專利名稱：一種利用糖渣培養(yǎng)乳酸菌及生產乳酸活菌飼料的方法
技術領域：
本發(fā)明提供一種利用淀粉制糖副產物糖渣(以下簡稱糖渣)為主要原料，高密度、 高生產強度培養(yǎng)富含乳酸菌的飼料的方法，屬于生物工程領域，所生產的乳酸菌制劑或含 乳酸菌的飼料可應用于飼料行業(yè)。
背景技術：
乳酸菌生長的營養(yǎng)要求較高，其培養(yǎng)基組成除了必須含有充足的碳源、氮源、無機 鹽外，幾乎每種乳酸菌都有其特殊的生長因子需求，如維生素、小分子氨基酸、核酸衍生物 等，因此國內外培養(yǎng)乳酸菌制劑使用的培養(yǎng)基(乳清粉、各種奶粉、MRS培養(yǎng)基等)的原料 均十分昂貴。另外，乳酸菌在生長過程中分泌有機酸類代謝產物，抑制菌體增殖，這些都直 接影響乳酸菌的高密度培養(yǎng)。目前乳酸菌飼料以青貯飼料的形式較為常見，東北農業(yè)大學 的劉飛(劉飛；范麗萍等.乳酸菌發(fā)酵青貯對奶牛產奶量及乳成分的影響.家畜生態(tài)學報， 2006,27(4) 38-40)等以玉米乳桿菌和堅強腸球菌發(fā)酵玉米青貯，在第30天青貯飼料成熟 后測得乳桿菌活菌含量為4X 107CFU/g鮮樣，發(fā)酵周期較長，活菌含量低。淀粉制糖企業(yè)一般利用玉米等谷物原料生產葡萄糖，副產物為糖渣。由于糖渣產 量大，水分含量較高，堆積后易被厭氧微生物發(fā)酵，發(fā)酵的結果產生酒精，故在貯存過程中 易引起自燃，長期以來一直是玉米淀粉制糖企業(yè)的負擔，企業(yè)一般都希望盡快售出，故往往 采取低價銷售的策略。每噸濕糖渣僅售400元左右，經濟效益很低。但糖渣中仍然含有一定的營養(yǎng)成分，經我們分析測定，其中還原糖占20%左右，粗 蛋白占30%左右，并且含有豐富的無機鹽等，但與常規(guī)的乳酸菌培養(yǎng)基成分相比，糖渣為主 要成分的培養(yǎng)基培養(yǎng)乳酸菌，仍需要做大量的工作。只有在合理設置培養(yǎng)基及優(yōu)化培養(yǎng)條 件的基礎上，糖渣作為微生物生長的良好培養(yǎng)基的主要成分才有可能。綜上所述，本發(fā)明首次提出以糖渣為主要原料，經優(yōu)化培養(yǎng)基配方，并以液態(tài)或固 態(tài)兩種發(fā)酵工藝培養(yǎng)乳酸菌，生產高附加值的活菌飼料，本發(fā)明的關鍵在于以糖渣副產物 替代傳統(tǒng)乳酸菌培養(yǎng)所使用的高成本原料，降低乳酸菌培養(yǎng)成本，同時使飼料活菌含量達 到規(guī)定要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是通過生物資源轉化的手段，將淀粉制糖工業(yè)副產物糖渣經微生物 發(fā)酵制成富含活性乳酸菌的高檔飼料，并進行大規(guī)模工業(yè)化生產。本發(fā)明的技術方案一種利用糖渣培養(yǎng)乳酸菌及生產乳酸活菌飼料的方法，采用 飼用乳酸菌為培養(yǎng)菌株，以淀粉制糖工業(yè)副產物糖渣為主要原料，經培養(yǎng)基的優(yōu)化，固態(tài)分 批、液態(tài)分批、或液態(tài)補料的方式，制成乳酸菌含量高的飼料產品或乳酸菌活菌制劑；糖渣是各類谷物(包括玉米，小麥，大米等)淀粉及薯類淀粉經酸水解或酶解制糖 后經壓濾所得的殘渣副產品，經測定，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
總糖 20 30，其中還原糖 13 20;粗蛋白 23 30，其中真蛋白 15 20;纖維素 10 15，半纖維素12 18，灰分 6 7，糖渣中還含有脂肪等其它未經檢測的成份。(1)菌種飼用乳酸菌嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、克菲爾乳酸菌或鼠李糖乳桿菌 為生產菌，以上菌種購自生合生物科技(南京)有限公司。本專利所涉及的菌種可參考下列文獻朱承亮，葉雪飛，朱仕翔等.嗜酸乳桿菌高密度發(fā)酵條件的研究.科技通報，2009， 25(2) 174-177.李家鵬，張學剛，喬曉玲等.響應面法優(yōu)化植物乳桿菌冷凍干燥保護劑配方的研 究.