[发明专利]一种高产芽孢态丁酸梭菌的多级发酵生产方法

说明书

本发明涉及丁酸梭菌发酵工艺技术领域，具体涉及一种高产芽孢态丁酸梭菌的多级发酵生产方法，包括种子液的制备、一级氧发酵培养、二级发酵培养和吸附烘干；二级发酵过程中补料葡萄糖，全程控温和控pH值，全程低速搅拌发酵培养，排除溶氧风险；本发明的芽孢形成率百分之百，菌液丁酸梭菌菌数高，丁酸梭菌芽孢损失率低，多级发酵更加有利于芽孢对高温的耐受性，菌液菌数达到25‑30亿/ml，提高菌粉在吸附烘干过程中的热损失，提高菌粉中丁酸梭菌活芽孢数1‑1.5倍，菌粉菌数达到4‑5亿/g，提高菌粉中的活芽孢数和丁酸盐含量，提升产品的质量和竞争力，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明涉及丁酸梭菌发酵工艺技术领域，具体涉及一种高产芽孢态丁酸梭菌的多级发酵生产方法。

背景技术

丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)，即丁酸梭状芽孢杆菌，又名酪酸菌，是梭状芽孢菌属中的一个种，存在于奶酪、天然酸奶、人与动物的肠道及粪便等中。丁酸梭菌是一种直的或弯曲的革兰氏阳性厌氧内生芽孢杆菌，是一株已被研究认可的益生菌，在临床医学和畜牧业方面广泛应用于整肠药物、保健食品、饲料添加剂和微生物肥料等，是一种较理想的具有广泛开发应用前景的微生态制剂。丁酸梭菌通过动物肠道时，能耐胃酸及胆汁酸盐，很好地保证了其性能的发挥，主要作用是在动物后肠道(如盲肠和结肠)将碳水化合物按糖酵解途径生产丙酮酸，再由丙酮酸合成丁酸。丁酸梭菌的主要作用如下：(1)促进肠道内有益菌群(双歧杆菌、乳酸菌、粪杆菌等)的增殖和发育，抑制肠道内葡萄球菌、念珠菌、克雷伯氏菌、变形杆菌、弯曲杆菌、绿脓杆菌、大肠杆菌、痢疾杆菌、伤寒沙门氏菌等有害菌和腐败菌的生长繁殖，减少胺类、吲哚类物质的产生，而丁酸梭菌本身由于不能分解蛋白质，会减少氨、吲哚、硫化氢等有害物质的产生；(2)在肠道内产生维生素B族、维生素K、淀粉酶，有良好的保健作用；(3)丁酸梭菌的代谢物丁酸是肠上皮组织细胞再生和修复的主要营养物质；(4)对多种抗生素有较强的耐受性，与抗生素并用时不会影响其生物作用，并能大幅度降低伪膜性肠炎的发病率；(5)丁酸梭菌是厌氧梭状芽孢杆菌，在体内不受胃酸、消化酶、胆汁酸等影响其生物作用，在体外室温下能长期保存；(6)丁酸梭菌是人体和动物肠道内正常菌群之一，在肠道内阻止有害菌的定植和入侵、纠正肠道内菌群紊乱。益生菌类微生态制剂在替代抗生素、防治畜禽疾病和改善环境等方面的积极作用已经得到了公认，但是目前真正符合生产要求的高质量微生态制剂产品还很少。

丁酸梭菌由于生物学特性，在临床上具有非常显著的治疗应用前景，而且因其具有芽孢形态，有较高的实用价值。直接将丁酸梭菌及丁酸盐的复合物作为人和动物的益生菌产品，用于调理胃肠，已经被广泛接纳了。如何通过高密度液体厌氧发酵丁酸梭菌及丁酸盐复合物、提升产品使用效果、降低生产成本，具有显著的经济利益和社会效益。现有的丁酸梭菌厌氧发酵工艺存在以下缺陷：(1)厌氧条件不充分，容易残留少量氧气；(2)发酵过程的缺乏补料工艺；(3)得到发酵菌数为10-15×10⁸cfu/ml的菌液；(4)培养物是以芽孢形成率为成熟指标，而不是以更能反映产品质量的菌粉中活芽孢数及丁酸盐含量为成熟指标，影响产品的质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高产芽孢态丁酸梭菌的多级发酵生产方法，遵循严格的厌氧发酵工艺，促进丁酸梭菌繁殖，显著提高菌液菌数，大大降低芽孢在烘干过程中的死亡率，降低生产成本，具有显著的经济效益。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高产芽孢态丁酸梭菌的多级发酵生产方法，包括以下步骤：

(1)配制种子培养基，使用氢氧化钠溶液调节pH至7.0-7.2，表面覆盖2-3cm液体石蜡，121℃、20min灭菌，冷却至室温，接种1％的丁酸梭菌菌液，密封放入培养箱37℃培养24h，80℃水浴保持10min，制得一级种子液培养；