本发明涉及了一种菌制备方法及其应用，尤其是涉及了一种食材用于益生菌培养的方法及其应用。
背景技术：
益生菌，英文probiotics一词由希腊语“for live”派生而来，译为“为了生命”，是含有生理活性的活菌，当被机体经过口服或其他给药方式摄入适当的数量后，能够定植于宿主并改善宿主微生态平衡，从而发挥有益作用。近年来的研究表明，人体内的细菌多达1000多种，特别是胃肠道内的细菌最为丰富，占全身微生态菌总数80％左右，是人体细胞的10倍，被誉为人类的“第二基因组”。这些细菌有助于人体消化食物，产生维生素以预防食物中细菌所诱发的疾病，同时刺激免疫系统。随着研究的深入，发现肠道微生物在许多慢性疾病和症状中，如炎症、肥胖、糖尿病、还有癌症等也起了关键作用。微生物的数量和基因数量惊人，强烈影响人类的健康。这些发现为益生菌产品在食品、保健品、医药、养殖、环境、卫生用品等领域的应用带来了巨大的推动力。目前，益生菌被广泛用于酸奶、乳酸菌饮料、益生菌粉剂、动物饲料、环境治理等产品中，形成了相对完整和成熟的益生菌行业。
益生菌的生产主要采用固体发酵和大罐液体深层发酵法。固体发酵法是把益生菌接种到固体培养基上进行发酵培养，中国发明专利(公开号：CN 104830711 A)发明了圆盘发酵装置固体发酵解淀粉芽孢杆菌，发酵时间通常为48h～72h。中国发明专利(公开号：CN 105132321A)采用由麦麸和豆粕等物质组成的培养基，接种屎肠球菌进行固态发酵，干燥产品中的活菌含量最高为3.8×1010CFU/g。类似的还有中国专利(公开号：CN 101555510B；CN 101555511B；CN 103421710B；CN 102907563B；CN 103289937B；CN 1212391C)均采用豆粕、麸皮、玉米芯、米糠、花生壳、淀粉、玉米粉、草炭等农业废弃物或农产品为主要成分的固体培养基，接种微生物，进行高密度发酵，产品中的活菌数基本为1011CFU/g。这类产品由于采用大量农业废弃物或农产品作培养基，主要用于动物饲料或进行药物等代谢产物生产，培养结束后，大多数无法直接用于人类食品、保健品及医药等产品的生产，需要更多的后续处理工艺才能制备相关产品。此外，固体发酵虽然生产工艺简单，投资少，但同时又易受杂菌污染，产品质量不稳定，发酵时间较长的缺点。大罐液体深层发酵法是采用现代发酵技术，将益生菌接种到生物反应器中进行通风培养，具有容易控制菌体含量，产品质量稳定的特点。中国发明专利(公开号：CN 105018408 A)在培养基中添加芦丁提高鼠李糖菌乳杆菌的发酵速度和益生菌的活菌数，益生菌发酵生长24h得到的益生菌发酵液的最大活菌数可达到约109CFU/mL。但此类方法对技术水平要求较高，相对固体发酵投资高，后续浓缩和分离目标产物的成本高。众所周知，发酵下游加工对产品的质量具有决定性的作用，因而下游加工中的分离和纯化成本占在发酵总成本的大部分。因此，简化发酵工艺，稳定产品质量，是益生菌开发和市场中的重要技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种食材用于益生菌培养的方法及其应用。本发明方法是在含有促进益生菌生长繁殖的促生长因子的培养基中加入多孔性食材，接种益生菌并发酵，多孔性食材克服了传统农业废弃物或农产品难以直接食用的不足之处，并给菌种生长繁殖提供了良好的营养和富集载体。培养结束后，直接固液分离并干燥，制备得到可食性的高密度、高活性聚集态益生菌，可广泛用于食品、食品添加剂、保健品和医药等产品的开发。
本发明采用的技术方案如下：
一、一种食材用于益生菌培养的方法：
发酵面制品，制得发泡性食材，破碎成颗粒。
所述发酵面制品，为面粉、米粉、玉米粉及各种杂粮粉制作得到的面包、蛋糕、馒头、米糕和发糕等发泡性食材。
