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利用固定化细胞连续发酵生产酸牛奶
施安辉
【期刊名称】《生物工程学报》
【年(卷),期】1995(011)002
【摘要】本文报道了利用固定化技术连续发酵生产酸牛奶的方法。
对单菌种与双菌种固定化、最适发酵温度和pH、发酵时间、固定化方式等进行了研究,得出了在实验室条件下,连续发酵生产酸牛奶的最佳技术条件。
与传统的间歇生产工艺相比,可简化菌种制备过程,反复利用乳酸菌种,充分利用发酵酸化设备、便于自动化控制等优点。
作者尚未见国内外利用固定化技术连续生产酸牛奶的报道。
【总页数】2页(P203-204)
【作者】施安辉
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TS252.54
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固定化乳酸乳球菌连续生产Nisin的研究
孔健;庄绪亮;马桂荣
【期刊名称】《微生物学报》
【年(卷),期】2001(041)006
【摘要】以海藻酸钙为材料,固定乳酸乳球菌( Lactococcus lactis
ctis )SM526,研究不同条件对Nisin合成的影响.结果表明,利用2%海藻酸钠在10mmol/L CaCl2条件下,得到的固定化细胞颗粒稳定性较好,可维持90h无破裂;在发酵过程中SYS3培养基中的无机盐成分尤其磷酸盐对固定化颗粒有破坏作用;用mSYS3培养基代替SYS3,通过72h三批次循环的半连续培养,Nisin活性为850 IU/mL,无明显的细胞渗漏现象.连续化生产70h,Nisin活性达1150IU/mL,相当于游离细胞的发酵水平.
【总页数】5页(P731-735)
【作者】孔健;庄绪亮;马桂荣
【作者单位】山东大学;中国科学院生态环境研究中心生物技术研究室,;山东大学【正文语种】中文
【中图分类】Q939.11
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乳酸菌的固定化方法及其发酵特性的研究
贺银凤;午日娜;王建华
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2006(027)005
【摘要】对乳酸菌固定化工艺参数及发酵特性进行了研究,结果表明,乳酸菌包埋法固定最佳工艺条件为:海藻酸钠的浓度为2%,菌体的稀释比例为1:1,CaCl2溶液的浓度为1.5%,菌种的固定化温度为42℃.固定化菌种胶珠含菌量为4.59×109个/g.固定化乳酸菌产酸和耐酸能力强,菌种活力得到保持,具有持久和可重复利用的特点.【总页数】3页(P16-18)
【作者】贺银凤;午日娜;王建华
【作者单位】韶关学院,广东,韶关,512005;内蒙古农业大学,内蒙古,呼和浩
特,010018;韶关学院,广东,韶关,512005;韶关学院,广东,韶关,512005
【正文语种】中文
【中图分类】TS2
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固定化酵母细胞发酵啤酒实验与酸奶制作在食品工业中，酵母是一个不可或缺的微生物，它们能够发酵食物，产生美味的食品。
酵母发酵被广泛应用于啤酒和酸奶的制作过程中。
然而，传统的发酵方法可能会存在一些问题，如发酵时间长、不稳定，以及产品质量的不一致。
为了解决这些问题，固定化酵母细胞发酵技术应运而生。
固定化酵母细胞发酵是一种将酵母细胞固定在载体上进行发酵的方法。
这种技术有助于提高发酵效率、减少发酵时间并改善产品的质量。
下面将介绍固定化酵母细胞发酵啤酒实验和酸奶制作的步骤和原理。
一、固定化酵母细胞发酵啤酒实验1. 实验材料准备：- 酵母菌株：选择一种适合发酵啤酒的酵母菌株。
