保證最終發(fā)酵制品的質(zhì)量。目前雖然有單位對其進 行研究和獲得進展，但是很多發(fā)酵劑還存在著活性低、保質(zhì)期短和保存條件要求高的特點。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有發(fā)酵劑存在活性低、保質(zhì)期短的問題，并針
對該問題提供一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法。 本發(fā)明通過下列技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題 —種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，包括 a、培養(yǎng)液的配置 所述培養(yǎng)液包括 水解蛋白胨、酵母膏或酵母粉、小牛膏粉、葡萄糖、乳糖、無水乙酸鈉、吐溫80、磷酸 氫二鉀、檸檬酸氫二氨、以及軟化飲用水； b、對培養(yǎng)液進行滅菌并降溫，得到培養(yǎng)基，隨后將菌種接入培養(yǎng)基進行培養(yǎng)；
c、收集經(jīng)b步驟所述培養(yǎng)基培養(yǎng)后的菌體，得到菌泥； d、將c步驟得到的菌泥與保護劑混合，得到混合物，在所述混合物上加入水，得到 凍干液，所述保護劑包括脫脂乳粉、蔗糖或乳糖、海藻糖、吐溫80、酵母膏、血清、維生素E、 精氨酸、PVP、水、磷酸鹽pH調(diào)節(jié)液適當； e、對d步驟得到的凍干液進行預凍處理，得到預凍物，隨后對預凍物進行真空冷
凍干燥，解除真空得到的凍干物即得到含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑。 得到的直投式發(fā)酵劑含水量為2 5%，使用時它的接種量為0. 01 0. 02%。 發(fā)酵劑的制備大致需要經(jīng)歷菌種培養(yǎng)、分離提純等環(huán)節(jié)，為了提高發(fā)酵劑的生物
活性及保存期限，可以對這兩個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化，從而減少發(fā)酵菌種在發(fā)酵劑的制備過程中
的死亡或失活現(xiàn)象的發(fā)生。 本發(fā)明所關(guān)注的重點是在分離提純環(huán)節(jié)盡量減少發(fā)酵菌種的死亡或者失活，采用 的技術(shù)手段是在制備發(fā)酵劑過程中的凍干步驟前加入具有特殊配方的保護劑，這種技術(shù)手
3段的應用能使發(fā)酵劑產(chǎn)品的保存期由常規(guī)的4 6個月延長到12個月，并且通過該技術(shù)手 段制得的發(fā)酵劑在12個月后還能保持其生物活性，使牛奶成功地發(fā)酵為酸奶。
本發(fā)明所述的保護劑是由各種有效成分組成的統(tǒng)一體，其整體效能離不開各有效 成分的有益作用 維生素E能夠通過自身氧化消耗凍干樣品內(nèi)部和環(huán)境中的氧，并且放入電子或氫 離子，可阻斷凍干液或發(fā)酵劑的氧化鏈式反應，抑制氧化酶活性，防止得到的直投式發(fā)酵劑 在冷凍干燥及儲藏過程中氧化變質(zhì)； 海藻糖、蔗糖、聚乙烯吡咯酮(PVP)等作為主要的耐熱凍干保護劑，以這三種物質(zhì) 復配的耐熱凍干保護劑主體在凍結(jié)和干燥過程中，可防止活性菌粉變性，減少外界不良環(huán) 境對菌體的影響。 同時海藻糖(TRH)還能夠使凍干液在凍干過程中形成一種玻璃態(tài)(即TRH水溶液 干燥時黏度隨濃度的增加而增大，當達到一定濃度且糖未結(jié)晶時，其水溶液就會玻璃化，這 種狀態(tài)稱為玻璃態(tài))。 當凍干液干燥時，TRH緊密地包住相鄰的分子，形成一種在結(jié)構(gòu)上與玻璃狀的冰相 類似的碳水化合物玻璃體，其擴散系數(shù)很低，分子運動和分子變性非常微弱，能夠使生物分 子維持一定的空間結(jié)構(gòu)。 海藻糖的高效生物保護作用與它的玻璃態(tài)形成有關(guān)，因此加入海藻糖能對凍干液 產(chǎn)生很好的保護作用，蔗糖同樣具有類似的作用。 