所述发酵面制品的平均孔径大小为2纳米-2毫米，孔隙率为10％-85％，孔隙率指的是多孔材料中的孔隙占整个材料体积的百分比。。
所述发酵面制品破碎颗粒尺寸大小为0.1-3厘米，片状尺寸大小为0.1-10厘米。
所述发酵面制品破碎颗粒，置入可成膜的蛋白溶液或多糖溶液或蛋白和多糖的混合溶液中浸泡并干燥，制得在水体系中稳定的可食性泡沫材料。
所述的可成膜溶液，为可成膜的蛋白溶液或多糖溶液或蛋白和多糖的混合溶液。
蛋白类如胶原蛋白、明胶、乳清蛋白、蚕丝蛋白、蜘蛛丝蛋白、酪蛋白酸钠、纤维蛋白、角蛋白、大豆蛋白、绿豆蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白、谷蛋白等来源于动物、植物和微生物的蛋白及其衍生物；
多糖类如甲壳素、壳聚糖、纤维素、木质素、葡聚糖、琼脂糖、低聚果糖、大豆低聚糖、魔芋葡甘聚糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚麦芽糖、淀粉、糊精、菊粉、海藻酸及其盐、右旋糖酐、透明质酸、海藻多糖、褐藻多糖、螺旋藻多糖、地衣多糖、香菇多糖、灵芝多糖、银耳多糖、阿拉伯胶、果胶、瓜尔胶、黄原胶角叉菜胶等来源于植物、动物、海藻和微生物的多糖及其衍生物。
所述的可食性泡沫材料为以上所述材料的一种或多种，但又不局限于以上材料。
在培养基中放置可食性泡沫材料，培养基与可食性泡沫材料的体积比为1：0.01–1：200，接种益生菌并进行培养，固液分离后干燥，制备获得可食性的高密度、高活性益生菌。
所述培养为厌氧培养，所接种的益生菌为厌氧或兼性厌氧的微生物。
厌氧培养是在30-42℃下培养12-48h。
培养结束后，所述益生菌聚集到可食性泡沫材料的表面或者内部或者表面和内部，得到聚集态的益生菌。
所述的培养基为液态，所述的可食性泡沫材料为固态，培养体系可为液体培养、半固体培养和固体培养三种培养方式中的任一种。
所述的培养基中含有促进益生菌生长繁殖的促生长因子。
含有促进益生菌生长繁殖的促生长因子如乳清发酵液、胶原蛋白发酵液、马铃薯发酵液、菌菇类发酵液或提取物、豆乳、番茄汁、胡萝卜汁、玉米汁、冬虫夏草提取物、灵芝提取物、铁皮石斛提取物、当归提取物、银杏叶提取物、麦芽提取物、参类提取物、黄芪提取物、罗汉果提取物、菊粉、酵母葡聚糖、低聚木糖、维生素、氨基酸、多巴胺、植酸、黄腐酸、腐殖酸、镁盐、锌盐、锰盐、钙盐、铁盐、钴盐、硒盐等的一种或多种。
所用的益生菌为双歧杆菌属、青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、乳双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、乳杆菌属、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、卷曲乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种(保加利亚乳杆菌)、德氏乳杆菌亚种、发酵乳杆菌、格氏乳杆菌、瑞士乳杆菌、约氏乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、链球菌属、嗜热链球菌、乳球菌属、乳酸乳球菌乳酸亚种、乳酸乳球菌乳脂亚种、乳酸乳球菌双乙酰亚种、肠膜明串珠菌肠膜亚种、丙酸杆菌属、酵母属、德巴利酵母数、假丝酵母属、球拟酵母属、拟杆菌属、梭杆菌属、酒球菌属、消化链球菌属、青霉属、链球属、梭菌属、气球菌属、片球菌属、芽孢杆菌属、蜜蜂球菌属、肠球菌属、微球菌属、魏斯氏菌属等的一种或多种，但又不局限于以上菌种。
