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乳酸菌,是指一群能从可发酵性碳水化合物(主要是葡萄糖)产生大量乳酸的革兰氏阳性细菌的通称。乳酸菌高密度培养工程技术研究具有重要的理论意义和广阔前景。乳酸菌冻干发酵剂具有体积小、含菌量高、活力强、用量少、污染低、品种多,便于运输、保藏,使用方便。本文以乳酸杆菌为研究对象,为了获得含有较多活细胞且使用方便的乳酸菌冻干发酵剂,对乳酸杆菌进行高密度培养和浓缩型发酵剂制备工艺及有关理论进行系统的研究,本研究对增殖培养基组分、培养条件、冻干发酵剂保护剂的筛选等主要步骤进行了研究。结果如下:首先确定乳酸杆菌的种子培养基最佳组成:葡萄糖2.0%、蛋白胨1.0%、牛肉膏0.5%、酵母膏0.5%、蕃茄汁10%,pH6.5。对发酵培养基进行优化,得到乳酸杆菌最佳发酵培养基组成:葡萄糖:乳糖(1:1)2.0%、牛肉膏1.0%、柠檬酸钠0.5%、吐温80 0.05%、氯化钠0.25%、硫酸镁0.1%,番茄汁10%,pH值为6.5。培养得到的乳酸杆菌活菌数为1.05×1011cfu/ml。同时对乳酸杆菌的培养条件进行研究,确定了乳酸杆菌的培养条件:发酵培养最适温度37℃,初始pH值6.5,普通生化培养箱,培养时间18-21h。采用半连续高密度培养来进一步提高乳酸菌发酵密度,初步探索膜过滤高密度培养的条件。乳酸菌经过三次更换新鲜培养基的发酵培养之后,乳酸杆菌的菌体密度可达9.3×1012cfu/ml。在此基础上设计了培养—分离耦合膜生物反应装置,并提出反应装置的控制参数和设备条件。以新鲜培养基作为冻干悬浮基质,对半胱氨酸、脱脂乳粉、谷氨酸钠三种保护剂组成的复合冻干保护剂进行响应面优化实验,结果表明:对乳酸菌影响最大的保护剂是半胱氨酸,经过优化取得的最优值分别为:脱脂乳粉9.7%,半胱氨酸0.03M,谷氨酸钠3.2%。活菌存活率最高达到89.5%。而且不同复水介质对乳酸菌的存活率影响不显著。乳酸菌冻干发酵剂,在4℃常压状态下进行贮藏,于五个月后测定活菌的存活率,结果为66.4%,表明乳酸菌冻干发酵剂的保存性较好。