食品科學，2008，29 (6) 146-150.王德純，張國亮，金萍等.開菲爾菌種發(fā)酵蘋果汁的應用.現(xiàn)代食品科技，2009， 25(4) 423-434.吳暉，李明陽等.鼠李糖乳桿菌發(fā)酵生產L-乳酸培養(yǎng)基的優(yōu)化.食品工業(yè)科技， 2008,29(4) 81-84.(2)培養(yǎng)基菌種保藏培養(yǎng)基采用MRS培養(yǎng)基以g/L計蛋白胨10，牛肉膏10，酵 母膏5，檸檬酸氫二銨2，乙酸鈉5，葡萄糖20，吐溫-801，MgS04 0 . 58，MnS040. 25，用自來水 配制；pH6. 2 6. 4，121°C 滅菌 15min ；種子培養(yǎng)基:MRS培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)條件37士5°C下靜置培養(yǎng)10 12h ；固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基糖渣和麩皮的重量％為糖渣55 80，麩皮45 20 ；用自來水 配制，初始培養(yǎng)基中水分含量50% 70%，pH自然，121°C滅菌20min ；或液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基以g/L計糖渣100 200，蛋白胨7 15，MgS040. 2 0. 6， MnS040 . 03 0. 1，CaC0310 30，用自來水配制，調 pH6. 5，121°C滅菌 20min ；(3)培養(yǎng)條件固態(tài)培養(yǎng)37士5°C培養(yǎng)，濕度40% 80%，發(fā)酵時間24 36h，制成含乳酸菌活 菌的飼料；或液態(tài)分批培養(yǎng)37士5°C靜置培養(yǎng)，發(fā)酵周期18 24h，制得乳酸菌活菌制劑；或液態(tài)補料培養(yǎng)37士5°C靜置培養(yǎng)，培養(yǎng)18h后采用連續(xù)補料培養(yǎng)，邊連續(xù)補加 液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，邊連續(xù)取出培養(yǎng)液，制得乳酸菌活菌制劑。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明選用淀粉制糖工業(yè)副產物糖渣為主要生產原料，培養(yǎng) 飼用乳酸菌，使廢物資源化，降低生產乳酸菌的成本。常規(guī)的功能性乳酸菌制劑，所用培養(yǎng) 基的原料價格昂貴，生產成本高，活菌含量低，不利于大規(guī)模培養(yǎng)。以淀粉制糖糖渣為原料， 以飼用乳酸菌為出發(fā)菌生產濃縮型乳酸菌制劑，對其發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化、培養(yǎng)條件和培養(yǎng) 方式進行研究，以提高活菌數(shù)，為后期制備濃縮型乳酸菌制劑做好基礎工作，產品可用于飼 料工業(yè)。以糖渣為主要原料，優(yōu)化乳酸菌的培養(yǎng)基成分，并采用固態(tài)分批、液態(tài)分批、液態(tài) 補料的方式，高密度培養(yǎng)飼料用乳酸菌，經固態(tài)或液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)富含活性乳酸菌的高檔飼料。優(yōu)化鼠李糖乳桿菌液態(tài)發(fā)酵工藝，乳酸菌制劑中活菌含量可達109cfu/mL。
具體實施例方式實施例1.以淀粉制糖糖渣為主原料液態(tài)分批培養(yǎng)乳酸菌菌種鼠李糖乳桿菌。(1)種子液的制備種子培養(yǎng)基MRS培養(yǎng)基菌種保藏培養(yǎng)基MRS培養(yǎng)基菌種保藏方法20%的甘油保存于-40°C條件下種子液制備方法將保藏的菌種置于37士5°C培養(yǎng)箱中靜置活化30min，按5% 15%的比例接種到種子培養(yǎng)基中，37士5°C靜置培養(yǎng)10-12h。(2)液態(tài)培養(yǎng)液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)糖渣100 200，蛋白胨7 15，MgS04 0. 2 0. 6，MnS04