所述的培养基为YPD(酵母菌)、双歧杆菌培养基(青春双歧杆菌、动物双歧杆菌、乳双歧杆菌、两歧双歧杆菌、短双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌)、MRS培养基(嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、瑞氏乳杆菌、约氏乳杆菌、植物乳杆菌、罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、唾液乳杆菌、副干酪乳杆菌、乳酸乳球菌乳酸亚种、乳酸乳球菌双乙酰亚种、格氏乳杆菌、片球菌属、肠球菌属、魏斯氏菌属、蜜蜂球属、卷曲乳杆菌)、SIIM0012培养基(发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌)、M17培养基(嗜热链球菌)、乳酸菌培养基(乳酸乳球菌乳脂亚种)、肠膜明串珠菌培养基(肠膜明串珠菌肠膜亚种)、丙酸细菌培养基(丙酸杆菌属)、5°Bé麦芽汁琼脂(德巴利酵母属、假丝酵母属、球拟酵母属)、血琼脂培养基(拟杆菌属、梭杆菌属)、番茄汁培养基(酒球菌属)、PDA马铃薯、葡萄糖琼脂培养基(青霉属)、SICC0070丁酸菌培养基(梭菌属)、TSA胰蛋白胨大豆琼脂(气球菌属)、肉汤培养基(芽孢杆菌属)、LB培养基(微球菌属)等。
所述培养基中，接种的益生菌菌液量为0.1％-50％(v/v)。0.1％-50％(v/v)指的是益生菌菌液加入的体积量为加入后整个培养基体积的0.1％-50％。
益生菌接种菌液中的菌液的浓度是108-109CFU/mL。
本发明方法在各个菌种的基础培养基中加入可食性泡沫材料，同时添加促进益生菌生长繁殖的促生长因子，在培养基中多组分的协同作用下，益生菌的生长繁殖速率大幅提升，并且由于益生菌的厌氧或兼性厌氧特性，益生菌聚集到可食性泡沫材料的表面或者内部或者表面和内部，固液分离后干燥，直接得到可食性的高活性、高密度聚集态益生菌，产品质量稳定，后续分离环节简单，成本大为下降。
二、所述益生菌在制备食品或食品添加剂、保健品和医药等产品中的应用。
食品包括饼干、面包、蛋糕等西式糕点，米糕、馒头、包子、花卷、月饼、粽子等中式糕点，酸奶、乳制品等奶制品，水、果蔬汁、运动饮料等饮料，巧克力、蜜饯、面粉、面粉制品等；保健品和医药包括粉剂、水剂制品等。
本发明的有益效果是：
根据本发明制备的益生菌，简化了发酵工程的下游加工工艺，产品质量稳定可靠，分离和纯化成本大幅下降，具有直接可食性，同时具有高密度和高活性，可直接加工制备成益生菌发酵剂或益生菌制剂，在食品、保健品和医药等产品中具有广泛的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
下面通过实施例，对本发明专利进一步的详细描述，但本发明并不限于这些。
本发明的实施例如下：
实施例1：
将面包破碎成0.8-10厘米大小的面包片，面包颗粒的孔径大小为20纳米-1毫米，孔隙率为80％，置入2.5w.％壳聚糖的醋酸溶液中浸泡半小时，固液分离后烘干。
在培养基中加入壳聚糖处理后的面包片，培养基与面包片的体积比为1：100，该培养基中各组分重量百分比为MRS 75％，L-半胱氨酸盐酸盐1％，维生素C 1％，菊粉5％，香菇提取物10％，豆乳8％。双歧杆菌接种到培养基中，双歧杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，双歧杆菌采用浓度为109CFU/mL的菌液，接种菌液量为20％。厌氧培养，37℃培养16h后，固液分离，干燥，得到可食性双歧杆菌片，产品中双歧杆菌总活菌数可达8×1010-3×1012CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。
实施例2：
