一种固定化益生菌发酵剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及菌剂固定化包埋领域，主要是涉及一种固定化益生菌制剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]干酪乳杆菌是一种有益人体健康的益生菌，在进入人体肠道后可大量存活，并发挥调节肠道菌群平衡、促进人体消化吸收等作用，在食品、医药及饲料领域有广泛的应用。酿酒酵母和黑曲霉均为可食用安全微生物，在食品医药及饲料领域同样应用广泛。同时由于干酪乳杆菌、酿酒酵母和黑曲霉生理特性差异，它们在对氧的耐受性或者需求上、营养物质利用能力、代谢产物特性和生长速度等方面存在巨大差异，如能充分发挥各菌株长处，规避其短处，则可良好发挥各菌株益生功能获得高效益生菌制剂和相关产品。
[0003]经过对现有技术的检索发现，已有的乳酸菌(包括干酪乳杆菌)制剂或发酵剂多为固定化制剂，常见包埋壁材和辅料以海藻酸钠、明胶、羟甲基纤维素、环糊精、多孔淀粉、果胶、阿拉伯胶和益生元等为主，干燥方法多为冷冻干燥。少量研宄设计乳酸菌和酵母菌混合制剂，干酪乳杆菌-酿酒酵母-黑曲霉三元混合菌剂未见报道。此外以琼脂、海藻酸钠、魔芋粉、黄豆粉和硅藻土为载体材料的干酪乳杆菌、酿酒酵母和黑曲霉固定化研宄亦未见报道。本发明固定化益生菌发酵剂创新性强，产品技术含量高，应用潜力巨大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是发明一种可多次重复使用、活菌数高、代谢产物丰富且制备方法简单的固定化益生菌发酵剂。由于干酪乳杆菌存在常温烘干死亡率高、连续发酵退化较快等缺点，因此要活的本发明预期的高效固定化益生菌发酵剂，必须采用特殊处理方法对干酪乳杆菌活性进行保护。
[0005]本发明利用黑曲霉分解魔芋粉和黄豆粉产生甘露寡糖、氨基酸和小肽的特性，借助黑曲霉份分解作用为酿酒酵母和干酪乳杆菌持续提供营养物质，以保证后二者持续增殖；此外酿酒酵母代谢产物也对干酪乳杆菌增殖具有促进作用，黑曲霉和酿酒酵母对载体内氧的消耗也有助于干酪乳杆菌活性保持。最后载体材料琼脂、海藻酸钠、魔芋粉、黄豆粉和硅藻土的选择具有不可替代性:魔芋粉和黄豆粉经黑曲霉水解为酿酒酵母和干酪乳杆菌增殖提供营养；琼脂、海藻酸钠和硅藻土配合形成高强度和高稳定性载体，缺少琼脂则不能在模具中冷凝成型，缺少海藻酸钠则无法获得高机械强度，缺少硅藻土则干燥后无法复水、不能悬浮于水面、无法形成高机械强度硬质载体。菌剂和载体材料的科学配伍与不可替代性决定了本发明专利具有突出的创新性。
[0006]一方面，本发明提供一种固定化益生菌发酵剂，其特征在于:发酵剂干燥过程，干酪乳杆菌、酿酒酵母和黑曲霉活菌数均上升；干燥发酵剂中干酪乳杆菌2.1XlO8?3.0X 109CFU/g，酿酒酵母密度达到1.0X 18?1.5 X 10 9CFU/g，黑曲霉密度达到1.1X 17?5.0X 10 8个孢子/g ;发酵剂可重复使用20?50次；干燥前后外形尺寸缩小率小于20% ;干燥后后发酵剂能浮于水面，且浸水后30min吸水率达到40?70% ；
[0007]另一方面，本发明涉及上述固定化益生菌发酵剂的制备方法，包括以下步骤:
[0008]第一步，载体材料准备:将一定量琼脂、海藻酸钠、魔芋粉、黄豆粉和硅藻土分散于水中，然后进行高压灭菌，灭菌后趁热混合均匀，即获得载体材料溶液。其中、琼脂0.5?4g、海藻酸钠0.5?4g、魔芋粉0.5?5.0g,黄豆粉1.0?10.0g、娃藻土 20.0?50.0g0最适配方为:水lOOmL、琼脂1.4g、海藻酸钠2.0g、魔芋粉3.2g、黄豆粉6.4g、娃藻土 35g。