聚乙烯吡咯酮(PVP)的另一種作用是在低血清濃度下對細胞的生長有促進作 用，可用作固體分散體載體，其良好的成膜性、粘接能力等可以作為抑晶劑來防止凍干過程 中物質(zhì)濃度的增加而發(fā)生結(jié)晶作用，減少對細胞的傷害。 脫脂奶粉與精氨酸具有在保證菌種不被真空抽走的情況下，加快凍干液的升華速 度的作用，一方面，精氨酸具有一定的黏結(jié)作用，可防止菌粉隨水蒸氣一起升華飛散，被真 空抽走；另一方面，脫脂奶粉能夠加快凍干液的升華速度。 而蛋白質(zhì)是一種兩性電解質(zhì)，既能和酸作用又能和堿作用。在中性環(huán)境中，大多數(shù)
蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的，由于凍干液在凍結(jié)過程中蛋白質(zhì)的濃度是逐漸升高的，所以在高濃度時
蛋白質(zhì)可改變?nèi)芤旱腜H值，pH緩沖也可防止蛋白質(zhì)變性，生物制品失活。 另外，酵母膏、血清、蔗糖或乳糖、精氨酸、脫脂乳粉同時還是菌株存活的良好營養(yǎng)物質(zhì)。 為了使各組分的有益效果能夠最大程度的發(fā)揮，需要對保護劑的各組分之間的配 比進行合理的設(shè)計，本發(fā)明所提到的100g保護劑可以這樣進行調(diào)配脫脂乳粉50g、蔗糖或 乳糖15-24g、海藻糖2. 5-7. 5g、吐溫800. 25-0. 75g、酵母膏2. 5-7. 5g、血清2. 5-7. 5g、維生 素E 0. 25-0. 75g、精氨酸5-10g、 PVP 10-25g。在此基礎(chǔ)上再加水適量、磷酸鹽(鉀鹽或鈉 鹽)pH調(diào)節(jié)液適量。 同時，為了使保護劑的整體技術(shù)效果能夠充分發(fā)揮，還需要調(diào)整菌泥與保護劑之 間的投料比，比較合理的一種投料比是菌泥與保護劑按照重量比為l : l-2的比例投料，技 術(shù)人員可以選擇性的使用本發(fā)明按照上面提供的配比配制出的保護劑與菌泥混合，從而達 到更好的技術(shù)效果。 本發(fā)明所講到的制備直投式發(fā)酵劑的方法所采用的菌種可以是發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域能夠被用于制備發(fā)酵劑的各種菌種，針對各種菌種的生物特性，技術(shù)人員可以調(diào)節(jié)本發(fā)明方 法中培養(yǎng)液各種成分的配比，培養(yǎng)溫度等參數(shù)，為菌種繁殖生長提供與之相匹配的環(huán)境，而 在后續(xù)步驟中使用本發(fā)明的保護劑，均能夠使制備的各種菌種的保存期限延長，從而實現(xiàn) 本發(fā)明的發(fā)明目的。
具體實施例方式
本實施方式所采用的菌種為保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，各物料配比未經(jīng)特別
說明的，各種百分數(shù)均指質(zhì)量百分數(shù) 1、培養(yǎng)液的配置 所述培養(yǎng)液包括 0. 5_2%的水解蛋白胨、 0. 5_2%的酵母膏或0. 4-0. 8%的酵母粉、 0. 6-1. 2%的小牛膏粉、 0. 8_2%的葡萄糖、 0_2%的乳糖、 0. 2-0. 6%的無水乙酸鈉、 0. 05-0. 015%的吐 益80、 0. 1-0. 3%的磷酸氫二鉀、 0. 1-0. 3%的檸檬酸氫二氨以及軟化飲用水，配置好的培養(yǎng)液的pH值為6. 8-7. 2 ;