将蛋糕破碎成0.3-1厘米大小的颗粒，面包颗粒的孔径大小为5纳米-2毫米，孔隙率为50％，置入2.5w.％胶原蛋白溶液中浸泡1小时，固液分离后室温干燥。
在培养基中加入胶原蛋白处理后的蛋糕颗粒，培养基与蛋糕颗粒的体积比为1：10，该培养基中各组分重量百分比为MRS 80％，蔗糖4％，镁盐1％，玉米汁5％，香菇提取物5％，乳清发酵液5％。德氏乳杆菌保加利亚乳杆菌接种到培养基中，德氏乳杆菌保加利亚乳杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，德氏乳杆菌保加利亚乳杆菌采用浓度为109CFU/mL的菌液，接种菌液量为30％。厌氧培养，37℃培养24h后，固液分离，干燥，得到可食性德氏乳杆菌保加利亚乳杆菌颗粒，产品中德氏乳杆菌保加利亚乳杆菌总活菌数可达2×1011-3×1013CFU/g CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。
实施例3：
将馒头破碎成1-8厘米大小的片状，馒头颗粒的孔径大小为50纳米-1毫米，孔隙率为50％，置入3w.％阿拉伯胶溶液中浸泡1小时，固液分离后室温干燥。
在培养基中加入阿拉伯胶处理后的馒头片，该培养基中各组分重量百分比为YPD 85％，麦芽提取物4％，维生素1％，平菇提取物5％，灵芝提取物2％，胶原蛋白发酵液3％。酵母接种到培养基中，酵母菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，酵母菌采用浓度为108CFU/mL的菌液，接种菌液量为50％。35℃培养24h后，固液分离，干燥，得到可食性酵母菌片，产品中酵母菌总活菌数可达3×1011-2×1013CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。
实施例4：
培养基中加入米糕颗粒，米糕颗粒的孔径大小为500纳米-3毫米，孔隙率为30％，置入2.5w.％玉米蛋白溶液中浸泡半小时，固液分离后室温干燥。
在培养基中加入玉米蛋白处理后的米糕颗粒，培养基与米糕颗粒的体积比为1：1，该培养基中各组分重量百分比为M17 78％，马铃薯提取物10％，草菇发酵液5％，当归提取物5％，番茄汁2％。植物乳杆菌接种到培养基中，植物乳杆菌从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，植物乳杆菌采用浓度为109CFU/mL的菌液，接种菌液量为15％。37℃培养36h，固液分离，干燥，得到可食性植物乳杆菌颗粒，产品中总活菌数可达6×1010-7×1012CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。
实施例5：
培养基中加入发糕颗粒，发糕颗粒的孔径大小为500纳米-3毫米，孔隙率为30％，置入5w.％海藻酸钠溶液中浸泡半小时，在置入CaCl2溶液中浸泡5分钟，固液分离后烘干。
在培养基中加入海藻酸处理后的发糕颗粒，培养基与发糕颗粒的体积比为1：0.1，该培养基中各组分重量百分比为MRS 78％，低聚木糖5％，海藻提取物5％，草菇发酵液5％，菊粉5％，植酸2％。婴儿双歧杆菌、芽孢杆菌、瑞士乳杆菌混合接种到培养基中，上述菌种从中国工业微生物菌种保藏管理中心购得，均采用浓度为109CFU/mL的接种菌液，接种菌液量分别为15％,15％，15％。37℃培养36h，固液分离，干燥，得到可食性共培颗粒，产品中总活菌数可达2×1012-1×1014CFU/g，活菌数受干燥方法等因素的影响，冷冻干燥的产品中活菌数更高。
由上述实施例可见，本发明方法制备的益生菌，简化了发酵工程的下游加工工艺，具有直接可食性，同时具有高密度和高活性，具有其突出显著的技术效果。