[0009]第二步，向载体材料溶液中添加菌剂和加工成型:将第一步获得的载体材料溶液进行冷却，待温度降低到45°C时，加入干酪乳杆菌菌粉、酿酒酵母菌粉和黑曲霉菌粉，快速混合均匀并注入模具中于冷凝成型。其中，冷凝环境环境温度为O°C?35°C。菌粉用量为:干酪乳杆菌菌粉0.1?1.0g/100mL水、酿酒酵母菌粉0.1?1.0g/100mL水、黑曲霉菌粉
0.1 ?1.0g/100mL 水。
[0010]第三步，固定化益生菌发酵剂的固定化:将冷凝成型的发酵剂脱模，并浸入氯化钙溶液中进行二次固化。其中，氯化钙溶液的质量百分比浓度为1.0?5.0%，固化时长为
0.5 ?24h0
[0011]第四步，固化成型菌发酵剂的干燥:于20°C?30°C下烘干24?48h，即可获得本发明所述固定化益生菌发酵剂。干燥后较干燥前发酵剂外形尺寸缩小率小于20%。此夕卜，烘干过程同时也是固定化菌剂增殖的过程，发酵剂中的干酪乳杆菌、酿酒酵母和黑曲霉在烘干过程中均会增殖。干燥结束后，发酵剂中各菌的含量为:干酪乳杆菌2.1 X 18?3.0X 109CFU/g，酿酒酵母 1.0X 18?1.5X10 9CFU/g，黑曲霉 1.1 X 17?5.0X10 8个孢子/g°
[0012]本发明所有的百分比含量，没有特备指明，都属于质量百分比含量。
[0013]本发明所制备固定化益生菌发酵剂可重复使用次数为10?50次，浸于水中30min，吸水率达到40?70%。
[0014]有益效果
[0015]本发明制备操作简单，易于一体加工成型，干酪乳杆菌、酿酒酵母和黑曲霉协同发酵，产生多种活性物质，发酵剂机械强度高可多次重复使用，在食品、医药和饲料发酵上具有广阔的应用前景。
【附图说明】
[0016]图1为本发明固定化益生菌发酵剂外部形貌和内部菌剂生长情况(以圆盘状和颗粒状发酵剂为例)。
【具体实施方式】
[0017]下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0018]在下列所有实施例子中的菌剂为干酪乳杆菌菌粉、酿酒酵母菌菌粉和黑曲霉菌粉所产生。
[0019]干酪乳杆菌BFT-1，分类命名:干酪乳杆菌BFT-1，拉丁学名！Lactobacilluscasei BFT-1，保藏号:CCTCC NO:M 2011424，保藏单位为:中国典型培养物保藏中心，地址:中国.武汉.武汉大学。与已授权发明专利:一种包埋干酪乳杆菌的微胶囊及其制备方法(申请号:CN201310626099)中干酪乳杆菌BFT-1为同一菌株。
[0020]酿酒酵母菌菌株WY238，分类命名:酿酒酵母菌菌株WY238，拉丁学名:Saccharomyces cerevisiae Meyen ex Hansen WY238,保藏号:CGMCC N0.2013，保藏单位为:中国普通微生物菌种保藏管理中心，地址:中国.北京.中国科学院微生物研宄所。与已授权发明专利:用于生产无抗原豆柏的微生物菌剂及其制备方法(申请号:CN200910096861)中酿酒酵母菌WY238为同一菌株。
[0021]黑曲霉MA-56，分类命名:黑曲霉 MA-59，拉丁学名:Aspergillus niger MA-56，保藏号:CGMCC N0.2722，保藏单位为:中国普通微生物菌种保藏管理中心，地址:中国.北京.中国科学院微生物研宄所。与已授权发明专利:一种饲用β —甘露聚糖酶及其制备方法(申请号:CN200910095505)中黑曲霉新菌种MA-56为同一菌株。
[0022]在下列实施例子中，以圆盘状固定化益生菌发酵剂为例进行说明，但本发明的保护范围不限于圆盘状I种。
[0023]实施例1
[0024]步骤1:将0.5g琼脂，0.5g海藻酸钠，0.5g魔芋粉、1.0黄豆粉和20.0g硅藻土分散于10mL水中，于121°C下高压灭菌30min。灭菌结束后趁热混合均匀获得载体材料溶液。
[0025]步骤2:将载体混合溶液