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干燥微生物培養(yǎng)物及其制備的制作方法

文檔序號:454374閱讀:451來源:國知局
專利名稱:干燥微生物培養(yǎng)物及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及可特別用來制備食品和飼料的新穎的干燥微生物培養(yǎng)物,以及制備干燥微生物培養(yǎng)物的方法。
細(xì)菌和酵母等微生物的主要應(yīng)用領(lǐng)域是用來制備食品和飼料。因而,例如可將諸如鏈球菌屬或乳桿菌屬的乳酸細(xì)菌用于酸奶油、酪乳、酸奶、酸乳酒、coumis、凝乳酪等奶制品及發(fā)面酵種的制備,或用于臘腸等生制香腸的保存。也可將諸如乳桿菌屬的乳酸細(xì)菌用于,例如,青貯飼料等飼料的生產(chǎn)。
制備食品和飼料所需的微生物制品通常是作為起子培養(yǎng)物加以使用。這些培養(yǎng)物一般不是新制備的液體培養(yǎng)物,而經(jīng)常是冷凍于液氮或是干燥制品。首選的則通常為干燥制品,因?yàn)閺募夹g(shù)上講,其運(yùn)輸和貯存要比冷凍制品更加簡單。
從先有技術(shù)中可了解到種類繁多的微生物培養(yǎng)物干燥制品。此方面的實(shí)例如,EP-A-0131114描述一種乳桿菌制品,它是把細(xì)菌細(xì)胞懸浮液施加到一種粉狀或顆粒狀載體組合物上,然后進(jìn)行干燥。但要保存該制品還必須將其包在一種無氧的保護(hù)氣體中。DD 840493952則試圖將培養(yǎng)微生物的凍干菌株用于起子培養(yǎng)物的制備,它是將其用薄膜包裹并保存于279-288K下。JP-A-06/217713描述的是利用噴霧干燥法生產(chǎn)特定的乳酸菌起子培養(yǎng)物。EP-A-0202409則建議以濕式制粒法處理干燥培養(yǎng)物,將顆粒進(jìn)行加工以形成球狀微粒,然后將其干燥。此外,許多出版物還建議提供包被的干燥細(xì)菌制品(如參照US-A-3,677,897)。
在先有技術(shù)中描述了許多生產(chǎn)干燥微生物制品的不同方法。除上述的凍干法和流化床干燥法之外,另一種可選的生產(chǎn)方法是將微生物懸浮液噴霧干燥。此方面的實(shí)例如,Stadhouders,J.等人在Neth.Milk Dairy J.23(1969)182中描述的是將乳酸菌在70℃下噴霧干燥,并結(jié)合使用一種在27℃和真空下的干燥后步驟。顯然這種干燥方法不使用經(jīng)過預(yù)處理,即預(yù)先干燥,的空氣。而是在干燥前向要噴霧的原料中加入一種氫氧化鈣漿液。在噴霧干燥過程中形成乳酸鈣是非常有利的,因?yàn)樗哂休^低的吸濕性。從先有技術(shù)中了解到的其它噴霧干燥方法則是預(yù)先在細(xì)菌懸浮液中加入很多種不同類型的載體物質(zhì),然后進(jìn)行噴霧。此方面的實(shí)例如,SU 724113是將混有干燥奶粉、糖漿和谷氨酸鈉的細(xì)菌懸浮液進(jìn)行噴霧。而SU 1616990是將混有礦物坡縷石的細(xì)菌懸浮液進(jìn)行噴霧干燥。WO-A-88/06181描述的是將混有粘土的細(xì)菌懸浮液噴霧干燥。JP-A-69/67989則描述將懸浮于中性或弱酸性的含有蛋白、羧甲基纖維素、藻酸鹽或藻酸酯、二糖或多糖或多元醇的溶液中的酵母細(xì)胞或細(xì)菌細(xì)胞進(jìn)行噴霧干燥。
迄今為止,從先有技術(shù)中了解的干燥微生物制品,尤其是那些用于食品或飼料生產(chǎn)的制品,至少具有以下缺點(diǎn)中的一種1)其生產(chǎn)方法導(dǎo)致每單位重量干燥原料中的可存活微生物含量非常低,因而在最終的應(yīng)用中必須使用大量的干燥制品;2)即使有可能在復(fù)雜的技術(shù)條件下加以儲存,其儲存穩(wěn)定性也非常低,因而干燥制品必須在幾周內(nèi)就被使用;3)干燥制品具有很高的含塵量,使其加工更加困難;4)機(jī)械穩(wěn)定性非常低,因而將制品與礦物添加劑混合時(shí)會(huì)形成細(xì)碎的磨損物質(zhì),并可觀察到固體制品的分離;5)干燥制品的溶解速率不能令人滿意,因而用于產(chǎn)生食品或飼料的所需微生物學(xué)過程只能緩慢開始,而產(chǎn)生多余微生物的可能性卻成倍增加,這將導(dǎo)致質(zhì)量的巨大損失。
迄今為止,從先有技術(shù)中了解的生產(chǎn)方法,尤其是迄今所描述的噴霧干燥法,同樣至少由于以下理由中的一點(diǎn)而不能令人滿意1)該方法在技術(shù)上過于復(fù)雜;2)干燥制品中的微生物存活率太低;3)干燥制品的含水量過高。
因此,本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的干燥微生物培養(yǎng)物,該微生物培養(yǎng)物基本上不再具有從先有技術(shù)中了解到的上述缺點(diǎn)。特別是要提供與先有技術(shù)相比已得到改進(jìn)的起子培養(yǎng)物。本發(fā)明的該起子培養(yǎng)物尤其能夠使青貯飼料的生產(chǎn)得到改善。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供用于生產(chǎn)干燥微生物培養(yǎng)物的改進(jìn)方法。特別是要提供一種用于對微生物培養(yǎng)物進(jìn)行噴霧干燥的改進(jìn)方法,該方法能夠生產(chǎn)出可存活微生物含量高并且儲存穩(wěn)定性高的干燥制品。
上述的第一個(gè)目的是通過提供一種干燥微生物培養(yǎng)物來加以實(shí)現(xiàn),該微生物培養(yǎng)物至少含有一種與載體結(jié)合形式的微生物物種,其中該培養(yǎng)物以顆粒形式提供,這些顆粒a)具有至少約0.1mm的顆粒大小并且b)經(jīng)過壓縮。
本發(fā)明的顆粒培養(yǎng)物由于其選定的顆粒大小而基本上不合灰塵。含塵量的優(yōu)選范圍以重量計(jì)算約占干燥培養(yǎng)物總重量的0.01-0.05%。這相當(dāng)于由Casella裝置經(jīng)重量分析確定的灰塵指數(shù)約為1-12。
此外,本發(fā)明所述顆粒還具有一種被壓縮的致密結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方法是在其生產(chǎn)中采用一種壓縮步驟,該步驟將在下文做更詳細(xì)的描述,而此前還未見將其用于干燥微生物制品的描述。該工序是將一種通過,例如,噴霧干燥、冷凍干燥或流化床干燥而獲得的通常具有很高含塵量(如灰塵指數(shù)約為25-100)的初級制品(如將在下文描述的可通過本發(fā)明所述不同形式的噴霧干燥法獲得的粉狀濃縮物)進(jìn)行機(jī)械壓縮。
壓縮的實(shí)現(xiàn)可采用,例如,將粉狀初級制品在線性力的作用下于,例如,傳統(tǒng)壓縮裝置中壓制,線性力約為,例如,5-25kN/cm,優(yōu)選的為10-15kN/cm。但初級制品也可被制成片劑,舉例來說,例如可置于傳統(tǒng)制片機(jī)中在約為50-250MPa的壓力作用下制成片劑,優(yōu)選的壓力則約為50-200MPa,如采用約90-160MPa。特別優(yōu)選的壓縮方法則是進(jìn)行壓制。此外,對根據(jù)本發(fā)明而獲得的粉狀濃縮物進(jìn)行壓制的優(yōu)選方法是噴霧干燥法。
令人驚奇的是,所提供的上述類型的微生物培養(yǎng)物,尤其是作為起子培養(yǎng)物時(shí),可導(dǎo)致加工方法的大大簡化,此外還使顆粒的機(jī)械穩(wěn)定性顯著降低,從而使起子培養(yǎng)物制品發(fā)生分離的危險(xiǎn)性大大降低。不同尋常的是,就可存活微生物的數(shù)量而言,還發(fā)現(xiàn)對粉狀初級制品進(jìn)行壓縮基本上不損害產(chǎn)品的質(zhì)量。此外,由于高密度的實(shí)現(xiàn)而使得空氣和水分進(jìn)入本發(fā)明所述干燥制品的可能性顯著降低,這種方式還可實(shí)現(xiàn)儲存穩(wěn)定性的大大提高。此方面的實(shí)例如,實(shí)現(xiàn)了在室溫儲存一年后存活率仍達(dá)到60%以上。到目前為止,還未見此類具有優(yōu)勢的儲存穩(wěn)定性數(shù)據(jù)的描述。
