專利名稱：一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于菌劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及乳酸菌劑的制備方法。
背景技術(shù)：
制備濃縮型乳酸菌發(fā)酵劑的方法目前主要有 噴霧干燥法、真空低溫干燥法和真空冷凍干燥法。其中噴霧干燥和真空低溫干燥的制備方法由于在制備過程中菌體活性損失嚴(yán)重，存活率低于20%，達(dá)不到優(yōu)良濃縮型發(fā)酵劑的要求，整逐漸被真空冷凍干燥法所代替。真空冷凍干燥法簡稱凍干法，一般步驟是將菌體與保護(hù)介質(zhì)混溶后，先在-30°C左右凍結(jié)，然后在一定真空度條件下使形成的冰晶升華，除去大部分水分就得到含水量較低的干燥發(fā)酵齊U。真空冷凍干燥的過程決定了發(fā)酵劑具有如下的優(yōu)點(diǎn)1)凍干菌粉中微生物的存活率有了較大的提高。2)避免了一般干燥方法中因物料內(nèi)部水分向表面遷移所攜帶的無機(jī)鹽在表面析出而造成表面硬化的現(xiàn)象。3)脫水徹底，適合長途運(yùn)輸和長期保存，在常溫下，采用真空包裝，保質(zhì)期可達(dá)3-5年。但傳統(tǒng)的真空冷凍干燥技術(shù)用于制備微生物活性菌劑也存在以下問題1)直到目前還有許多微生物由于不能找到合適的冷凍干燥預(yù)處理方法而不能實(shí)現(xiàn)真空冷凍干燥。2)在預(yù)凍階段，由于預(yù)凍速度較慢，而微生物細(xì)胞含水量較高，形成的冰晶會對細(xì)胞造成較大的機(jī)械損傷，從而大幅度降低了冷凍干燥過程中凍干菌粉的存活率。3)預(yù)凍后的物料被堆積在托盤中進(jìn)行真空冷凍干燥，物料升華表面積小造成耗時(shí)較長，一般為20h以上，能耗比較大，成本較高。以上幾個(gè)問題也是目前制約真空冷凍干燥技術(shù)發(fā)展的重要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種既可提高凍干菌粉的活菌率，又可縮短凍干時(shí)間，降低能耗的新型乳酸菌劑制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法，其特征在于用常規(guī)方法制備乳酸菌菌泥，加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)10%的保護(hù)劑充分混勻；將充分混勻后的乳酸菌菌懸液霧化成液滴，噴入-60°C至-100°c冷凍腔室的收集容器中進(jìn)行冷凍造粒，同時(shí)使用低溫液體泵將液氮瓶中_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結(jié)束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進(jìn)行真空冷凍干燥。本發(fā)明所述的常規(guī)方法制備乳酸菌菌泥，可以是下列條件乳酸菌經(jīng)過高密度培養(yǎng)后，發(fā)酵液用管式離心機(jī)3000-5000轉(zhuǎn)/分鐘，離心5-15分鐘，傾倒上清液得到菌泥。本發(fā)明所述的保護(hù)劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合而成。本發(fā)明所述的霧化方法為可以是氣流式霧化、旋轉(zhuǎn)式霧化或壓力式霧化中的一種。其中氣流霧化的氣流壓力為O. 3-0. 5MPa，氣體流速為200-300m/s，液體流速為1-1. 5m/s ;旋轉(zhuǎn)式霧化的旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速為5000-6000r/min ;壓力式霧化的壓力為O. 2-0. 4Mpa。
本發(fā)明所述的真空冷凍干燥條件可以是收集被急速冷凍乳酸菌懸液顆粒，迅速放入已經(jīng)預(yù)冷的真空冷凍干燥機(jī)的真空室中，密封，開啟真空泵。真空度保持在100 Pa以下，冷阱溫度-40至-55°C，真空冷凍干燥3-5小時(shí)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。I)造粒冷凍干燥中霧化分散的細(xì)小液滴浸入低溫中迅速凍結(jié)，能弱化冰晶的生長，減小冰晶對細(xì)胞脂質(zhì)體的破壞，此外還省去了傳統(tǒng)真空冷凍干燥預(yù)凍的步驟，這就大大減少了微生物細(xì)胞形成冰晶膨脹和細(xì)胞自溶的機(jī)率。2)相對真空冷凍干燥技術(shù)而言，大大提高了菌體的存活率。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達(dá)到90%以上，活菌數(shù)可達(dá)到1012cfu/g以上。超過目前國內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道中乳酸發(fā)酵菌劑產(chǎn)品活菌數(shù)。3)霧化后的乳酸菌菌液接觸液氮后迅速形成固體的微小顆粒，表面積大大增加，所需的干燥時(shí)間極短，大大縮短了傳統(tǒng)的真空冷凍干燥時(shí)間，使得設(shè)備損耗小，耗能低，有·效地節(jié)約了成本，提聞了實(shí)驗(yàn)的效率。4)傳統(tǒng)真空冷凍干燥技術(shù)得到的制品在干燥后為干餅狀，必須通過機(jī)械磨碎才能獲得粉狀產(chǎn)品，且磨碎產(chǎn)生的熱量會造成產(chǎn)品品質(zhì)降低。而采用本發(fā)明方法干燥后的菌劑為表面或內(nèi)部疏松多孔的均勻的干粉狀，具有更好的穩(wěn)定性和復(fù)水性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I。I、乳酸菌菌懸液的制備。乳酸菌經(jīng)過高密度培養(yǎng)后，發(fā)酵液用管式離心機(jī)3500轉(zhuǎn)/分鐘，離心15分鐘，傾倒上清液得到菌泥，取出菌泥至容器中，加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)10%的保護(hù)劑充分混勻，保護(hù)劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合。2、乳酸菌懸液的霧化及造粒。將混勻后的乳酸菌懸液加入到旋轉(zhuǎn)霧化器內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的甩盤中，將菌懸液快速甩出霧化成液滴(其中霧化器的轉(zhuǎn)速控制在10000r/min)，直接噴入_60°C冷凍腔室的收集容器中，同時(shí)使用低溫液體泵將液氮瓶中_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，使得霧化后的乳酸菌菌懸液小液滴被急凍成固體小顆粒，待噴霧過程結(jié)束后，過濾收集這些小顆粒。