[发明专利]利用乳酸菌发酵法生产乳酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用乳酸菌发酵法生产乳酸的方法，该方法以大米为原料，经糊化、液化、糖化后，添加干酪素、酵母膏和戊聚糖源，在灭菌处理后，接种乳酸菌，高温下发酵；发酵初期，添加蔗糖和蛋白粉；发酵中前期，添加弱阴离子交换树脂；发酵中期添加CaO进行中和，以使pH控制在pH6～7；发酵中后期到发酵结束，定期进行pH检测和维持，以使pH控制在pH6～7。本发明添加以氨基为基团的弱碱性阴离子交换树脂构成的缓冲体系，不仅为菌体生长提供了相对稳定的环境，而且可使糖基转移酶的活性达到最佳，很好地保护了菌体的生长，促进了EPS的生物合成；添加CaO作为中和剂，可以提高EPS的浓度水平；高温发酵，又可减少树脂对钙的吸附效果，维持较好的缓冲能力，提高了发酵液中EPS的浓度水平。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种利用乳酸菌发酵法生产乳酸的方法。

背景技术

乳酸菌是一种益生菌，其能够将碳水化合物发酵成乳酸。在利用乳酸菌发酵生产乳酸的过程中，往往还会产生一种胞外多糖(Exopolysaccharides，EPS)，该糖其实是菌体细胞生物被膜的一部分，它是由细菌菌体及胞外分泌物如多糖、纤维蛋白、脂蛋白等相互作用而形成的具有复杂结构的膜样物质，是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外的常渗于培养基中的一类糖类化合物，分子量在1×10⁴～6×10⁶Da之间，这些次生代谢产物，有的依附于微生物细胞壁形成荚膜，称为荚膜多糖，少量的进入培养基形成粘液，称为粘液多糖。根据不同的分类标准，乳酸菌的EPS有同多糖(Homopolysaccharides，HoPS)和杂多糖(Heteropolysaccharides，HePS)，中性和酸性EPS之分，这些EPS中存在的单体数量约为50～5000。最常见的单糖是葡萄糖、木糖、半乳糖、果糖、甘露糖、鼠李糖、阿拉伯糖等。

EPS作为乳酸菌的重要次级代谢产物，被公认为安全无毒的，且由于其具有一致性和流变学的特性，在乳品工业生产中占有重要地位，是现代医学和食品功能化学共同关注的焦点。遗憾的是，现在乳酸菌发酵体系中一些EPS的浓度水平不高，一般不超过17g/L，而且不稳定，自然生长则更是在3g/L以下。

为提高EPS的浓度水平，Boels等(Applied and Environmental M-crobiology，2003b，69(8):5029－5031)报道将EPS基因簇克隆到高拷贝的质粒中，提高质粒的拷贝数，增强基因簇相关基因的表达水平，促进EPS的产出，只是该技术因适用的宿主菌范围窄等缺陷而受到限制。刘超楠等(食品科技，2020，(45)11:1-7)通过筛选菌种以期提高EPS的浓度水平，但因菌种稳定性的困扰而无法大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用乳酸菌发酵法生产乳酸的方法，利用该方法生产乳酸，其次级代谢产物EPS的含量将显著增加。

为解决上述技术问题，本发明所设计的技术方案为：

一种利用乳酸菌发酵法生产乳酸的方法，该方法包括如下步骤：

1)以发酵体积为基准，以80～120(g/L)的大米为原料，经糊化、液化、糖化后，添加0.1～2(g/L)干酪素、3～5g/L酵母膏和10～30(g/L)戊聚糖源，并进行灭菌处理；

2)按5％(v/v)接种量接种乳酸菌，52℃进行发酵；

3)发酵12～20h后，添加50～110(g/L)蔗糖和30～80(g/L)蛋白粉；

4)发酵36～40h后，添加弱阴离子交换树脂，48～60h后用CaO进行中和，其中，CaO用量按树脂总离子交换容量的10～30％(mol/mol)进行，以使pH控制在pH6～7；

5)每隔4～12h进行pH检测，当pH低于6时，则继续添加CaO以使pH控制在pH6～7，直至发酵结束。