特別地,該壓縮顆??珊斜粔簩?shí)的破碎原料(即通過粉碎并對壓實(shí)制品的壓出物進(jìn)行分級或不進(jìn)行分級而獲得的原料),其直徑約為0.1-2mm,優(yōu)選的為0.3-1.25mm。此處的直徑值是由壓縮顆粒的質(zhì)量分布計(jì)算得出,它相當(dāng)于相同質(zhì)量的球體的直徑。顆粒的邊緣長度約為0.1-2mm,優(yōu)選的為0.1-1.4mm。
此外,還可將壓縮顆粒以任何所需形狀的片劑形式提供,如圓形、多邊形或橢圓形,其直徑約為2-50mm,直徑厚度比約為1:0.1-10:1,優(yōu)選的為1:1-5:1。
根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選設(shè)施方案,干燥微生物培養(yǎng)物可將一種發(fā)泡添加劑作為添加成分包含在內(nèi),如非揮發(fā)性有機(jī)羧酸等酸性成分和CO2形成成分等加氣成分。此類發(fā)泡劑的特別優(yōu)勢在于施加起子培養(yǎng)物后可異常快速地溶解。而起子培養(yǎng)物在其周圍介質(zhì)中的這種快速溶解可確保起子培養(yǎng)物微生物的快速增殖,從而極好地避免了使用起子培養(yǎng)物所要產(chǎn)生的制品的質(zhì)量損失。
優(yōu)選而言,按本發(fā)明所述加以壓縮的干燥培養(yǎng)物至少含有一種基質(zhì),以作為載體來包埋微生物細(xì)胞,同時(shí)含有或不含至少一種其它的細(xì)胞穩(wěn)定劑。
本發(fā)明所述干燥培養(yǎng)物中使用的載體可至少包含一種基體成分,該成分作為助劑通常是在干燥前加入到新增殖的微生物中,這些成分可選自單糖、寡糖和多糖、多元醇、多醚、如CMC或PVP等多聚物以及寡肽和多肽,也可選自諸如奶類、肉類或谷類等自然資源、諸如甜乳粉、粗粒麥麩、蛋白胨、藻酸鹽、無機(jī)化合物等衍生的或混合的物質(zhì),或這些基質(zhì)的混合物。此外還能夠?qū)⒕哂蟹€(wěn)定作用的添加劑與基質(zhì)一同或稍后加入,如α-生育酚或抗壞血酸等抗氧化劑或其混合物。此外也可利用其它物質(zhì)來發(fā)揮穩(wěn)定作用,這些物質(zhì)可選自堿金屬氯化物或堿土金屬氯化物等無機(jī)鹽、堿金屬磷酸緩沖液等無機(jī)或有機(jī)緩沖液、天冬氨酸或谷氨酸等氨基酸或其鹽、檸檬酸等有機(jī)羧酸、TSSO等非揮發(fā)性有機(jī)溶劑,β-胡羅卜素等其它復(fù)合物,及其混合物。
優(yōu)選而言,本發(fā)明所述微生物培養(yǎng)物包含的可存活微生物濃度為108-1012cfu(菌落形成單位)/克干燥培養(yǎng)物。按本發(fā)明生產(chǎn)的粉狀濃縮物所包含的濃度則約為5×108-1×1012,優(yōu)選的約為4×1011-8×1011cfu/g。本發(fā)明所述壓縮培養(yǎng)物約包含1×1011-4×1011,優(yōu)選的約為3×1011cfu/g。用于青貯飼料生產(chǎn)的起子培養(yǎng)物約包含1-7×1010,優(yōu)選的鄉(xiāng)約為3×1010cfu/g。
本方法中的微生物可來源于一種或多種微生物物種。特別優(yōu)選的物種為產(chǎn)乳酸菌,如那些適用于青貯飼料生產(chǎn)的產(chǎn)乳酸菌,舉例來說,如植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)。
就本發(fā)明而言,青貯飼料包括已通過微生物的作用被加以保存的飼料植物產(chǎn)品,如那些來源于青草、苜蓿、稻草、谷物、飼用甜菜、豆科植物、谷類植物,如玉米和小麥,等的飼料植物產(chǎn)品。
令人驚奇的是,本發(fā)明的上述第二個(gè)目的是通過提供一種用于干燥微生物培養(yǎng)物生產(chǎn)的噴霧干燥法來加以實(shí)現(xiàn),該培養(yǎng)物至少包含一種與載體結(jié)合形式的微生物物種,該方法包括a)至少將一種適于形成載體的物質(zhì)溶解或懸浮于至少含有一種微生物物種的流體中,b)將所得混合物置噴霧干燥器中干燥,噴霧干燥時(shí)使用一種被加熱到約80℃以上的經(jīng)處理的干燥氣體,特別的約為90-135℃,優(yōu)選的則約為100-110℃,如約在105℃,并且c)從噴霧干燥器中移去干燥物質(zhì),該干燥物質(zhì)的出口溫度約為40-85℃,特別的則約為45-75℃,優(yōu)選的約為50-65℃,如約在55℃。
下文還將把本發(fā)明的這一噴霧干燥法稱為與載體結(jié)合的噴霧干燥法。優(yōu)選而言,用于干燥的氣體為露點(diǎn)低于+5℃的干燥氣體,特別的則其露點(diǎn)約為-10--50℃,如經(jīng)處理的壓縮空氣或經(jīng)處理的氮?dú)?。舉例來說,露點(diǎn)約為-25℃的壓縮空氣和露點(diǎn)約為-40℃的氮?dú)饩墒褂?。露點(diǎn)為5℃約相當(dāng)于每立方米空氣含5g水。
根據(jù)本發(fā)明的噴霧干燥法優(yōu)選設(shè)施方案,可在后續(xù)的進(jìn)一步處理階段d)中對干燥物質(zhì)進(jìn)行干燥后處理。干燥后處理的溫度約為15-50℃,如約為25-40℃。干燥后處理可在,例如,保護(hù)氣體或真空中進(jìn)行;作為選擇,也可將按照階段c)而獲得的干燥微生物制品與干燥劑均勻混合。
不同尋常的是,本發(fā)明的噴霧干燥法由于其設(shè)計(jì)而能夠在高達(dá)100%的存活率條件下對微生物懸浮液進(jìn)行干燥。由于在噴霧干燥中使用了經(jīng)過處理的氣體和可選的處理后步驟,所以可驚人地產(chǎn)生含水量極低(約為水重量的2-3%)的干燥制品,相當(dāng)于水活度aw為0.03-0.15。這直接導(dǎo)致按本發(fā)明所述加以噴霧干燥并進(jìn)行或不進(jìn)行干燥后處理的微生物培養(yǎng)物在環(huán)境溫度和環(huán)境空氣條件下儲存1年后仍具有高達(dá)60%的存活率。
由于上述的噴霧干燥法可產(chǎn)生驚人的高存活率,所以可存活微生物的含量也非常高。因而所得的噴霧干燥制品也稱為粉狀濃縮物,并且可被進(jìn)一步稀釋以降低可存活細(xì)胞的濃度,這將取決于其應(yīng)用的領(lǐng)域。該粉狀濃縮物特別適合于制備本發(fā)明的上述顆粒狀壓縮培養(yǎng)物。
因此本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)上述的壓縮微生物培養(yǎng)物的方法,該方法包括ⅰ)通過與載體結(jié)合的噴霧干燥法、與載體結(jié)合的凍干法或與載體結(jié)合的流化床干燥法產(chǎn)生微生物培養(yǎng)物的粉狀濃縮物,ⅱ)并將或不將粉狀濃縮物與一種或多種助劑相混合,并且ⅲ)通過壓制或壓片將該混合物壓縮。
優(yōu)選而言,可在進(jìn)一步的處理步驟中將壓縮的混合物破碎,即粉碎,并可利用適當(dāng)網(wǎng)孔寬度的篩選器將其分級以獲得所需大小的壓縮顆粒。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種制備附聚的干燥微生物培養(yǎng)物的方法,該方法包括ⅰ)通過與載體結(jié)合的噴霧干燥法、與載體結(jié)合的凍干法或與載體結(jié)合的流化床干燥法產(chǎn)生微生物培養(yǎng)物的粉狀濃縮物,ⅱ)并將或不將粉狀濃縮物與一種或多種助劑相混合,并且ⅲ)通過附聚作用將該混合物壓縮。
文中“與載體結(jié)合”的含義是在干燥過程中至少存在一種上述類型的基質(zhì)。
