[发明专利]一种乳酸菌冻干保护剂及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及到微生物菌种发酵领域，具体的说是一种乳酸菌冻干保护剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

乳酸菌具有多种生理功能，包括治疗乳糖不耐症；促进蛋白质、单糖及钙、镁等营养物质的吸收；分泌维生素B；改善人体肠道功能，抑制腐败菌的繁殖，降血脂、降血压；免疫调节以及抗肿瘤、预防癌症作用等。随着我国乳制品产业的飞速发展，市场对乳酸菌产品的需求增大。乳酸菌发酵剂的质量受到研究人员的关注。乳酸菌的保藏和乳酸菌发酵剂的制备是乳酸菌诸多功能得以利用。

目前乳酸菌发酵剂可采用真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等方法制备。许多研究者发现冷冻干燥具有其他方法无法比拟的优点，是制备和保存生物材料最有效的方法，并得到越来越广泛的应用。乳酸菌细胞在冻干过程中会受到一定的损伤，包括机械损伤、溶质损伤、细胞膜损伤、细胞代谢调节作用损伤，从而造成细胞死亡。

研究发现，在冻干前加入适当的保护剂，可以改变菌体冷冻干燥时的物理、化学环境，减轻或防止冷冻干燥或复水对细胞的损害，尽可能保持原有的各种生理生化特性和生物活性，从而提高细胞的存活率。

发明内容

本发明的目的是提供一种乳酸菌冻干保护剂及其制备方法和使用方法，本发明的方法冷冻干燥效果好，而且在乳酸菌的冷冻干燥中，能够大大提高菌体的存活率以及在贮藏过程中的活菌存活率。

本发明为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种乳酸菌冻干保护剂，按照质量份数，其有效成分由10-18份的海藻糖、10-18份的脱脂奶粉、2-6份的复合添加组分和1.2-6份的渗透稳定组分组成，其中，复合添加组分为甘油和山梨醇以1-6:1的重量比混合，渗透稳定组分由L-半胱氨酸、维生素C和乙酸钠以1-6:1-2:1-2的重量比混合。

本发明的一种优选方案为，所述复合添加组分中还含有甘油重量10-12%的聚乙烯吡咯烷酮。

本发明的一种优选方案为，所述复合添加组分中还含有甘油重量8-12%的甘露醇。

本发明的一种优选方案为，所述渗透稳定组分中还含有L-半胱氨酸重量4-8%的硫酸锰和L-半胱氨酸重量10-15%的天门冬氨酸。

上述乳酸菌冻干保护剂的制备方法，按照上述的比例分别称量各组分，然后将海藻糖、脱脂奶粉、复合添加组分溶于52-74份的水中，并在105℃的条件下灭菌20min，最后加入称量好的渗透稳定组分，混合均匀即制得产品。

利用上述乳酸菌冻干保护剂制备乳酸菌冻干发酵剂的方法为，将乳酸菌活化、培养，而后离心富集得到发酵液，向发酵液中加入与其等体积的上述制备的冻干保护剂后，在无菌条件下混合均匀，并在0-5℃的无菌环境中静置10-15h以增强菌体细胞的抗冻性，最后将上述混合液冻干即制得产品。

所述混合液冻干是指，将经过低温静置的混合液在-50℃、真空度为0.2mbar的条件下真空冷冻干燥为固态。

所述乳酸菌活化、培养是指，在MRS琼脂培养基中接种乳酸菌，再利用液体MRS培养基在37 ℃恒温培养箱中培养16 h后收离心菌体，所得菌体用pH为7.4的PBS洗两遍得到发酵液。

本发明中，多糖、聚乙烯吡咯烷酮、糖醇等可以作为乳酸菌的冻干保护剂的组合成分，其中研究认为海藻糖的保护效果尤为明显。海藻糖是一种稳定的非还原性双糖，由于具有多个羟基，可以与菌体表面自由基联结起来，避免菌体暴露在介质中，还可与蛋白质形成氢键以取代水，保证蛋白质的稳定性；另一方面在溶液中易结合水分子，发生水合作用，减少了游离水的含量并增加了溶液的黏性，从而减缓晶核的生长过程，使形成的冰晶较细小，以达到保护细胞的目的；

脱脂奶粉是大多数乳品企业常用的冻干保护剂之一，因为它能够稳定细胞膜的成分，有利于再水化并且形成一层细胞保护膜，补充了额外的冻干保护剂的脱脂奶粉可提高其内在的保护作用；

本发明的创造点之一在于，将甘油和山梨醇以及甘露醇复合作为添加组分，由于甘油和山梨醇以及甘露醇具有多个羟基，在冻干过程中可取代水分子与菌体细胞膜磷脂中的磷酸基团或与菌体蛋白质极性基团形成氢键，从而保护了细胞膜和蛋白及结构与功能的完整性；