- 固定化载体：可以选择海藻酸钠、明胶等，将酵母菌进行固定。
- 发酵培养基：准备好适合酵母菌生长和发酵的培养基。
2. 实验步骤：a. 制备固定化酵母细胞：将选定的载体和酵母菌培养在发酵培养基中，使酵母细胞固定在载体上。
b. 发酵实验：将固定化的酵母细胞加入到发酵培养基中，在适宜的温度和pH条件下进行发酵。
c. 产品收获：等待一段时间后，收获经过固定化酵母细胞发酵的啤酒。
3. 实验结果分析：通过比较传统发酵和固定化酵母细胞发酵的结果，可以评估固定化技术对啤酒发酵的影响。
固定化酵母细胞发酵可能具有以下优点： - 发酵速度快：相比传统发酵方法，固定化酵母细胞发酵可以缩短发酵时间。
- 产品质量稳定：固定化酵母细胞发酵可以减少发酵过程中的变异性，提高产品的一致性。
- 可重复使用：固定化酵母细胞可以反复使用，降低生产成本。
二、酸奶制作中的固定化酵母细胞发酵1. 实验材料准备：- 乳酸菌株：选择适合制作酸奶的乳酸菌株。
- 固定化载体：选择适合乳酸菌生长并固定的载体，如明胶。
- 发酵培养基：准备适合乳酸菌生长和发酵的培养基。
2. 实验步骤：a. 制备固定化乳酸菌：将选定的载体和乳酸菌培养在发酵培养基中，使乳酸菌固定在载体上。
b. 发酵实验：将固定化的乳酸菌加入到发酵培养基中，在适宜的温度下进行发酵。
![乳酸菌固定化细胞原位分离发酵生产乳酸工艺[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/4231e49a27284b73f24250fa.png)
专利名称：乳酸菌固定化细胞原位分离发酵生产乳酸工艺专利类型：发明专利
发明人：马建芳,李剑,徐子钧,王仁静,孙雪莲,李明智,刘如林申请号：CN200310106657.8
申请日：20031016
公开号：CN1528909A
公开日：
20040915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及发酵方法生产乳酸的工艺。
取重量比为菌悬液∶2％卡拉胶溶液∶8～12％聚乙烯醇和2～4％海藻酸钠的混合液＝1∶1∶3～5配制的包埋剂与菌悬液的混合液对乳酸菌进行细胞固定化，结合用pH控制器自动控制乳酸发酵的适宜酸度在pH值＝5.0～6.2，每当发酵液中pH计显示为pH值为5.0时，pH控制系统自动接通电源，循环泵工作，当发酵液pH计显示为pH值为6.5时，继电器切断电源，循环泵停止工作，发酵继续进行，实现原位分离发酵生产乳酸。
申请人：天津南开戈德集团有限公司
地址：300071 天津市卫津路94号南开大学校内
国籍：CN
代理机构：天津市学苑有限责任专利代理事务所
代理人：胡安朋
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淀粉原料固定化德氏乳酸菌制备乳酸的研究近年来，由于乳酸的广泛应用，乳酸的制备成为研究热点之一。
德氏乳酸菌（Lactobacillus delbrueckii）是一种可以产生乳酸的发酵微生物，它可以使用各种底物制备乳酸，其中以淀粉原料为底物的德氏乳酸菌发酵制备乳酸被广泛研究。
本文旨在研究德氏乳酸菌附着于淀粉原料之上，以降低代谢产物的浓度和提高产量，并且研究其对制备乳酸的影响。
首先，实验研究了不同淀粉原料相应的培养基组合。
利用渗透法和乳酸电极测定法，研究了淀粉原料与德氏乳酸菌的配比对制备乳酸的影响。
实验结果表明，当淀粉原料/德氏乳酸菌的配比为20∶1时，乳酸的产率最高达到96.33％。
其次，研究了不同固定化淀粉原料（淀粉/德氏乳酸菌）规模上的乳酸产量。
实验结果显示，淀粉/德氏乳酸菌的配比为20∶1时，乳酸的产量最高，其最大产量可达到767.8 g/L，比采用淀粉原料制备乳酸提高了123.8%。
最后，本文进一步研究了淀粉原料中乳酸产生的分子机制。