根據(jù)上述壓制法或壓片法或附聚法的優(yōu)選設(shè)施方案,可依據(jù)上述噴霧干燥法特別實(shí)施階段ⅰ)。
就本發(fā)明而言,還可將通過上述壓縮法獲得的產(chǎn)物稱為壓縮的或壓制的干燥濃縮物(cfu約為1×1010-1×1011),并可作為,例如,濃縮起子培養(yǎng)物進(jìn)行銷售。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及本發(fā)明所述壓縮的干燥微生物培養(yǎng)物作為起子培養(yǎng)物在食品生產(chǎn)中的應(yīng)用,例如在酸奶油、酪乳、酸奶、酸乳酒、coumis、凝乳酪等奶制品生產(chǎn),發(fā)面酵種、生制香腸的生產(chǎn),以及青貯飼料等飼料的生產(chǎn)。為此可將溶解的或不加溶解的培養(yǎng)物與食品底物或飼料底物混合。如果起子培養(yǎng)物中的細(xì)胞數(shù)過高,則可通過與,例如,石灰,特別是飼用石灰,等惰性固體相混合而將其稀釋。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及利用本發(fā)明所述起子培養(yǎng)物產(chǎn)生的食品和飼料。
在以下章節(jié)中將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述。


圖1以圖表方式顯示由粉狀濃縮物產(chǎn)生按本發(fā)明所述進(jìn)行壓制的顆粒的一種可能方式。
可用微生物從原則上講,本發(fā)明并不局限于特定的微生物培養(yǎng)物。而且該領(lǐng)域的專家都將認(rèn)可,本發(fā)明可應(yīng)用于任何能夠在該說明書詳述的條件下被轉(zhuǎn)變成干燥微生物制品的微生物,尤其是細(xì)菌和酵母??梢罁?jù)本發(fā)明所述加以使用的適當(dāng)微生物類群為產(chǎn)乳酸類菌。詳細(xì)而言,這些細(xì)菌適于進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵,即通過果糖二磷酸途徑將葡萄糖降解為乳酸鹽。該類細(xì)菌的典型代表有乳桿菌屬、鏈球菌屬和片球菌屬??赡苌婕暗娜闂U菌具體實(shí)例有保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、瑞士乳桿菌、兩歧乳桿菌、干酪乳桿菌、乳酸乳桿菌、德氏乳桿菌、嗜熱乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、短乳桿菌和植物乳桿菌。鏈球菌的適當(dāng)實(shí)例有乳酸鏈球菌、乳脂鏈球菌(streptococcus cremoris)、雙乙酰乳鏈球菌、嗜熱鏈球菌、致熱鏈球菌、唾液鏈球菌、糞鏈球菌、屎鏈球菌;而片球菌的適當(dāng)實(shí)例有釀酒小球菌和乳酸片球菌。
微生物發(fā)酵為了實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明,優(yōu)選的是使用新制備的微生物懸浮液。各種微生物的最佳發(fā)酵培養(yǎng)基或發(fā)酵條件可從先有技術(shù)中得知,或能夠由該領(lǐng)域中從事微生物培養(yǎng)的技術(shù)人員僅通過幾次常規(guī)實(shí)驗(yàn)來加以確定。
不過發(fā)酵通常是以這樣一種方式來實(shí)施,即由流體或半固體原代培養(yǎng)物開始(培養(yǎng)物體積約為10-200ml),在無菌條件下將新制備的無菌發(fā)酵介質(zhì)接種,其中原代培養(yǎng)物與培養(yǎng)基的容積比約為1:50-1:200。優(yōu)選的是使用處于對數(shù)生長末期的新增殖的原代培養(yǎng)物。根據(jù)要培養(yǎng)的微生物的不同而將其培養(yǎng)在特定的最佳生長條件下(如溫度和pH)。生長溫度通常約為20-40℃,但是,舉例來說,若要培養(yǎng)嗜熱菌,則可提供明顯更高的溫度。批量的發(fā)酵物需通過,例如,適度的攪拌或通入空氣或氮?dú)舛冀K保持?jǐn)噭?dòng),以防止形成溫度梯度或物質(zhì)梯度,并以該方式來確保生長的連續(xù)。在生長期結(jié)束后(例如由達(dá)到規(guī)定的細(xì)胞密度或某種附加營養(yǎng)物的消耗量來加以測定),即可直接將細(xì)胞懸浮液用于本發(fā)明所述干燥制品的生產(chǎn)。
然而也可將所得的原初細(xì)胞懸浮液濃縮以提高細(xì)計(jì)數(shù)??捎糜谠摲矫娴倪m當(dāng)技術(shù)有,例如,離心、超濾或薄膜蒸發(fā)。但通常用來濃縮細(xì)胞懸浮液的是離心步驟,而優(yōu)選的離心步驟是在較低的溫度下進(jìn)行,即約4-10℃。
為了去除代謝產(chǎn)物等對活性有負(fù)面影響的培養(yǎng)物組分,也可用清洗步驟替代濃縮,或與之結(jié)合,來對新培養(yǎng)的細(xì)胞懸浮液進(jìn)行處理。在這種情況下常采用的方法是,優(yōu)選的約在4-10℃下,先將原初培養(yǎng)肉湯濃縮以產(chǎn)生高細(xì)胞密度的懸浮液,然后將其溶解于適當(dāng)?shù)木彌_液中并稀釋到所需的細(xì)胞密度。如果需要的話,還可將清洗步驟重復(fù)數(shù)次。適于生產(chǎn)本發(fā)明所述干燥制品的微生物培養(yǎng)物中可按照本發(fā)明所述加以使用的固體含量通常約占重量的5-25%,如約占重量的10-20%。
微生物的培養(yǎng)可采用批發(fā)酵或連續(xù)培養(yǎng)方法。
為了進(jìn)一步闡明本項(xiàng)發(fā)明,將在以下章節(jié)中對乳酸菌,尤其是植物乳桿菌,的培養(yǎng)作更詳細(xì)的描述。植物乳桿菌是一種能夠在特別是完整植物體和腐敗植物體上找到的細(xì)菌,它尤其適合于青貯飼料的生產(chǎn)。
適當(dāng)?shù)陌l(fā)酵介質(zhì)中每升介質(zhì)可包含約40-60g葡萄糖、約30-60g酵母提取物及一組常規(guī)性微量元素,如鎂、錳和可選的鐵等。發(fā)酵介質(zhì)的pH約為6-7。發(fā)酵溫度約為33-38℃??赏ㄟ^加入無菌氫氧化鈉溶液使發(fā)酵介質(zhì)的pH保持在所需范圍內(nèi)。當(dāng)不再觀測到葡萄糖消耗或乳酸合成時(shí),生長即完成。
根據(jù)適用于本發(fā)明的乳桿菌發(fā)酵的不同方法,可在生長達(dá)到約80%或90%后將發(fā)酵介質(zhì)的溫度提高到約42-46℃,直至加入的葡萄糖被完全消耗。本發(fā)明發(fā)現(xiàn),以該方式產(chǎn)生的培養(yǎng)物特別是在噴霧干燥中異常穩(wěn)定,其結(jié)果是可實(shí)現(xiàn)很高的存活率。相信對其它可按本發(fā)明使用的微生物也能夠找到類似的不同生長方法。
當(dāng)生長結(jié)束后,使批量發(fā)酵物達(dá)到所需的細(xì)胞密度。如果需要也可清洗細(xì)胞懸浮液,直至其基本不含乳酸鹽。微生物懸浮液中適于本發(fā)明的細(xì)胞計(jì)數(shù)通常約為1×1010-5×1012cfu/g懸浮液。
載體物質(zhì)除了由各自的批量發(fā)酵物遺留的代謝產(chǎn)物等所有固有組分之外,按照本發(fā)明制備的干燥微生物培養(yǎng)物至少含有一種基質(zhì),并且還包含或不含其它穩(wěn)定劑。優(yōu)選而言,這些助劑選自無機(jī)鹽或無機(jī)緩沖液,并至少有一種其它復(fù)合物選自單糖、寡糖和多糖、多元醇、多醚、氨基酸、寡肽和多肽,來源于奶類的復(fù)合物、有機(jī)羧酸、無機(jī)化合物、有機(jī)載體物質(zhì)如粗粒麥麩、藻酸鹽、TSSO、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、CMC(羧甲基纖維素)、α-生育酚、β-胡羅卜素,及其混合物。