2、對培養(yǎng)液進行滅菌并降溫到37-43t:，得到培養(yǎng)基，并向培養(yǎng)基加入具有緩沖作 用并能夠減緩發(fā)酵過程pH值的快速降低的超細碳酸鈣，使得超細碳酸鈣在培養(yǎng)基中的質(zhì) 量百分比為0. 05 % -0. 1 % ，隨后將菌種接入培養(yǎng)基，在40 ± 2°C條件下培養(yǎng)6-12小時，在培 養(yǎng)過程中，用10-20%氫氧化鈉保持培養(yǎng)液的pH值在5. 6-6. 2之間，培養(yǎng)結(jié)束后，用氫氧化 鈉調(diào)控培養(yǎng)液pH值在6. 0-6. 5之間，然后將培養(yǎng)液的溫度降至4-20 °C之間，經(jīng)檢測，培養(yǎng)基 內(nèi)的活菌數(shù)大于107ml; 3、收集2步驟得到培養(yǎng)液中的菌體，得到菌泥，收集菌體可以采用離心濃縮或膜 過濾器濃縮的方式進行； 4、將3步驟得到的菌泥與保護劑按照重量比為1 : l-2的比例混合，得到混合物， 在所述混合物上加入水，得到混合物的質(zhì)量百分比為6_20%的凍干液，混合物的質(zhì)量百分 比維持在這一范圍是較為合理的，混合物的質(zhì)量百分比太低會導致抽真空時，混合物被水 蒸氣帶走，太高不利于熱傳遞和疏松狀態(tài)的發(fā)酵劑產(chǎn)品的形成，本實施方式建議凍干液中 混合物的質(zhì)量百分比最好為10 15%。 所述100g保護劑包括脫脂乳粉50g、蔗糖或乳糖15-24g、海藻糖2. 5_7. 5g、吐溫 800. 25-0. 75g、酵母膏2. 5-7. 5g、血清2. 5-7. 5g、維生素E 0. 25-0. 75g、精氨酸5-10g、 PVP 10-25g、水、磷酸鹽pH調(diào)節(jié)液適當。 5、在_18°C -4(TC條件下，對4步驟得到的凍干液進行預凍處理，得到預凍物，隨 后對預凍物進行真空冷凍干燥，干燥過程中，首先將物料溫度降到-30°C以下，冷阱溫度低 于-45t:，再抽真空干燥，使真空冷凍干燥腔的真空度為5-30Pa，凍干結(jié)束時真空度《3Pa， 用潔凈氮氣解除真空，取出凍干物即得到含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑。
本實施方式可以向5步驟得到的含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑加入雙歧桿菌、嗜 酸乳桿菌以及干酪乳桿菌，所述雙歧桿菌的加入量為108-10，F(xiàn)U/g，嗜酸乳桿菌的加入量 為108-10，F(xiàn)U/g，干酪乳桿菌的加入量為1()8-10"CFU/g。 本實施方式還可以在1步驟中的培養(yǎng)液中進一步的加入蜂蜜、酶解大豆肽、及胡 蘿卜汁，添加后，蜂蜜在培養(yǎng)液中的質(zhì)量百分比為O. 3_1.2%，酶解大豆肽在培養(yǎng)液中的質(zhì) 量百分比為0. 5_3%，胡蘿卜汁在培養(yǎng)液中的質(zhì)量百分比為0. 5-2%。 也可以在2步驟對菌種的培養(yǎng)過程中向培養(yǎng)基加入蜂蜜、酶解大豆肽、及胡蘿卜 汁。添加后，蜂蜜在培養(yǎng)基中的質(zhì)量百分比為0. 3-1. 2%，酶解大豆肽在培養(yǎng)基中的質(zhì)量百 分比為0. 5_3%，胡蘿卜汁在培養(yǎng)基中的質(zhì)量百分比為0. 5-2%。 在培養(yǎng)基的配制過程或發(fā)酵培養(yǎng)過程中，增加或流加蜂蜜、酶解大豆肽、胡蘿卜汁 可以促進菌體增殖。 實驗證明，含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑在2t:-8t:條件下，保存i2個月后，發(fā)酵
仍能成功。 實施例1 ①、培養(yǎng)基的配制采用改良的MRS培養(yǎng)基，水解蛋白胨1X、酵母膏1X、小牛膏粉 1 % 、葡萄糖1 % 、乳糖1 % 、無水乙酸鈉0. 5 % 、吐溫800. 1 % 、磷酸氫二鉀0.2%、檸檬酸氫二 氨0.2%，蜂蜜0.5%，胡蘿卜汁O. 1X，其余為軟化飲用水，并使pH值控制在7.2 ;
