專利名稱：一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法
技術領域：
本發明屬于菌劑制備技術領域，特別涉及乳酸菌劑的制備方法。
背景技術：
制備濃縮型乳酸菌發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重，存活率低于20%，達不到優良濃縮型發酵劑的要求，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介質混溶后，先在-30°C左右凍結，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酵齊U。真空冷凍干燥的過程決定了發酵劑具有如下的優點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部水分向表面遷移所攜帶的無機鹽在表面析出而造成表面硬化的現象。3)脫水徹底，適合長途運輸和長期保存，在常溫下，采用真空包裝，保質期可達3-5年。但傳統的真空冷凍干燥技術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處理方法而不能實現真空冷凍干燥。2)在預凍階段，由于預凍速度較慢，而微生物細胞含水量較高，形成的冰晶會對細胞造成較大的機械損傷，從而大幅度降低了冷凍干燥過程中凍干菌粉的存活率。3)預凍后的物料被堆積在托盤中進行真空冷凍干燥，物料升華表面積小造成耗時較長，一般為20h以上，能耗比較大，成本較高。以上幾個問題也是目前制約真空冷凍干燥技術發展的重要原因。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提供一種既可提高凍干菌粉的活菌率，又可縮短凍干時間，降低能耗的新型乳酸菌劑制備方法。本發明是通過以下技術方案實現的。一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法，其特征在于用常規方法制備乳酸菌菌泥，加入發酵液體積分數10%的保護劑充分混勻；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行冷凍造粒，同時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面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進行真空冷凍干燥。本發明所述的常規方法制備乳酸菌菌泥，可以是下列條件乳酸菌經過高密度培養后，發酵液用管式離心機3000-5000轉/分鐘，離心5-15分鐘，傾倒上清液得到菌泥。本發明所述的保護劑由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數10%脫脂乳溶液等比例混合而成。本發明所述的霧化方法為可以是氣流式霧化、旋轉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 ;旋轉式霧化的旋轉體轉速為5000-6000r/min ;壓力式霧化的壓力為O. 2-0. 4Mpa。
本發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，迅速放入已經預冷的真空冷凍干燥機的真空室中，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。本發明的優點和有益效果。I)造粒冷凍干燥中霧化分散的細小液滴浸入低溫中迅速凍結，能弱化冰晶的生長，減小冰晶對細胞脂質體的破壞，此外還省去了傳統真空冷凍干燥預凍的步驟，這就大大減少了微生物細胞形成冰晶膨脹和細胞自溶的機率。2)相對真空冷凍干燥技術而言，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到90%以上，活菌數可達到1012cfu/g以上。超過目前國內外文獻報道中乳酸發酵菌劑產品活菌數。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，所需的干燥時間極短，大大縮短了傳統的真空冷凍干燥時間，使得設備損耗小，耗能低，有·效地節約了成本，提聞了實驗的效率。4)傳統真空冷凍干燥技術得到的制品在干燥后為干餅狀，必須通過機械磨碎才能獲得粉狀產品，且磨碎產生的熱量會造成產品品質降低。而采用本發明方法干燥后的菌劑為表面或內部疏松多孔的均勻的干粉狀，具有更好的穩定性和復水性。
具體實施例方式實施例I。I、乳酸菌菌懸液的制備。乳酸菌經過高密度培養后，發酵液用管式離心機3500轉/分鐘，離心15分鐘，傾倒上清液得到菌泥，取出菌泥至容器中，加入發酵液體積分數10%的保護劑充分混勻，保護劑由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數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霧化器內高速旋轉的甩盤中，將菌懸液快速甩出霧化成液滴(其中霧化器的轉速控制在10000r/min)，直接噴入_60°C冷凍腔室的收集容器中，同時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預冷的真空冷凍干燥機的真空室中，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。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達到93. 4%，活菌數可達到 I. 873X 1012cfu/go實施例2。I、乳酸菌菌懸液的制備。乳酸菌經過高密度培養后，發酵液用管式離心機4000轉/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酵液體積分數10%的保護劑充分混勻，保護劑由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數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，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預冷的真空冷凍干燥機的真空室中，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。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達到96. 7%，活菌數可達到 2. 447X 1012cfu/go實施例3。I、乳酸菌菌泥的制備。乳酸菌經過高密度培養后，發酵液用管式離心機5000轉/分鐘，離心5分鐘，傾倒上清液得到菌泥，取出菌泥至容器中，加入發酵液體積分數10%的保護劑充分混勻，保護劑由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數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，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預冷的真空冷凍干燥機的真空室中，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。凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率可達到94. 9%，活菌數可達到 2. 159X1012cfu/go以下是所述的三個實施例凍干時間、菌種存活率和活菌數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酵液體積分數為10%的由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數10%脫脂乳溶液等比例混合的保護劑，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行冷凍造粒，同時將_196°C的液氮不斷從冷凍腔室側面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進行真空冷凍干燥。
2.根據權利要求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、旋轉式霧化或壓力式霧化。
3.根據權利要求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。
全文摘要
一種造粒凍干法制備高活性乳酸菌劑的方法，屬于菌劑制備技術領域，其特征是在制備好的乳酸菌菌泥中加入發酵液體積分數為10%的由質量分數5%海藻糖溶液和質量分數10%脫脂乳溶液等比例混合的保護劑，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行冷凍造粒，同時將-196℃的液氮不斷從冷凍腔室側面吹入冷凍腔室中，待噴霧過程結束后快速收集被急速冷凍的乳酸菌顆粒進行真空冷凍干燥。本發明可將凍干菌粉中乳酸菌菌體存活率提高到90%以上，活菌數達到1012cfu/g以上，凍干時間縮短至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 優先權日2012年9月17日
發明者熊濤, 謝明勇, 關倩倩, 帥高平, 宋蘇華 申請人:南昌大學