適當(dāng)糖類載體成分的實(shí)例有蔗糖、果糖、麥芽糖、右旋糖、乳糖和麥芽糖糊精。適當(dāng)多元醇的一個(gè)實(shí)例為丙三醇。適當(dāng)氨基酸的實(shí)例有谷氨酸、天冬氨酸及其鹽。適當(dāng)肽載體的一個(gè)實(shí)例為蛋白胨。來源于奶類的復(fù)合物的實(shí)例除上述的麥芽糖糊精外還有甜乳粉。適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)羧酸有,例如,檸檬酸、蘋果酸和L抗壞血酸。適當(dāng)?shù)牡V物載體的實(shí)例有蒙脫石和坡縷石。
但本發(fā)明所述干燥微生物制品的優(yōu)選載體是使用上述各類物質(zhì)的混合物。這類混合物優(yōu)選地可含有一種基質(zhì)作為主要成分,如上述糖類成分中的一種或,例如,甜乳粉,同時(shí)可含有或不合少量的至少一種添加成分,如一種緩沖成分(如檸檬酸)或一種抗氧化劑(如L抗壞血酸或α-生育酚)。加入谷氨酸鈉和/或蛋白胨等附加的穩(wěn)定成分也同樣是有益的。
按照慣例,可用于本發(fā)明的載體組合物中所使用的基體成分的量約是其它載體成分的5-30倍。特別適合的載體組合物的實(shí)例有a)甜乳粉/檸檬酸/L抗壞血酸(重量比約為40∶1∶1)。
b)麥芽糖糊精/乳糖/檸檬酸/L抗壞血酸(重量比約為20∶20∶1∶1),同時(shí)每份檸檬酸補(bǔ)加或不補(bǔ)加約1.5份β-胡羅卜素和0.5份α-生育酚。
c)麥芽糖糊精/谷氨酸鈉/L抗壞血酸(重量比約為10∶1.5∶1)。
d)乳糖/葡萄糖/蛋白胨/檸檬酸(重量比約為6∶6∶1.2∶1)。
微生物懸浮液中可加入固體的或溶解形式的本發(fā)明所述載體物質(zhì)。但優(yōu)選的是制備成單載體/多載體的無菌溶液,將其溫度冷卻至4-10℃,再通過溫和攪拌將其與同樣冷卻的微生物懸浮液混合。若要制備均勻的懸浮液,則可繼續(xù)冷卻并將所得混合物攪拌約10分鐘-1小時(shí)。
干燥微生物制品的制備然后可將含有以上述方式加入的載體的微生物懸浮液以多種方式進(jìn)行干燥。適當(dāng)?shù)母稍锓椒ù篌w上包括冷凍干燥法、流化床干燥法及優(yōu)選的噴霧干燥法。就本發(fā)明而言,噴霧干燥法還包括改進(jìn)的噴霧干燥法,如噴霧附聚法或附聚噴霧干燥法。后一方法還被稱為FSD(流化噴霧干燥)法。
用于制備本發(fā)明所述干燥微生物培養(yǎng)物的冷凍干燥法可根據(jù),例如,EP-A-0259739或US-A-3897307中描述的冷凍干燥法進(jìn)行。這些出版物的內(nèi)容在此被完全引入作為參考。
適當(dāng)?shù)牧骰哺稍锓ㄔ?,例如,U.Kessler的論文《Experimentelle Untersuchung und Modellierung derUberlebensrate von Milchsurebakterien bei der thermischenTrocknung》[熱干燥過程中乳酸菌存活率的實(shí)驗(yàn)性研究及建模],Technical University of Munich,1993中有所描述。該出版物的內(nèi)容同樣被完全引入作為參考。對實(shí)施流化床干燥法而言,把要使用的載體物質(zhì),特別是基體成分,引入流化床并以U.Kessler所述的方式將其與微生物懸浮液一同噴霧是十分有益的。
但本發(fā)明最優(yōu)選的干燥方法是噴霧干燥法。迄今了解的所有噴霧干燥技術(shù)基本上都可用于本發(fā)明。要噴霧的原料可采用,例如,同向或反向方式加以干燥;噴霧的實(shí)施可采用單組分或多組分噴嘴或旋轉(zhuǎn)噴霧器的方式。
優(yōu)選而言,本發(fā)明所使用的要噴霧的原料具有約占重量的10-40的固體含量(加入載體后),如約為10-25%。
本發(fā)明所述噴霧干燥法的實(shí)施采用這樣一種方式,即,將溫度約在80℃以上的經(jīng)處理的干燥氣體引入干燥裝置。特別地,入口溫度應(yīng)約為90-135℃。特別優(yōu)選的干燥溫度約為105℃。本發(fā)明把干燥法的速度設(shè)計(jì)成這樣一種方式,即,干燥原料從干燥器排出的溫度約為45-75℃,特別的為50-65℃,優(yōu)選的則約為55℃。
對本發(fā)明的方法而言,使用經(jīng)預(yù)處理的,即低水分的,干燥空氣具有特殊的重要性。優(yōu)選的是使用露點(diǎn)約為-25℃的壓縮空氣。
本發(fā)明所述干燥法的實(shí)施應(yīng)采用這樣一種方式,即干燥原料中具有極低的剩余含水量。優(yōu)選而言,干燥原料中的水活度aw應(yīng)低于0.4。但為了進(jìn)一步提高長期儲存的穩(wěn)定性,本發(fā)明所希望的水活度應(yīng)低于0.15,優(yōu)選的約為0.03-0.1。優(yōu)選的含水率約為重量的2-3%。其最優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)方法是在噴霧干燥步驟之后增加一個(gè)干燥后步驟。為此可在,例如,流化床中對干燥原料進(jìn)行,例如,約15分鐘-20小時(shí)的干燥后處理,其優(yōu)選的溫度約為15-50℃。同樣優(yōu)選的是以處理過的壓縮空氣或處理過的氮?dú)庾鳛楦稍餁怏w。但干燥后處理的實(shí)施也可采用約1-50mm Hg的真空,處理時(shí)間約為15分鐘-20小時(shí),處理溫度約為15-50℃。在這種情況下,優(yōu)選的是利用,例如,槳式攪拌器對干燥原料進(jìn)行攪拌。
另外也可將特定的干燥劑加入由噴霧干燥法所獲得的干燥原料中,以此來替代上述的干燥后物理過程。此類干燥劑自身應(yīng)具有極低的水活度,如aw為0.01或更低。適當(dāng)干燥劑的實(shí)例有無機(jī)鹽如氯化鈣和碳酸鈉等、有機(jī)聚合物如商品名為Kollidion 90F的產(chǎn)品,以及含有二氧化硅的干燥劑如硅膠、沸石和商品名為Tixosil 38、Sipernat 22或Saerosil 200的產(chǎn)品。
本發(fā)明驚奇地發(fā)現(xiàn),盡管干燥溫度相對較高,但本發(fā)明所述干燥制品具有極佳的存活率值,即75%±25%。
可存活微生物的含量約為5×108-1×1012/g干燥物質(zhì)。本發(fā)明還將這些制品稱為粉狀濃縮物。因?yàn)閷€(gè)別的最終應(yīng)用而言,更低的可存活微生物含量也同樣能夠完全滿足要求,因此可在適當(dāng)情況下通過與更多的惰性載體物質(zhì)相混合而將此類粉狀濃縮物調(diào)配至最終的可存活微生物數(shù)量。
壓縮的干燥微生物培養(yǎng)物的制備由上述干燥法獲得的粉狀濃縮物常具有相對較高的含塵量,因而對個(gè)別應(yīng)用領(lǐng)域而言仍不具有令人滿意的可操作性。此外,許多應(yīng)用領(lǐng)域還要求干燥培養(yǎng)物具有較高的機(jī)械穩(wěn)定性。因此有必要通過進(jìn)一步的壓縮步驟來改善上述粉狀濃縮物的這些性質(zhì)。
為了減少本發(fā)明所述粉狀濃縮物的含塵量,可通過傳統(tǒng)方式使其附聚成顆粒,或利用外力將其壓制或壓片。
附聚法是普遍被人們所了解的一種方法,該方法在,例如,Schade,A.和Leuenberger,H.流化床連續(xù)噴霧?;?,Chemie IngenieurTechnik(1992)64(1992)1016;Uhlemann,H.,濕式制粒法結(jié)合多室流化床干燥法制備藥物顆粒,Chemie Ingenieur Technik 62(1990),822;Rosch,M.和Probst R.,在流化床中粒化,Verfahrenstechnik(1975),9,59中均有所描述。
本發(fā)明的附聚法可使用一種攪拌器。為此,可將上述粉狀濃縮物加入攪拌器并噴灑進(jìn)油、水或一種糖類、聚合物或其它添加劑的水溶液或醇溶液,以使粉狀濃縮物附聚。
