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乳酸菌作为益生菌中颇具代表的菌群,其产品中乳酸菌的数量是衡量该类产品质量优劣的重要指标之一。如何获得含大量乳酸细菌的菌悬液以制备高菌浓、高活性的乳酸菌产品已成为目前研究的重点与难点。目前常用的浓集乳酸细菌的方法是高密度培养法或分离法,但这两种方法存在操作复杂,需要借助昂贵的仪器设备等问题,限制了这两种方法在工业化生产乳酸菌时的推广应用。本课题借助包埋的方法使乳酸细菌浓集在海藻酸钙凝胶载体中,定向释放后可获得高密度的乳酸细菌悬液,此方法简便,对设备的要求低,可为乳酸细菌的工业化生产提供理论依据。
本课题以德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.Bulgaricus)为研究对象,为了获得高密度的乳酸细菌悬液,采用固定化中的包埋法,选用琼脂、海藻酸钠两种载体,先将德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus)固定,再培养相应的凝胶载体。培养过程中,菌体集中在凝胶载体的网格内生长繁殖,培养结束后,取出培养基中的载体,将载体中的菌体释放得到高密度的乳酸细菌悬液。试验的结果如下:
1)L.B.菌体培养基的优选:在纯牛乳培养基、稀释乳培养基、MRS培养基、中药药液培养基中培养德氏乳杆菌保加利亚亚种,发现德氏乳杆菌保加利亚亚种在纯牛乳培养基和MRS培养基中生长最好。
2)采用琼脂包埋乳酸菌对乳酸菌浓集效果的影响:采取琼脂作为包埋介质时,可采用切割法包埋乳酸菌,得到载体大小为3mm3的载体,将之置于MRS培养基和牛奶培养基中培养,所得载体中菌数分别为4.2×108cfu/g、4.8×108cfu/g。但琼脂载体中的菌体不能在生理盐水或饱和NaCl溶液中释放,综合考虑不采取琼脂作为包埋乳酸菌的载体。
3)采用海藻酸钠包埋乳酸菌对乳酸菌浓集效果的影响:采用MRS菌液作为包埋菌液时,海藻酸钠包埋乳酸菌的最佳条件为MRS菌液与2％海藻酸钠溶液以1:1的比例混合后,滴入0.1M CaCl2溶液中固化0.5～1h。
包埋载体的最佳培养条件为将载体置于含1％CaCO3的牛奶培养基中,于37℃、120r/min培养,培养16h时载体中菌数达到最大值,为2.5×1011cfu/g。
采用稀释乳中的L.B.菌液、稀释酸乳中的L.B.菌液、中药药液中的L.B.菌液作为包埋菌液制成载体后,培养所得载体,载体中的最大菌数分别为6.8×109cfu/g、7.6×109cfu/g、9.5×108cfu/g。
4)载体中菌体的释放:载体与2％柠檬酸钠溶液以1:1的比例混合后,将混合物置于40℃保温1h,载体中的菌体可完全释放,且得到的菌悬液可与50％的复原乳均匀混合;将此菌悬液以1％、10％的比例接入灭菌牛乳后,于39℃培养,凝乳时间分别为12h、10h,说明释放后的菌体仍具有活性。
5)扩大化试验:用采用保定兰格恒流泵有限公司生产的BT100-1J型恒流泵进行造粒的扩大试验,发现用恒流泵造出的载体形态圆整。采用不同的转速进行造粒时,发现5r/min-40r/min的转速造出来的载体粒径基本一致,为2mm左右。
按照包埋载体的最佳条件用恒流泵制出载体后,对载体培养进行扩大化试验,采取包埋载体的最佳培养条件,仅将培养液的装液量扩大为平时培养的5倍,培养20h时载体中的菌数达到最大值,为2.9×1010cfu/g。