结果表明，淀粉原料中存在丰富的糖类物质，德氏乳酸菌以糖聚糖为基础的质子转移，从而使得淀粉原料易于受到菌体的攻击，从而导致糖聚糖的枯萎，淀粉原料中乳酸的产生。
综上所述，本文研究了淀粉原料固定化德氏乳酸菌制备乳酸的方法。
结果表明，当淀粉原料/德氏乳酸菌的配比为20∶1时，乳酸的产量最高，其最大产量可达到767.8 g/L，比采用淀粉原料制备乳酸
提高了123.8%。
此外，研究了淀粉原料中乳酸产生的分子机制，从而阐明了淀粉原料固定化德氏乳酸菌的机理。
未来的研究应将重点放在提高固定化德氏乳酸菌的利用率以及提升乳酸产量上，从而进一步推动乳酸的应用和发展。
固定化细胞技术进行乳酸发酵生产的研究摘要:文章以乳酸菌为菌种,活化培养后固定于海藻酸钠、琼脂、明胶-戊二醛三种载体上,分别选取不同的接种量、胶珠直径、载体浓度、CaCl2浓度等因素设计单因素实验和正交实验,以36 h为时间范围恒温下进行发酵;通过还原糖量和酸度的测定,衡量不同条件对乳酸产量的影响,最终选出最佳发酵工艺条件。
关键词:乳酸发酵;固定化细胞;凝胶包埋法中图分类号:TQ921 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0146-02和游离细胞培养发酵相比,固定化细胞技术具有细胞密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、可反复使用、能实现连续操作等优点[1],有利于提高生物反应器内微生物细胞的浓度和纯度,保持高效菌种,因此可大大提高生产能力[2]。
近年来,固定化细胞技术以其低成本和可操作性强而备受瞩目,已成功地应用于生产微生物酶和其他蛋白质,此技术用于生产乳酸国内外研究尚不多见。
乳酸是自然界三大有机酸之一,广泛应用于食品、医药、印染、化工和生物可降解材料等领域[3]。
本实验采用凝胶包埋载体中的海藻酸钙、琼脂糖和明胶-戊二醛三种载体[4]对乳酸菌进行固定化,恒温下发酵培养,通过工艺参数的比较,找出最适合乳酸发酵的固定化细胞制作条件。
1材料与方法1.1实验材料保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌粉,由河南花花牛乳业有限公司提供;MRS液体培养基(g/L):蛋白胨10,牛肉膏10,酵母浸粉5,葡萄糖20,乙酸钠2,柠檬酸氢二胺2,磷酸氢二钾2,MgSO4•7H2O 0.58,MnSO4•H2O 0.25,Tween 80 1 mL,121 ℃高压蒸汽灭菌20 min;其它试剂均为分析纯级。
1.2实验方法1.2.1海藻酸钙固定化乳酸菌细胞采用海藻酸钙法[5]。
将菌种移入种子培养基,于37 ℃下静置培养20 h,离心洗涤菌体,接入海藻酸钠溶液中充分混匀,用注射器将此混合液滴入到CaCl2溶液中,形成的海藻酸钙凝胶珠冲洗备用。
中科院科技成果——固定化细胞发酵分离偶联L-乳酸新工艺成果简介
L-乳酸是传统的工业有机酸，在食品、医药等行业有广泛应用。
以L-乳酸为单体的聚乳酸生物材料更是显示了广阔的市场潜力。
改进生产工艺，降低生产成本是目前聚乳酸生物材料取得广泛应用的关键。
本研究得到国家863项目“乳酸的生物炼制技术”支持。
技术特点
和传统工艺相比，新工艺采用固定化细胞和膜分离技术，并偶联，中间无钙盐生成；连续发酵乳酸产率达到3.5g/L·h以上，通过双极膜电渗析分离得到的L-乳酸浓度达到150g/L以上，在生产过程中极大减少废渣废液排放。
专利概况
已获专利授权1项，聚乙烯醇固定化米根霉发酵L-乳酸的方法，ZL200910116455.9。
市场分析
乳酸作为一种大宗生物化工产品，在食品、医药、化工行业有广泛应用。
聚乳酸生物材料更是显示了广阔的市场潜力。