此外,本發(fā)明的附聚法可在流化床中進(jìn)行。在這種情況下,可通過氣體輸送使粉狀濃縮物渦旋,并用一種糖類、聚合物或其它添加劑的水溶液或醇溶液進(jìn)行噴灑,以使其產(chǎn)生附聚。用于此目的的適當(dāng)方法在,例如,WO-A-88/06181、U.Kessler的論文(出處)以及K.Fuchs的ZFL 45(1994)31中均有所描述。上述出版物的公開內(nèi)容在此均引入作為參考。
由附聚作用產(chǎn)生的顆?;⑸锱囵B(yǎng)物具有約0.1-4mm的顆粒大小,特別的則約為0.3-2.5mm。
但根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明,特別優(yōu)選的干燥微生物培養(yǎng)物制品是以特別高度壓縮的顆粒形式提供。其實(shí)施可通過傳統(tǒng)壓片機(jī)進(jìn)行壓片或使用配有兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)輥輪的傳統(tǒng)壓制裝置。
要對按照本發(fā)明所獲得的粉狀濃縮物進(jìn)行壓縮,通常是將一種或多種助劑或添加劑加入其中,以改變終產(chǎn)物的可加工性或其特性。
要改善粉狀濃縮物的流動(dòng)性,優(yōu)選的是加入一種易流動(dòng)制劑。適當(dāng)易流動(dòng)制劑的實(shí)例有經(jīng)過噴霧干燥的二氧化硅粉末,如商品名為Sipernat 50的產(chǎn)品。此外,要提高本發(fā)明所述固體制劑的儲存穩(wěn)定性,可加入L抗壞血酸等傳統(tǒng)抗氧化劑。而且也可額外加入上述類型的干燥劑。
如果在施加本發(fā)明所述培養(yǎng)物后進(jìn)行測量,會(huì)發(fā)現(xiàn)該培養(yǎng)物的作用有顯著提高,它可導(dǎo)致顆粒結(jié)構(gòu)的快速解體,從而使微生物快速釋放。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的可能原因之一是因?yàn)榧尤肓艘姿苄猿煞郑瑥亩涌炝祟w粒結(jié)構(gòu)的解體速度。適當(dāng)?shù)膹?fù)合物有,例如,聚乙二醇,如商品名為Pluriol E的產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一特別優(yōu)選的固體制劑可包含稱作發(fā)泡添加劑的成分。它可以是一種可釋放氣體的成分,尤其是一種CO2源,如堿土金屬的碳酸氫鹽,優(yōu)選的則是碳酸氫鈉或碳酸氫銨;也可以是一種酸性成分,優(yōu)選的則選自檸檬酸、抗壞血酸或蘋果酸。該發(fā)泡添加劑在存在水分的情況下可導(dǎo)致氣體的自發(fā)產(chǎn)生,使顆粒結(jié)構(gòu)解體并使微生物細(xì)胞快速釋放。
當(dāng)特別要制備高度壓縮、壓制或壓片的微生物培養(yǎng)物時(shí),建議加入壓制助劑或壓片助劑。因?yàn)楸景l(fā)明驚人地發(fā)現(xiàn),加入這些壓制助劑可降低壓制過程中作用于微生物的壓力,從而顯著提高微生物的存活率。適當(dāng)壓制助劑的實(shí)例有微晶纖維素、糖類及其混合物。微晶纖維素的具體實(shí)例有能夠以Avicel、Arbocel和Vivaur的商品名購得的產(chǎn)品。適當(dāng)糖類的實(shí)例有麥芽糖、麥芽糖糊精和乳糖制品。其商品名為Granulac、Tablettose或FloLac。適當(dāng)纖維素/糖類混合物的實(shí)例為商品Cellactose。另一適當(dāng)?shù)膲浩鷦┦鞘褂肞VP的粒狀乳糖制品,其商品名為Ludipreβ。
其它適當(dāng)?shù)奶砑觿┯芯垡叶?Mw為100-10,000),它對埋入基體的細(xì)胞有一種穩(wěn)定作用。
附圖1顯示按照本項(xiàng)發(fā)明對粉狀濃縮物作進(jìn)一步的加工以產(chǎn)生本發(fā)明所述壓制品的流程圖。粉狀濃縮物PK(在攪拌器M1中與助劑或添加劑ZU混合,由此進(jìn)入為壓制機(jī)A1供料的容器B1。離開壓制機(jī)的帶狀產(chǎn)品于研磨機(jī)Z1和Z2中進(jìn)行預(yù)粉碎和精粉碎,并在篩選器F1中將產(chǎn)品PR從顆粒尺寸小于0.3mm的粉塵組分中分離。粉塵組分則作為循環(huán)原料R輸送到攪拌器M1中。將顆粒尺寸為0.3mm或更大,如0.3-1.5mm,的產(chǎn)品PR輸送到包裝站,或可進(jìn)行進(jìn)一步的加工,如涂覆處理。
優(yōu)選的是添加涂覆處理以防止水分進(jìn)入干燥制品,適當(dāng)?shù)耐扛膊牧嫌?,例如,PVP的醇溶液,特別是以商品名Kollidon VA64購得的PVP產(chǎn)品。另一可使用的涂覆系統(tǒng)是蟲膠與Kollidon 25或30的混合物,其中補(bǔ)加有二氧化鈦動(dòng)物脂,并且同樣以醇溶液形式提供。
為了在需要的情況下進(jìn)一步減少細(xì)胞計(jì)數(shù),可將由該方式獲得的涂覆或未涂覆產(chǎn)品與,例如,石灰或其它適當(dāng)?shù)牡V物添加劑相混合。
實(shí)施例在以下實(shí)例中使用的分析方法a)細(xì)胞計(jì)數(shù)測定細(xì)胞計(jì)數(shù)是以傳統(tǒng)方式通過0.9%濃度的無菌NaCl溶液作一系列稀釋然后平板接種到MRS瓊脂(Difco Laboratories)來加以測定。在37℃保溫48小時(shí)后測定集落形成單位(cfu)的數(shù)量。只對含有30到最多300個(gè)集落的平板進(jìn)行評定。通常每期評定3個(gè)平板,并取平均值。
通過計(jì)算測定樣品的特定細(xì)胞計(jì)數(shù),將每克樣品的細(xì)胞計(jì)數(shù)除以相應(yīng)的樣品干物質(zhì)含量。
b)干燥時(shí)的存活率測定由干燥前樣品的特定細(xì)胞計(jì)數(shù)除以干燥后的特定細(xì)胞計(jì)數(shù)計(jì)算出干燥過程中的存活率。并始終以百分?jǐn)?shù)來表示。
c)儲存穩(wěn)定性測定為測定干燥樣品的儲存穩(wěn)定性,可在干燥后立即(day0)測定干燥樣品的特定細(xì)胞計(jì)數(shù)。室溫(21℃±2℃)下將干細(xì)胞物質(zhì)置于不透明的密封容器中保存較長一段時(shí)間。每隔一定時(shí)間(dayN)重新測定特定細(xì)胞計(jì)數(shù)。由dayN特定細(xì)胞計(jì)數(shù)/day0特定細(xì)胞計(jì)數(shù)的比值計(jì)算出儲存穩(wěn)定性。
舉例來說,如果干燥后的特定細(xì)胞計(jì)數(shù)為5×1011cfu/g干燥物質(zhì),而儲存8周后為4×1011cfu/g干燥物質(zhì),則儲存穩(wěn)定性為初始值的80%。
d)含水量測量Mettler的濕度電子測定儀HR73過程將約2g的粉末分配到儀器的測量計(jì)上。測量采用105℃的干燥溫度直至恒重(關(guān)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)50秒鐘內(nèi)重量損失的最大值為1mg)。
e)水活度測量瑞士蘇黎世Rotronic AG的濕度器DT產(chǎn)品置于樣品架中,并放在自動(dòng)調(diào)溫至25℃的計(jì)量槽中。關(guān)上計(jì)量槽并平衡20分鐘,然后讀出儀器的測量值。
f)DSC測量以確定玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度TgMettler的TA4000儀器樣品重量約為15mg,加熱速率20℃/分鐘,測量過程中向樣品沖氮?dú)饬鳌?br> DSC=差示掃描量熱法微生物培養(yǎng)物實(shí)例實(shí)例K110升規(guī)模的批發(fā)酵將10升含有以下成分的發(fā)酵介質(zhì)置于14升的發(fā)酵罐中,并在121℃下滅菌30分鐘水合葡萄糖 550.0g50%酵母提取物懸浮液750.0g(用磷酸調(diào)至pH4.5)吐溫80 10.0gMgSO4·7H2O5.0gMnSO4.1H2O 0.5g滅菌后于37℃下用25%濃度的無菌氫氧化鈉溶液將介質(zhì)調(diào)至pH5.8,并用溫和的無菌氮?dú)饬鞲采w介質(zhì)。發(fā)酵罐150rpm進(jìn)行攪拌。