②、培養(yǎng)基經(jīng)滅菌并降溫到37 43t:后，接入事先準備好的菌種，接種量為2%， 在4rC恒溫條件下培養(yǎng)10. 5小時。培養(yǎng)過程中采用20%氫氧化鈉來控制培養(yǎng)液的pH值， 控制在5. 6 6. 2之間。在培養(yǎng)5小時后開始流加胡蘿卜汁(流加4小時，共計發(fā)酵體積 的0.2%)。培養(yǎng)結(jié)束后將pH值調(diào)整為6.3。然后將培養(yǎng)液降溫到18t:。取樣檢測活菌數(shù) 為1. 6X107ml ; ③、將上述培養(yǎng)液中的菌體收集獲得菌泥。采用離心濃縮獲得菌泥。采用蝶片式 離心機，在最大分離因素為10300的條件下獲得菌泥； ④、經(jīng)秤量獲得菌泥為2.6Kg，加入保護劑共4.72Kg(其中配方為脫脂乳粉2000g、 蔗糖或乳糖1200g、海藻糖100g、吐溫8010g、酵母膏300g、血清100g、維生素E 10g、精氨 酸200g， PVP 800g，水約15. 28kg)，菌泥中的含水量約為75%，另加水18kg，混合均勻，得 40. 4Kg凍干液; ⑤、對凍干液進行凍干，獲得5. 30kg固體產(chǎn)品，經(jīng)檢測其含水量為3. 62% 。
該產(chǎn)品在2 8°C條件下，保存12個月后，向牛奶接種0.01%的條件下，43°C恒溫 發(fā)酵5小時，開始出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象，證明發(fā)酵仍能成功。
實施例2 (1)、培養(yǎng)基的配制采用改良的MRS培養(yǎng)基，水解蛋白胨1%、酵母膏1%、小牛膏 粉1%、葡萄糖1%、乳糖1%、無水乙酸鈉0. 5%、吐溫800. 1%、磷酸氫二鉀0. 2%、檸檬酸 氫二氨O(jiān). 2%，大豆肽0. 5%，蜂蜜0. 2%，0. 05X的碳酸鈣，其余為軟化飲用水，并使pH值控 制在7. 2 ; (2)、培養(yǎng)基經(jīng)滅菌并降溫到37 43t:后，接入事先準備好的菌種，接種量為2%， 在4rC恒溫條件下培養(yǎng)10小時。培養(yǎng)過程中采用氫氧化鈉來控制培養(yǎng)液的pH值，控制在 5.6 6.2之間。培養(yǎng)結(jié)束后將pH值調(diào)整為在6.3。然后將培養(yǎng)液將溫到18°C 。取樣檢測活菌數(shù)為1. 3X107ml ; (3)、將上述培養(yǎng)液中的菌體收集獲得菌泥，采用離心濃縮獲得菌泥。采用蝶片式 離心機，在最大分離因素為10300的條件下獲得菌泥； (4)、經(jīng)秤量獲得菌泥為2. 4Kg，加入保護劑共4. 72Kg (其中組方為脫脂乳粉 2000g、蔗糖或乳糖1200g、海藻糖100g、吐溫8010g、酵母膏300g、血清100g、維生素E10g、 精氨酸200g，PVP 800g，水約15. 28kg)，菌泥中的含水量約為75X，另加水18kg，混合均勻， 得40. 4Kg凍干液; (5)、對凍干液進行凍干，獲得5. 30kg固體產(chǎn)品，經(jīng)檢測其含水量為3. 62% 。
該產(chǎn)品在2 8t:條件下，保存12個月后，向牛奶接種0. 01%的條件下，43°。恒溫 發(fā)酵5小時，開始出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象，證明發(fā)酵仍能成功。
實施例3 1、培養(yǎng)基的配制采用改良的MRS培養(yǎng)基，水解蛋白胨1%、酵母膏1%、小牛膏粉 1 % 、葡萄糖1 % 、乳糖1 % 、無水乙酸鈉0. 5 % 、吐溫800. 1 % 、磷酸氫二鉀0.2%、檸檬酸氫二 氨0. 2 % ，大豆肽0. 5 % ，胡蘿卜汁0. 2 % ，其余為軟化飲用水，投料在1噸發(fā)酵罐內(nèi)，并使pH 值調(diào)整到7. 2 ; 11、培養(yǎng)基經(jīng)滅菌并降溫到37 43t:后，接入事先準備好的菌種，接種量為2%， 在4rc恒溫條件下培養(yǎng)10小時。培養(yǎng)過程中采用氫氧化鈉來控制培養(yǎng)液的pH值，控制在 5. 6 6. 2之間。培養(yǎng)結(jié)束后將pH值調(diào)整為在6. 3，然后將培養(yǎng)液將溫到18°C ，取樣檢測活 菌數(shù)為1. 26X107ml ; ni、將上述培養(yǎng)液中的菌體收集獲得菌泥，采用膜濃縮獲得菌泥，發(fā)酵液濃縮約