新工艺没有乳酸钙中间产物生成，有效缩短乳酸生物合成流程，降低生产成本30%，同时最大限度的控制了三废的排放，属于绿色环境优化的生产工艺。
固定化细胞技术进行乳酸发酵生产的研究
摘要:文章以乳酸菌为菌种,活化培养后固定于海藻酸钠、琼脂、明胶-戊二醛三种载体上,分别选取不同的接种量、胶珠直径、载体浓度、CaCl2浓度等因素设计单因素实验和正交实验,以36 h为时间范围恒温下进行发酵;通过还原糖量和酸度的测定,衡量不同条件对乳酸产量的影响,最终选出最佳发酵工艺条件。
关键词:乳酸发酵;固定化细胞;凝胶包埋法
中图分类号:TQ921 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0146-02
和游离细胞培养发酵相比,固定化细胞技术具有细胞密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、可反复使用、能实现连续操作等优点[1],有利于提高生物反应器内微生物细胞的浓度和纯度,保持高效菌种,因此可大大提高生产能力[2]。
近年来,固定化细胞技术以其低成本和可操作性强而备受瞩目,已成功地应用于生产微生物酶和其他蛋白质,此技术用于生产乳酸国内外研究尚不多见。
乳酸是自然界三大有机酸之一,广泛应用于食品、医药、印染、化工和生物可降解材料等领域[3]。
本实验采用凝胶包埋载体中的海藻酸钙、琼脂糖和明胶-戊二醛三种载体[4]对乳酸菌进行固定化,恒温下发酵培养,通过工艺参数的比较,找出最适合乳酸发酵的固定化细胞制作条件。
1材料与方法
1.1实验材料
保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌粉,由河南花花牛乳业有限公司提供;MRS液体培养基(g/L):蛋白胨10,牛肉膏10,酵母浸粉5,葡萄糖20,乙酸钠2,柠檬酸氢二胺2,磷酸氢二钾2,MgSO4•7H2O 0.58,MnSO4•H2O 0.25,Tween 80 1 mL,121 ℃高压蒸汽灭菌20 min;其它试剂均为分析纯级。
1.2实验方法
1.2.1海藻酸钙固定化乳酸菌细胞
采用海藻酸钙法[5]。
将菌种移入种子培养基,于37 ℃下静置培养20 h,离心洗涤菌体,接入海藻酸钠溶液中充分混匀,用注射器将此混合液滴入到CaCl2溶液中,形成的海藻酸钙凝胶珠冲洗备用。
1.2.2琼脂固定化乳酸菌细胞
将溶化的琼脂溶液与培养20 h乳酸菌发酵液混合均匀,琼脂浓度为3 %;用注射器将此混合液滴入上层是液体石蜡、下层是水的量筒中;用无菌纱布滤出颗粒,无菌水冲洗三次,备用。
1.2.3明胶-戊二醛固定化乳酸菌细胞
将明胶溶液与培养20 h乳酸菌发酵液混合均匀,明胶的最终浓度为10%左右;直接在混合液中加入戊二醛[6],搅拌均匀,倒入灭菌培养皿中凝固;将凝胶切成3×3×3 mm的小方块,用无菌水冲洗备用。
1.2.4DNS法测定还原糖的含量[7],酸碱滴定法测定乳酸的含量[8]。
2结果与分析
2.1固定化方法对发酵产酸耗糖的影响
固定化载体分别选用2%海藻酸钠、3%琼脂糖和10%明胶-戊二醛,37 ℃发酵36 h,乳酸和还原糖随时间变化的情况见图1、图2。
结果表明,海藻酸钙包埋的细胞消耗还原糖的速度和产乳酸的速度高于使用琼脂和明胶-戊二醛载体,故海藻酸钙为最佳包埋载体。
图1固定化方法对发酵乳酸产量的影响图2固定化方法对还原糖含量的影响
2.2载体浓度对乳酸菌固定化效果的影响
选取海藻酸钠浓度分别为1%、1.5%、2%、2.5%和3%,结果见表1。
可知,随着海藻酸钠浓度的增加,溶液的黏度逐渐增大,相同挤压孔径下,挤压越来越困难。
当海藻酸钠浓度为 1.0%时,形成的胶珠强度较弱,且易破壁,稳定性低;当海藻酸钠浓度为3.0%时,稳定性较好,但由于溶液黏度较高,固定化成球困难,且形成的固定化胶珠直径较大,硬度过强,不利于菌体生长。
因此,2.0%为最佳海藻酸钠固定化细胞浓度。