然后用100ml植物乳桿菌(BASF菌株LU 3244)預(yù)培養(yǎng)物對發(fā)酵罐接種,該預(yù)培養(yǎng)物已預(yù)先于37℃下在MRS營養(yǎng)培養(yǎng)基(DifcoLaboratories)中生長了16小時(shí)。利用25%濃度的氫氧化鈉溶液將培養(yǎng)物的pH持續(xù)保持在6.2。
發(fā)酵過程的進(jìn)行伴隨著氫氧化鈉溶液的消耗。一旦不再消耗氫氧化鈉溶液時(shí)(總消耗量為890g),即排出所有的發(fā)酵肉湯并于8℃下離心。將生物物質(zhì)重懸于約600g的上清液中,并用上清液精確補(bǔ)加至1000g。利用紅外線干燥天平測定干物質(zhì)含量(105℃至恒重)。該懸浮液的固體含量為15%。
實(shí)例K2200升規(guī)模的批發(fā)酵將180升含有以下成分的發(fā)酵介質(zhì)置于200升的發(fā)酵罐中,并在121℃下滅菌30分鐘水合葡萄糖 11kg50%酵母提取物懸浮液15kg吐溫80200gMgSO4·7H2O 200gMnSO4·1H2O10g滅菌后于37℃下用25%濃度的無菌氫氧化鈉溶液將介質(zhì)調(diào)至pH5.8,并用溫和的無菌氮?dú)饬鞲采w介質(zhì)。
然后用2000ml植物乳桿菌(3244)預(yù)培養(yǎng)物對發(fā)酵罐接種,該預(yù)培養(yǎng)物已預(yù)先于30℃下在MRS營養(yǎng)培養(yǎng)基中生長了24小時(shí)。利用25%濃度的氫氧化鈉溶液持續(xù)控制培養(yǎng)物的pH。
發(fā)酵過程的進(jìn)行伴隨著氫氧化鈉溶液的消耗。共計(jì)消耗了16.43kg的25%濃度氫氧化鈉。一旦氫氧化鈉溶液不再消耗時(shí),即排出所有的發(fā)酵肉湯并于8℃下用連續(xù)分離器收集。離心后收集的生物物質(zhì)重量為20kg,并且該懸浮液的固體含量為12.3%。懸浮液的細(xì)胞計(jì)數(shù)為1.04×1011cfu/g懸浮液。特定細(xì)胞計(jì)數(shù)為8.45×1011cfu/g干物質(zhì)(TS)。
實(shí)例K3使用溫度休克的批發(fā)酵以類似于實(shí)例的方式進(jìn)行發(fā)酵。當(dāng)氫氧化鈉消耗量相當(dāng)于預(yù)期值的90%時(shí),將發(fā)酵罐的溫度增加至44℃,并保持到所有加入的糖類均被消耗。然后按實(shí)例K2收集細(xì)胞。該發(fā)酵肉湯的細(xì)胞計(jì)數(shù)為1.8×1011cfu/g,固體含量為21.17%。這相當(dāng)于特定細(xì)胞計(jì)數(shù)為8.5×1011cfu/g TS。
實(shí)例K4連續(xù)發(fā)酵將10升含有以下成分的發(fā)酵介質(zhì)加到14升的發(fā)酵罐中,并在121℃下滅菌30分鐘(生產(chǎn)用發(fā)酵罐)水合葡萄糖 400.0g50%酵母提取物懸浮液500.0g(用磷酸調(diào)至pH4.5)KH2PO430.0g一水合檸檬酸 21.g吐溫8010.0gMgSO4.7H2O 5.0gMnSO4·1H2O1.7g(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O 0.4g將2000升相同的介質(zhì)加入到總體積為3000升的第二個(gè)發(fā)酵罐中(儲存用發(fā)酵罐),并滅菌。將兩個(gè)發(fā)酵罐用一種可滅菌的管線相連。利用自動(dòng)控制系統(tǒng)每小時(shí)將3升新介質(zhì)經(jīng)一種置于天平上的中間容器泵入到生產(chǎn)用發(fā)酵罐中。生產(chǎn)用發(fā)酵罐的溫度控制在37℃。用25%濃度的NaOH將pH控制在5.8。發(fā)酵罐150rpm進(jìn)行攪拌,并以0.1VVM充加氮?dú)狻?br> 通過第二個(gè)泵每小時(shí)連續(xù)取出3升介質(zhì),并收集在預(yù)冷至0-4℃的不銹鋼收集容器中。利用比濁法測定的生物量濃度為3.5g/l。在初始生長期后的各個(gè)時(shí)間點(diǎn),生產(chǎn)用發(fā)酵罐的排出物中的葡萄糖濃度均為0g/l。發(fā)酵肉湯的細(xì)胞計(jì)數(shù)為1.48×1010cfu/g肉湯。發(fā)酵肉湯的干物質(zhì)含量為6.89%,相當(dāng)于217g TS。特定細(xì)胞計(jì)數(shù)為2.15×1011cfu/g TS。
實(shí)例K5帶有清洗步驟以去除乳酸鈉的細(xì)胞收集于8℃下用商品化的分離器連續(xù)收集72升由實(shí)例K4排出的發(fā)酵物。獲得了約7kg的細(xì)胞懸浮液。將含有40升去離子水、450g NaCl和136g KH2PO4的清洗液加入其中。用25%濃度的氫氧化鈉溶液預(yù)先將清洗液的pH調(diào)至7.0。再分離約50升的重懸細(xì)胞。獲得了3160g已清洗細(xì)胞的濃縮懸浮液。該懸浮液的固體含量為9.97%。細(xì)胞計(jì)數(shù)為2.49×1011cfu/g懸浮液。特定細(xì)胞計(jì)數(shù)為2.5×1012cfu/g TS。
該清洗細(xì)胞的懸浮液基本上不含乳酸鈉。通過比濁法測定的生物量濃度為80g/l。
利用噴霧干燥法制備本發(fā)明的粉狀濃縮物的實(shí)例以下章節(jié)所描述的用于制備本發(fā)明所述粉狀濃縮物的噴霧干燥實(shí)驗(yàn)是在丹麥哥本哈根Niro公司生產(chǎn)的Niro Minor型實(shí)驗(yàn)室噴霧干燥器中進(jìn)行。以同向方式用預(yù)處理的熱壓縮空氣經(jīng)由雙組分噴嘴將待噴霧的細(xì)菌懸浮液噴灑到干燥塔設(shè)備中,用旋流分離器將干燥制品與空氣分離并收集。
實(shí)例S1制備助劑溶液時(shí),可將200ml去離子水(完全去除礦物質(zhì)的水)加熱至60℃。將150g甜乳粉、7.5 NaCl、3.8g KH2PO4、3.8g檸檬酸和3.8g L抗壞血酸溶于其中,用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7,并補(bǔ)加去離子水使總質(zhì)量達(dá)400g。將該溶液冷卻至5℃。
將200ml已清洗,即基本不合乳酸鈉,的濃縮酵素(以類似于實(shí)例K5的方式制備)(固體含量(S.C.)為12.7%)置于5℃的冰浴中,邊攪拌邊加入400g預(yù)冷至5℃的助劑溶液。在冰浴冷卻的情況下再用磁力攪拌器以500rpm將濃縮酵素與助劑的混合物繼續(xù)攪拌30分鐘。然后以噴霧干燥方式(使用Niro Minor儀器)將混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱顫饪s物A,其分離是在旋流分離器中進(jìn)行。在該過程中,用于計(jì)量混合物的容器被冷卻至4℃,入口溫度為105-110℃,出口溫度為53.5-55.5℃。對濃縮酵素與助劑的混合物進(jìn)行噴霧使用的是雙組分噴嘴和4巴的處理空氣(露點(diǎn)為-25℃)。
室溫下在使用氮?dú)?露點(diǎn)=-40℃)的流化床中將粉狀濃縮物A進(jìn)一步干燥2小時(shí),得到粉狀濃縮物B。
特性待噴霧混合物35% S.C.,2.84×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A水活度aw=0.135