ll倍，得濃縮液； IV、經(jīng)秤量獲得濃縮液為65Kg，加入保護劑共4. 72Kg (其中配方為脫脂乳粉 2000g、蔗糖或乳糖1200g、海藻糖100g、吐溫80 10g、酵母膏300g、血清100g、維生素E10g、 精氨酸200g， PVP 800g、其余為水)，得到凍干液； V、對凍干液進行凍干，獲得5. 32kg固體產(chǎn)品，經(jīng)檢測其含水量為3. 6% 。 上述產(chǎn)品在2 8°〇條件下，保存12個月后，向牛奶接種0.015%的條件下。43°C
恒溫發(fā)酵4. 7小時，開始出現(xiàn)凝乳現(xiàn)象，證明發(fā)酵仍能成功。
權(quán)利要求
一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，包括a、培養(yǎng)液的配置所述培養(yǎng)液包括水解蛋白胨、酵母膏或酵母粉、小牛膏粉、葡萄糖、乳糖、無水乙酸鈉、吐溫80、磷酸氫二鉀、檸檬酸氫二氨、以及軟化飲用水；b、對培養(yǎng)液進行滅菌并降溫，得到培養(yǎng)基，隨后將菌種接入培養(yǎng)基進行培養(yǎng)；c、收集經(jīng)b步驟所述培養(yǎng)基培養(yǎng)后的菌體，得到菌泥；d、將c步驟得到的菌泥與保護劑混合，得到混合物，在所述混合物上加入水，得到凍干液，所述保護劑包括脫脂乳粉、蔗糖或乳糖、海藻糖、吐溫80、酵母膏、血清、維生素E、精氨酸、PVP、水、磷酸鹽pH調(diào)節(jié)液適當；e、對d步驟得到的凍干液進行預凍處理，得到預凍物，隨后對預凍物進行真空冷凍干燥，解除真空得到的凍干物即得到含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，其特征在于 d步驟中的混合物是由菌泥與保護劑按照重量比為1 : l-2的比例混合而得到的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，其特征在于 d步驟的凍干液中含有質(zhì)量百分比為6-20X的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，其特征在于 b步驟還包括向?qū)ε囵B(yǎng)液進行滅菌并降溫后得到的培養(yǎng)基加入超細碳酸鈣，使得超細碳酸 鈣在培養(yǎng)基中的質(zhì)量百分比為O. 05% -0. 1%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方 法，其特征在于所述a步驟中的培養(yǎng)液還包括蜂蜜、酶解大豆肽及胡蘿卜汁。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方 法，其特征在于在b步驟對菌種的培養(yǎng)過程中向培養(yǎng)基加入蜂蜜、酶解大豆肽及胡蘿卜汁。
全文摘要
本發(fā)明屬于微生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微生物發(fā)酵制劑，具體涉及一種含有耐熱保護劑的用于乳制品的固體直投式發(fā)酵劑。為了解決現(xiàn)有發(fā)酵劑存在活性低、保質(zhì)期短的問題，本發(fā)明提供了一種含耐熱保護劑的直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)方法，該方法包括菌種的培養(yǎng)、分離、凍干提純，并且在凍干提純與分離過程之間加入了保護劑，從而盡量減少發(fā)酵菌種的死亡或者失活，使得制得的發(fā)酵劑產(chǎn)品的保存期由常規(guī)的4～6個月延長到12個月，并且制得的發(fā)酵劑在保存12個月后還能保持其生物活性，使牛奶成功地發(fā)酵為酸奶。
文檔編號A23C9/13GK101715815SQ200910199139
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者宋錦安, 鄭建豐, 閆屹泓 申請人:潤盈生物工程(上海)有限公司