0.03 0. 1，調整好pH后添加適量CaC03以維持發(fā)酵過程中pH穩(wěn)定。液態(tài)發(fā)酵條件接種量10%，接種后培養(yǎng)溫度37士5°C，靜置培養(yǎng)。發(fā)酵周期18h 24h。液態(tài)培養(yǎng)方法以10%的接種量將種子液接入液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中，接種前先測定 種子液0D值，接種好后置于37士5°C培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)18h 24h，測活菌數(shù)。(3)活菌檢測本發(fā)明的目的是用廉價原料生產乳酸菌活菌含量高的飼料，需對培養(yǎng)基進行優(yōu) 化，以提高活菌含量?；罹鷻z測采用平板菌落計數(shù)法種齡對乳酸菌生長的影響適宜的種齡，應是菌體處于對數(shù)生長的中后期，這是因 為處于對數(shù)生長期的菌體進行發(fā)酵時能迅速生長，有利于縮短發(fā)酵周期。通過實驗得出鼠 李糖乳桿菌在MRS培養(yǎng)基中培養(yǎng)18h 24h時即進入對數(shù)生長末期，所以選擇菌齡為18h 24h。接種量對乳酸菌生長的影響合適的接種量既要縮短發(fā)酵周期，又要保證菌體能 正常生長。接種量過低會延長發(fā)酵周期，過高又會造成菌體提前老化。實驗證明10%的接 種量能使活菌含量達到理想水平，同時發(fā)酵周期也不是太長。初始pH值對乳酸菌生長的影響pH值過高或過低都不利于乳酸菌的大量生長，通 過實驗確定鼠李糖乳桿菌生長的最適pH為6 7。培養(yǎng)基營養(yǎng)成分對乳酸菌生長的影響培養(yǎng)基中的還原糖濃度、氮源濃度、無機鹽 離子濃度對乳酸菌生長都有一定的影響。通過實驗確定糖渣100 200g/L、蛋白胨7 15g/L、MgS040 . 2 0. 6g/L、MnS040. 03 0. lg/L 時乳酸菌活菌含量較高。在優(yōu)化好的培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件的基礎上，鼠李糖乳桿菌靜置培養(yǎng)活菌含量可達
1.3X 109cfu/mL，相比其他用于培養(yǎng)乳酸菌的原料，糖渣成本低而且得到的活菌含量較高。實施例2.以淀粉制糖糖渣為原料固態(tài)培養(yǎng)乳酸菌菌種鼠李糖乳桿菌(1)種子液的制備同實施例1。
(2)固態(tài)培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基以糖渣為主，添加少量麩皮。固態(tài)發(fā)酵條件接種量20 %，接種后培養(yǎng)溫度37 士 5 °C，濕度40 % 80 %，發(fā)酵 時間:24h 36h。固態(tài)培養(yǎng)方法以20%的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，接種前先測定種子液 0D值，物料攪拌均勻后置于37士5°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h 36h，測活菌數(shù)。(3)活菌檢測活菌檢測方法采用平板菌落計數(shù)法。原料組成對乳酸菌生長的影響由于糖渣顆粒較小，作為發(fā)酵培養(yǎng)基時易結塊，因 此有必要用其他原料作輔料使培養(yǎng)基分散開，以使菌體均勻生長，實驗發(fā)現(xiàn)用麩皮作輔料 可使物料分散均勻，糖渣與麩皮比例為4 1-1 1時效果較好。初始水分含量對乳酸菌生長的影響固態(tài)發(fā)酵過程中，適宜的水分能使培養(yǎng)基疏 松，同時利于營養(yǎng)物質的輸送。水份過高或過低都對菌體生長不利。通過實驗得到水分含 量為50% 70%時，乳酸菌活菌含量較高。裝料量對活菌含量的影響裝料量的多少對培養(yǎng)基透氣性有較大的影響，裝料量 少，物料透氣性好，這不利于乳酸菌生長；反之，裝料量多，不利于代謝熱的分散，影響微生 物的生長。通過實驗得出，裝料量為200 300g (干基)/L時，乳酸菌活菌含量較高。