粉狀濃縮物B水活度aw=0.076,含水量3.4%,DSC測量出的Tg:54,1.98×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為70%)粉狀濃縮物B的儲存研究室溫下儲存在密閉于環(huán)境空氣中的容器內(nèi)的cfu計(jì)數(shù)30天后為2.0×1011cfu/g干物質(zhì)(100%)實(shí)例S2制備助劑溶液時(shí),可將200ml去離子水加熱至70℃。將75g麥芽糖糊精(Glucidex IT6,Roquette)、75g乳糖、7.5gNaCl、3.8gKH2PO4、3.8g檸檬酸和3.8g L抗壞血酸溶于其中,用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7,并補(bǔ)加去離子水使總質(zhì)量達(dá)400g。將該溶液冷卻至5℃。
5℃下邊攪拌邊將200ml已清洗,即基本不含乳酸鈉,的濃縮酵素(16.5% S.C.;其制備類似于實(shí)例K5)與400g冷卻至5℃的助劑溶液相混合。在冰浴冷卻的情況下用磁力攪拌器以250rpm將混合物攪拌30分鐘。然后加入101ml按EP-A-0479066由25%吐溫80、5%β-胡羅卜素和2%α-生育酚制備的溶解混合物,并在冰浴冷卻的情況下繼續(xù)攪拌10分鐘。然后如實(shí)例S1所述以噴霧干燥法將該混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱顫饪s物A(入口溫度為105℃,出口溫度為54-55℃)。該粉狀濃縮物A不作進(jìn)一步干燥。
特性待噴霧混合物29% S.C.,3.84×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A水活度aw=0.065含水量2.8%,DSC測量出的Tg:61℃,2.22×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為58%)粉狀濃縮物A的儲存研究室溫下儲存在密閉于環(huán)境空氣中的容器內(nèi)的cfu計(jì)數(shù)30天后為1.9×1011cfu/g干物質(zhì)(86%)實(shí)例S3
將400ml未清洗,即含有乳酸鈉,的濃縮酵素(其制備類似于實(shí)例K4)(14.3% S.C.)置于5℃的冰浴中。邊用磁力攪拌器以700rpm對冷卻的濃縮酵素進(jìn)行攪拌,邊加入57.2g Glucidex IT6、8.6gL抗壞血酸和5.7%的谷氨酸鈉固體。用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7。在約3℃的冰浴進(jìn)行冷卻的情況下再用磁力攪拌器以500rpm將濃縮酵素與助劑的混合物繼續(xù)攪拌30分鐘。然后如實(shí)例S1所述以噴霧干燥法將該混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱顫饪s物A(入口溫度為105℃;出口溫度為54.5-55.5℃)。
室溫下在使用氮?dú)獾牧骰仓袑⒎蹱顫饪s物A進(jìn)一步干燥2小時(shí),得到粉狀濃縮物B。
特性待噴霧混合物27% F.G.,4.65×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A水活度aw=0.197粉狀濃縮物B水活度aw=0.072,含水量3.8%,DSC測量出的Tg:52℃,4.64×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為100%)粉狀濃縮物B的儲存研究室溫下儲存在密閉于環(huán)境空氣中的容器內(nèi)的cfu計(jì)數(shù)28天后為4.1×1011cfu/g干物質(zhì)(88%)實(shí)例S4將215ml已清洗,即基本不含乳酸鈉,的濃縮酵素(其制備類似于實(shí)例K5)(14.5% S.C.)置于5℃的冰浴中。然后邊用磁力攪拌器以700rpm對冷卻的濃縮酵素進(jìn)行攪拌,邊加入31.2g GlucidexIT6、4.7g抗壞血酸和3.1%的谷氨酸鈉固體。用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7。在冰浴冷卻的情況下用磁力攪拌器以500rpm將濃縮酵素與助劑的混合物繼續(xù)攪拌30分鐘。然后如實(shí)例S1所述以噴霧干燥法將該混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱顫饪s物A(入口溫度為105℃;出口溫度為54.5-55.5℃)。
室溫下在使用氮?dú)獾牧骰仓袑⒃摲蹱顫饪s物進(jìn)一步干燥2小時(shí),得到粉狀濃縮物B。
特性待噴霧混合物28% F.G.,8.76×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物B水活度aw=0.044,含水量3.8%,DSC測量出的Tg:48℃,7.17×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為82%)粉狀濃縮物B的儲存研究室溫下儲存在密閉于環(huán)境空氣中的容器內(nèi)的cfu計(jì)數(shù)27天后為3.7×1011cfu/g干物質(zhì)(52%)實(shí)例S5制備助劑溶液1時(shí),可加入40ml去離子水,并將33.3g乳糖和6.3g蛋白胨溶于其中,在混合物中補(bǔ)加去離子水使總質(zhì)量達(dá)到83g,并用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7。制備助劑溶液2時(shí),可加入40ml去離子水,并將33.3g一水合葡萄糖和5.4g檸檬酸溶于其中,在混合物中補(bǔ)加去離子水使總質(zhì)量達(dá)到83g,并用40%濃度的NaOH水溶液調(diào)pH值至7。將溶液1和溶液2冷卻至5℃。
在約4℃的冰浴中將200ml已清洗,即基本不含乳酸鈉,的濃縮酵素(其制備類似于實(shí)例K5)(12.7% S.C.)與83g冷卻的助劑溶液1混合。在冰浴冷卻的情況下將該混合物繼續(xù)攪拌30分鐘。然后邊攪拌邊加入83g冷卻的助劑溶液2,并在冰浴冷卻的情況下繼續(xù)攪拌30分鐘。然后如實(shí)例S1所述以噴霧干燥法將該混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱顫饪s物A(入口溫度為105℃;出口溫度為55℃)。
室溫下在使用氮?dú)獾牧骰仓袑⒎蹱顫饪s物A進(jìn)一步干燥2小時(shí),得到粉狀濃縮物B。
特性待噴霧混合物29% F.G.,7.30×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物B水活度aw=0.139,含水量3.7%,DSC測量出的Tg:45℃,5.06×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為69%)
粉狀濃縮物B的儲存研究室溫下儲存在密閉于環(huán)境空氣中的容器內(nèi)的cfu計(jì)數(shù)21天后為4.8×1011cfu/g干物質(zhì)(95%)實(shí)例S6以類似于實(shí)例S3的方式制備待噴霧混合物,但此處使用不同的濃縮酵素實(shí)例S6a用冷卻至4℃的酵素批發(fā)酵40分鐘,至發(fā)酵結(jié)束。
按實(shí)例S1以噴霧干燥法獲得的粉狀濃縮物A(入口溫度為107-111℃;出口溫度為58-61℃)不作進(jìn)一步干燥。
特性待噴霧混合物3.68×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A 0.76×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為21%)實(shí)例S6b用加熱至44℃的酵素進(jìn)行批發(fā)酵,至發(fā)酵結(jié)束。在該實(shí)例中將待噴霧混合物分份。第一例實(shí)驗(yàn)與實(shí)例S1-S5及S6a相同,將儲存容器恒溫于4℃。第二例實(shí)驗(yàn)則將儲存容器恒溫于20℃。