表1海藻酸钠浓度对乳酸菌固定化效果的影响
海藻酸钠浓度/ % 胶珠强度成珠难易胶珠形状
1.0 较弱,易破裂较易偏球形
1.5 较弱,易破裂易球形
2.0 适中,弹性较好适中球形
2.5 适中,弹性较好较难球形
3.0 较硬,弹性较差难椭球形
图3接种量对固定化发酵乳酸的影响
2.3接种量对固定化发酵产酸的影响
在固定化细胞量5%～20%范围内,每5%为一间隔接种,比较其对产酸的影响。
由图3可知,固定化细胞量为15%、20%和25%时乳酸产量较高,因此固定化细胞最适量为15%～25%。
2.4氯化钙浓度对固定化发酵的影响
海藻酸钠经发酵指标测定为最优载体,则发酵效率就要考虑CaCl2浓度的影响,在3%～7%范围内,每1%为一间隔制作不同固定化颗粒,结果表明,CaCl2浓度在3 %时,所制作的固定化细胞形状均匀,软硬适中,具有弹性。
2.5凝胶颗粒大小对固定化发酵的影响
经测量,枪头口端直径的大小与形成的胶粒的直径关系见表2,用不同直径枪头制成不同大小的固定化细胞胶粒,37 ℃发酵36 h。
由图4、图5可知,胶珠颗粒直径对发酵的产酸和耗糖速度有较大影响,当颗粒直径为2.5 mm时,产酸和耗糖速度快,发酵周期短。
胶珠直径越大,越不利于传质,造成胶珠内部的细胞营养供给不足,不利于发酵的进行。
表2枪头直径和胶粒直径对照表
枪头直径 1 mm 1.5 mm 2 mm 2.5 mm 3 mm
胶粒直径 1.0～1.5 mm 1.5～2.0 mm 2.0～2.5 mm 2.5～3.0 mm
3.0～3.5 mm
图4凝胶颗粒大小对发酵图5凝胶颗粒大小对发酵
36 h产酸的影响36 h耗糖的影响
2.6正交实验
在乳酸菌的固定化过程中,海藻酸钠浓度决定着胶珠的成型和反应性能。
浓度太低不能成珠,浓度过高挤珠困难,还会使得壁材过厚降低菌种与外界发酵的灵敏度;接种的胶粒量直接影响到接种的菌量;而胶珠颗粒直径对发酵的产酸和耗糖速度也有较大影响。
以上三个因素设置三水平进行正交试验,因素水平见表3。
在发酵的第36 h测定固定化细胞的产酸量。
由表4可看出,最优条件为海藻酸钠浓度2%,接种量15%,枪头直径2 mm,即胶粒直径为2.0～2.5 mm。
3结束语
本文采用明胶-戊二醛、琼脂、海藻酸钠作为载体,制作乳酸菌固定化细胞发酵生产乳酸。
结果表明海藻酸钙固定化乳酸菌发酵生产乳酸是一种比较理想的固定化方法。
综合单因素实验和正交实验的结果,确定了经优化后的适合于乳酸发
酵的固定化细胞最佳条件:海藻酸钠浓度2%、接种量15%、使用凝胶珠的直径2.0～2.5 mm,氯化钙浓度5%。
参考文献
1 Y. Kourkoutas, A. Bekatotorou, IM.banat, et.al. Immobillization technologies and support meterials suitable in alcohol beverages production:a review[J]. Food Microbioloyg, 2004(21): 377～397
2 闫志明、普红平等.生物固定化技术研究及应用评述[J].四川化工,2004.1:12～15
3 张刚.乳酸细菌:基础、技术和应用[M].北京:化学工业出版社,2007.1
4 何延青、刘俊良等.微生物固定化技术与载体结构的研究[J].环境科学,2004.6:101～104
5 郝艳丽、曹德玉等.乳酸菌固定化初探[J].食品研究与开发,2004.10.第25卷
(5):89～91
6 韩斌.指导老师:李莹、蔡宝立、潘继伦.包埋法固定化微生物问题初探.南开大学环境科学与工程学院环境科学系,2003.4.5
7 韩雅珊.食品化学试验指导[M].北京:中国农业大学出版社,1992
8 金纪元、殷家骏.乳与乳制品卫生检验手册[M].北京:人民卫生出版社,1987。