3、真空冷凍干燥。將被急速冷凍的乳酸菌菌液微小顆粒迅速放入已經(jīng)預(yù)冷的真空冷凍干燥機(jī)的真空室中，密封，開啟真空泵。真空度保持在IOOPa以下，冷阱溫度_40°C，真空冷凍干燥5小時(shí)。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達(dá)到93. 4%，活菌數(shù)可達(dá)到 I. 873X 1012cfu/go實(shí)施例2。I、乳酸菌菌懸液的制備。乳酸菌經(jīng)過高密度培養(yǎng)后，發(fā)酵液用管式離心機(jī)4000轉(zhuǎn)/分鐘，離心12分鐘，傾倒上清液得到菌泥，取出菌泥至容器中加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)10%的保護(hù)劑充分混勻，保護(hù)劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合。2、乳酸菌懸液的霧化及造粒。將充分混勻后的乳酸菌懸液加入到氣流霧化器內(nèi)，將菌懸液霧化為液滴(其中氣流霧化的壓力控制在O. 3-0. 4Mpa)，直接噴入_80°C冷凍腔室的收集容器中，同時(shí)使用低溫液體泵將液氮瓶中_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，使得霧化后的乳酸菌菌懸液小液滴被急凍成固體小顆粒，待噴霧過程結(jié)束后，過濾收集這些小顆粒。3、真空冷凍干燥。將被急速冷凍的乳酸菌菌液微小顆粒迅速放入已經(jīng)預(yù)冷的真空冷凍干燥機(jī)的真空室中，密封，開啟真空泵。真空度保持在IOOPa以下，冷阱溫度_55°C，真空冷凍干燥3小時(shí)。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達(dá)到96. 7%，活菌數(shù)可達(dá)到 2. 447X 1012cfu/go實(shí)施例3。I、乳酸菌菌泥的制備。乳酸菌經(jīng)過高密度培養(yǎng)后，發(fā)酵液用管式離心機(jī)5000轉(zhuǎn)/分鐘，離心5分鐘，傾倒上清液得到菌泥，取出菌泥至容器中，加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)10%的保護(hù)劑充分混勻，保護(hù)劑由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合而成。
2、乳酸菌懸液的霧化及造粒。將乳酸菌懸液加入到壓力霧化器內(nèi)，將菌懸液霧化為液滴(其中壓力控制在O. 1-0. 3Mpa)，直接噴入-85°C冷凍室的收集容器中，同時(shí)使用低溫液體泵將液氮瓶中_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，使得霧化后的乳酸菌菌懸液小液滴被急凍成固體小顆粒，待噴霧過程結(jié)束后，過濾收集這些小顆粒。3、真空冷凍干燥。將被急速冷凍的乳酸菌菌液微小顆粒迅速放入已經(jīng)預(yù)冷的真空冷凍干燥機(jī)的真空室中，密封，開啟真空泵。真空度保持在IOOPa以下，冷阱溫度_50°C，真空冷凍干燥4小時(shí)。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達(dá)到94. 9%，活菌數(shù)可達(dá)到 2. 159X1012cfu/go以下是所述的三個(gè)實(shí)施例凍干時(shí)間、菌種存活率和活菌數(shù)與真空冷凍干燥法對比
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1.一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法，其特征是在制備好的乳酸菌菌泥中加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)為10%的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合的保護(hù)劑，將充分混勻后的乳酸菌菌懸液霧化成液滴，噴入_60°C至-100°C冷凍腔室的收集容器中進(jìn)行冷凍造粒，同時(shí)將_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結(jié)束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進(jìn)行真空冷凍干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高活性乳酸菌劑的方法，其特征所述的霧化方法為氣流式霧化、旋轉(zhuǎn)式霧化或壓力式霧化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高活性乳酸菌劑的方法，其特征所述的真空冷凍干燥條件為真空度保持在100 Pa以下，冷阱溫度-40至-55°c，真空冷凍干燥3_5小時(shí)。
全文摘要
一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法，屬于菌劑制備技術(shù)領(lǐng)域，其特征是在制備好的乳酸菌菌泥中加入發(fā)酵液體積分?jǐn)?shù)為10%的由質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%海藻糖溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%脫脂乳溶液等比例混合的保護(hù)劑，將充分混勻后的乳酸菌菌懸液霧化成液滴，噴入-60℃至-100℃冷凍腔室的收集容器中進(jìn)行冷凍造粒，同時(shí)將-196℃的液氮不斷從冷凍腔室側(cè)面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結(jié)束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進(jìn)行真空冷凍干燥。本發(fā)明可將凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率提高到90%以上，活菌數(shù)達(dá)到1012cfu/g以上，凍干時(shí)間縮短至3-5h。
文檔編號C12N1/04GK102876601SQ201210342868
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者熊濤, 謝明勇, 關(guān)倩倩, 帥高平, 宋蘇華 申請人:南昌大學(xué)