按實(shí)例S1以噴霧干燥法獲得的粉狀濃縮物A(入口溫度為103-110℃;出口溫度為59-61℃)不作干燥后處理。
使用4℃容器時(shí)的特性待噴霧混合物3.53×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A 2.36×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為67%)使用20℃容器時(shí)的特性待噴霧混合物3.53×1011cfu/g干物質(zhì)粉狀濃縮物A 1.48×1011cfu/g干物質(zhì)(相當(dāng)于干燥過程中的存活率為42%)配方實(shí)例按下文規(guī)定的配方制備本發(fā)明所述粉狀濃縮物的干燥混合物,并進(jìn)行加工以形成壓縮的起子培養(yǎng)物制品
除特別說明外,使用的分離劑均為亮氨酸,使用的易流動(dòng)劑(Flieβhilfsmittel)均為Sipernat 50S(噴霧干燥的二氧化硅)。
先將制品的各成分相互混合。為此可使用,例如,犁狀混合器(Ldige的L20型)。將以該方式獲得的干燥混合物置壓制機(jī)中壓縮。為此可使用,例如,一種能夠施加14kN/cm2壓力的實(shí)驗(yàn)室壓制機(jī)(如Bepex的L200型實(shí)驗(yàn)室壓制機(jī))。然后將離開壓制機(jī)的帶狀產(chǎn)品于粉碎成顆粒尺寸≤1.25mm。對粗制顆粒進(jìn)行篩選,以分離出顆粒尺寸≤0.3mm的精細(xì)顆粒??捎梦锏漠a(chǎn)量約為所用原料的50-60%。
實(shí)例F1制備發(fā)泡的濃縮制品以用作青貯飼料的起子培養(yǎng)物制品A粉狀濃縮物(實(shí)例S2的)200.0g無水檸檬酸 95.0gNaHCO395.0gPEG(Mw<400) 8.0g易流動(dòng)劑 2.0g制品B粉狀濃縮物(實(shí)例S2的)100.0g粉狀抗壞血酸 47.5gNaHCO347.5gPEG(Mw<400) 4.0g易流動(dòng)劑 1.0g制品C粉狀濃縮物(實(shí)例S2的)100.0g蘋果酸 47.5gNaHCO347.5gPEG(Mw<400) 4.0g易流動(dòng)劑 1.0g
制品D粉狀濃縮物(實(shí)例S2的)100.0g沸石A(Wessalith P) 20.0g粉狀抗壞血酸37.0gNaHCO336.8g分離劑 3.0g易流動(dòng)劑3.0g實(shí)例F2無發(fā)泡添加劑的速溶濃縮混合物的制備粉狀濃縮物(實(shí)例S2的)100.0g水溶性表面活性劑 90.0g分離劑7.0g易流動(dòng)劑 3.0g實(shí)例F3壓縮混合物的制備粉狀濃縮物(實(shí)例S5的)100.0g壓制助劑1)90.0g分離劑7.0g易流動(dòng)劑 3.0g1)選自Avicel PH102、Vivapur 105、FlowLac、Maltex 20、Cellactose或其混合物實(shí)例F4穩(wěn)定的壓縮混合物的制備粉狀濃縮物(實(shí)例S5的)100.0g壓制助劑 50.0g穩(wěn)定劑參照表Ⅰ分離劑 7.0g易流動(dòng)劑 3.0g
表Ⅰ
1)在所有情況下均為L抗壞血酸
權(quán)利要求
1.一種干燥微生物培養(yǎng)物,該微生物培養(yǎng)物至少含有一種與載體結(jié)合形式的微生物物種,其中該培養(yǎng)物以顆粒形式提供,這些顆粒a)具有至少約0.1mm的顆粒大小并且b)經(jīng)過壓縮。
2.權(quán)利要求1的一種微生物培養(yǎng)物,其中該壓縮顆粒含有被壓實(shí)的破碎原料,其直徑約為0.1-2mm。
3.權(quán)利要求1的一種微生物培養(yǎng)物,其中該壓縮顆粒含有直徑約為2-50mm的片劑,其直徑厚度比約為1∶0.1-10∶1。
4.以上權(quán)利要求之一的微生物培養(yǎng)物,其中該培養(yǎng)物含有一種發(fā)泡添加劑作為附加成分。
5.以上權(quán)利要求之一的微生物培養(yǎng)物,其中該培養(yǎng)物至少含有一種基質(zhì),以作為載體來包埋微生物細(xì)胞,同時(shí)含有或不含至少一種其它的細(xì)胞穩(wěn)定劑。
6.以上權(quán)利要求之一的微生物培養(yǎng)物,其中該培養(yǎng)物至少含有一種約108-1012cfu/g的微生物物種。
7.以上權(quán)利要求之一的微生物培養(yǎng)物,其中該培養(yǎng)物至少含有一種產(chǎn)乳酸菌物種。
8.權(quán)利要求7的微生物培養(yǎng)物,其中的細(xì)菌物種選自乳桿菌屬。
9.一種方法,用于產(chǎn)生至少含有一種與載體結(jié)合形式的微生物物種的干燥微生物培養(yǎng)物,該方法包括a)至少將一種適于形成載體的物質(zhì)溶解或懸浮于至少含有一種微生物物種的流體中,b)將所得混合物置噴霧干燥器中干燥,噴霧干燥時(shí)使用一種被加熱到約80℃以上的經(jīng)處理的干燥氣體,并且c)從噴霧干燥器中移去干燥物質(zhì),該干燥物質(zhì)的出口溫度約為45-75℃。
10.權(quán)利要求9的一種方法,其中階段b)使用的干燥氣體具有低于約+5℃的露點(diǎn)。
11.權(quán)利要求9或10的一種方法,其中的干燥物質(zhì)可在附加階段d)中于約為15-50℃的溫度下在保護(hù)氣體或真空中并/或至少加入一種干燥劑來作進(jìn)一步的干燥。
12.權(quán)利要求9-11之一的一種方法,其中所獲得的作為干燥物質(zhì)的粉狀濃縮物具有約5×108-1×1012cfu/g的可存活微生物含量。
13.一種方法,用于產(chǎn)生權(quán)利要求1-8之一的干燥微生物培養(yǎng)物,該方法包括ⅰ)通過與載體結(jié)合的噴霧干燥法、與載體結(jié)合的凍干法或與載體結(jié)合的流化床干燥法產(chǎn)生微生物培養(yǎng)物的粉狀濃縮物,ⅱ)并將或不將粉狀濃縮物與一種或多種助劑相混合,并且ⅲ)將該混合物壓制或壓片。
14.權(quán)利要求13的方法,其中階段ⅲ)的壓制粉狀濃縮物為分級或不分級的破碎形式。
15.一種方法,用于制備附聚的干燥微生物培養(yǎng)物,該方法包括ⅰ)通過與載體結(jié)合的噴霧干燥法、與載體結(jié)合的凍干法或與載體結(jié)合的流化床干燥法制備微生物培養(yǎng)物的粉狀濃縮物,ⅱ)并將或不將粉狀濃縮物與一種或多種助劑相混合,并且ⅲ)使該混合物附聚。
16.權(quán)利要求13或15的方法,其中的噴霧干燥法是按照權(quán)利要求9-12之一加以實(shí)施。
17.權(quán)利要求1-8之一的微生物培養(yǎng)物或通過權(quán)利要求9-16之一制備的微生物培養(yǎng)物在作為食品和飼料的起子培養(yǎng)物方面的應(yīng)用。
18.一種可利用權(quán)利要求1-8之一的微生物培養(yǎng)物或通過權(quán)利要求9-16之一制備的微生物培養(yǎng)物而獲得的食品或飼料。
全文摘要
涉及至少含有一種與載體結(jié)合形式的微生物物質(zhì)的干燥微生物培養(yǎng)物,其提供形式為a)具有至少約0.1mm的顆粒大小,并且b)經(jīng)過壓縮的顆粒;并且還涉及制備干燥微生物培養(yǎng)物的方法及其在食品和飼料制備方面的應(yīng)用。
文檔編號A23L1/03GK1308669SQ99808193
公開日2001年8月15日 申請日期1999年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者F·倫格, B·科珀, U·布雷克爾, R·海恩茲, H·P·哈茲, U·埃德爾斯博格, B·凱斯勒爾, T·凱勒 申請人:Basf公司
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