[发明专利]一种利用Nisin发酵废菌体抑制乙醇发酵过程中乳酸菌生长的方法

说明书

一种利用Nisin发酵废菌体抑制乙醇发酵过程中乳酸菌生长的方法，它涉及一种抑制乙醇发酵过程中乳酸菌生长的方法。本发明的方法为在乙醇发酵接种的同时，向乙醇发酵培养基中直接添加含水量为5％～20％的Nisin发酵废菌体，Nisin发酵废菌体的添加量为占乙醇发酵培养基重量0.05‰～0.50％。与直接添加青霉素、链霉素等抗生素相比，本发明所提供的方法对抑制乳酸菌等革兰氏阳性菌更为有效，而且在使用过程中不会产生抗生素耐药菌，对环境更加友好，也不会增加生产成本；与直接添加Nisin相比，本发明所提供的方法既能够大大降低生产成本，同时可以为酵母发酵提供额外的迟效氮源，提高乙醇产量。

技术领域

本发明涉及一种利用Nisin发酵废菌体抑制乙醇发酵过程中乳酸菌生长的方法。

背景技术

乳酸链球菌素(英文名称Nisin)亦称乳酸链球菌肽，是乳酸链球菌产生的一种多肽物质，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500Da。由于Nisin可抑制大多数革兰氏阳性细菌，如肉毒梭菌、金黄色葡萄球菌、溶血链球菌、利斯特氏菌，并对芽孢杆菌的芽孢有强烈的抑制作用，因此被作为食品防腐剂广泛应用于食品行业。通常，产芽孢的细菌耐热性很强，如鲜乳采用135℃、2秒超高温瞬时灭菌，非芽孢细菌的死亡率为100％，芽孢细菌的死亡率90％，还有10％的芽孢细菌不能杀灭。若鲜乳中添加0.03-0.05g/kg Nisin就可抑制芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌孢子的发芽和繁殖。根据研究结果表明，乳酸链球菌素的抗菌作用是通过干扰细胞v膜的正常功能，造成细胞膜的渗透，养分流失和膜电位下降，从而导致致病菌和腐败菌细胞的死亡。

在现代发酵工业中要得到理想的发酵产物一般是进行纯种培养，不仅前期种子所在的斜面以及培养基要求严格无菌，而且在发酵过程中也要求经过严格灭菌处理。但是目前与酵母相关发酵行业生产的一个重大问题是如何保持在较长的发酵周期内不污染杂菌，尤其是革兰氏阳性的乳酸菌和芽孢杆菌，即如何很好地控制和解决在发酵过程中的染菌问题。因为一旦在发酵过程中污染杂菌，轻则会影响最终乙醇的产量和质量，严重时甚至要倒罐，使企业蒙受重大的经济损失。酵母相关发酵行业，比如活性酵母发酵剂、燃料乙醇、食用酒精、啤酒酿造等，在发酵生产过程中经常受到醋酸菌、乳酸菌和芽孢杆菌等革兰式阳性杂菌的污染。

酵母相关发酵过程中的污染杂菌问题会给相关企业造成严重经济损失。比如工业乙醇行业，会造成乙醇产量显著降低。革兰氏阳性杂菌在发酵过程中对酵母菌的影响主要通过以下两种方式：首先是杂菌与酵母菌本身竞争环境中的碳源、氮源、维生素和微量元素等营养成分，这将使酵母细胞自身的生长繁殖和生理代谢产生严重威胁；其次是乳酸菌产生的各种副产物(如乳酸和乙酸)将会对酵母菌自身菌体的生长和预期终产物(如乙醇)的合成带来极大的抑制作用，从而造成产品产量和质量的严重下降。

在酵母相关发酵行业中污染的杂菌主要是细菌，而在染菌的发酵罐中乳酸含量常常会有明显的升高，也已证明乳酸菌是酵母相关发酵行业中最常见的杂菌。乳酸菌(lacticacid bacteria，LAB)是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的革兰式阳性细菌的通称，依据代谢途径的不同，分为同型发酵乳酸菌和异型发酵乳酸菌。同型发酵乳酸菌在发酵过程中主要产生乳酸；而异型发酵乳酸菌不仅产生乳酸，还产生乙酸等有机酸。在酵母发酵相关工业中主要杂菌是异型乳酸菌。Skinne和Leathers发现酵母生长繁殖过程中的杂菌以乳酸杆菌为主。Chang和Kim则发现在工业乙醇发酵过程中主要污染菌是植物乳杆和干酪乳杆菌。乳酸菌自身繁殖速度极快，而且对一定的酒精度和低pH值都有不同程度的耐受性，现有的乙醇发酵条件同样适合某些乳酸菌的生长和代谢。