權利要求
一種利用糖渣培養(yǎng)乳酸菌及生產乳酸活菌飼料的方法，其特征在于采用飼用乳酸菌為培養(yǎng)菌株，以淀粉制糖工業(yè)副產物糖渣為主要原料，經培養(yǎng)基的優(yōu)化，固態(tài)分批、液態(tài)分批、或液態(tài)補料的方式，制成乳酸菌含量高的飼料產品或乳酸菌活菌制劑；所用糖渣的主要成份及百分含量如下總糖20～30， 其中還原糖13～20；粗蛋白23～30，其中真蛋白15～20；纖維素10～15，半纖維素12～18，灰分6～7，(1)菌種飼用乳酸菌嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、克菲爾乳酸菌或鼠李糖乳桿菌為生產菌；(2)培養(yǎng)基菌種保藏培養(yǎng)基采用MRS培養(yǎng)基，以g/L計蛋白胨10，牛肉膏10，酵母膏5，檸檬酸氫二銨2，乙酸鈉5，葡萄糖20，吐溫-801，MgSO4 0.58，MnSO4 0.25，用自來水配制；pH 6.2～6.4，121℃滅菌15min；種子培養(yǎng)基MRS培養(yǎng)基；種子培養(yǎng)條件37±5℃下靜置培養(yǎng)10～12h；固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基糖渣和麩皮的重量％為糖渣55～80，麩皮45～20；用自來水配制，初始培養(yǎng)基中水分含量50％～70％，pH自然，121℃滅菌20min；或液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，以g/L計糖渣100～200，蛋白胨7～15，MgSO4 0.2～0.6，MnSO4 0.03～0.1，CaCO3 10～30，用自來水配制，調pH 6.5，121℃滅菌20min；(3)培養(yǎng)條件固態(tài)培養(yǎng)37±5℃培養(yǎng)，濕度40％～80％，發(fā)酵時間24～36h，制成含乳酸菌活菌的飼料；或液態(tài)分批培養(yǎng)，37±5℃靜置培養(yǎng)，發(fā)酵周期18～24h，制得乳酸菌活菌制劑；或液態(tài)補料培養(yǎng)37±5℃靜置培養(yǎng)，培養(yǎng)18h后采用連續(xù)補料培養(yǎng)，邊連續(xù)補加液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，邊連續(xù)取出培養(yǎng)液，制得乳酸菌活菌制劑。
全文摘要
一種利用糖渣培養(yǎng)乳酸菌及生產乳酸菌活菌飼料的方法，屬于生物工程領域。本發(fā)明以玉米淀粉制糖工業(yè)副產物糖渣為主要原料，以飼用乳酸菌為出發(fā)菌，固態(tài)培養(yǎng)乳酸菌，制成含乳酸菌活菌的飼料；液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)乳酸菌，制得乳酸菌活菌制劑。本發(fā)明對以糖渣為主要原料，對培養(yǎng)基成分的優(yōu)化、培養(yǎng)條件的優(yōu)化進行了詳細研究，得到了優(yōu)化工藝參數(shù)，并采用固態(tài)分批、液態(tài)分批、或液態(tài)補料的方式，高密度培養(yǎng)飼料用乳酸菌，經固態(tài)或液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)富含活性乳酸菌的高檔飼料，液態(tài)培養(yǎng)活菌含量可達109cfu/mL以上，固態(tài)培養(yǎng)活菌含量可達108cfu/g以上。本發(fā)明以糖渣為主要原料培養(yǎng)飼用乳酸菌，使廢物資源化，降低生產乳酸菌的成本。
文檔編號C12N1/20GK101822310SQ20101016416
公開日2010年9月8日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權日2010年5月6日
發(fā)明者曹磊, 許贛榮 申請人:江南大學