食叶草基生物膜促进剂及其制备方法

本发明涉及生物膜促进剂，尤其涉及一种食叶草基生物膜促进剂，以及该食叶草基生物膜促进剂的制备。

背景技术：

1、生物膜是指细菌生物被膜(bacterial biofilm,bf)，是由附着于惰性或者活性实体表面的细菌细胞和包裹着细菌的由细菌自身所分泌的含水聚合性基质所组成的结构性细菌群落，包括细菌细胞、胞外聚合物和其他颗粒物的水合混合物。细菌生物膜的细胞之间可以通过群体感应进行化学物质交流，从而调节营养物质的获取和转运、细胞之间的杂交以及细胞的运动和代谢产物的生成。

2、随着微生物工业的日益发展，人们开始关注细菌生物膜的形成情况，一般生物膜形成数量越多，菌体代谢产物的表达和稳定性越好。目前通常采用营造物理或化学逆境环境(即通过驯化)的方式达到微生物生物膜大量表达的目的，但逆境环境形成因素往往在增殖初期对菌体自身产生不良影响。因此进行生物膜形成与表达的促进研究，对于微生物发酵工业的发展具有积极作用。目前大量研究表明二价铁离子和三价铁离子对于微生物的增殖、抑制都有作用，由此铁离子在微生物增殖与代谢产物表达方面确实存在影响，而如何影响不仅与铁离子化合价间存在直接关联，还跟铁离子体系、剂量等其它因素均相关，针对不同化合价铁离子组合能否协同调节、促进细菌生物膜形成的研究尚未见报道。

技术实现思路

1、通过对现有生物膜促进的研究与分析，本发明创新性地将食叶草用于生物膜促进剂的制备，提供了一种食叶草基生物膜促进剂，有效利用食叶草中丰富铁元素，确保微生物维持良好生理状态的前提下，能够持续快速高表达生物膜，富集代谢产生的生物活性成分，优化发酵结果。

2、本发明的食叶草基生物膜促进剂，主要由食叶草粉与山梨醇酐单月桂酸酯(司盘20)溶液、碘化钾溶液混合后，经挤压膨化粉碎再加水搅拌后水浴处理得到。

3、食叶草，于2021年纳入新食品原料，其铁元素含量丰富，但是由于受植物铁化合价单一和游离困难等问题限制，相关食叶草铁产品的开发目前属于空白。本发明以食叶草为主要原料，通过向食叶草粉中加入司盘20并进行挤压膨化粉碎处理，促使铁离子溶出，同时利用挤压膨化提高微生物对糖类物质的利用率，在此基础上再加入碘化钾调节二价、三价铁离子维持在适宜的比例，由此获得的食叶草基生物膜促进剂，以微生物基础营养铁元素的调节作为突破点，促进细菌生物膜的生成，确保微生物维持良好生理状态，并在持续快速高表达生物膜的同时调节菌体代谢，提高有益物的产出，富集代谢产生的生物活性成分，实现绿色高效生物膜促进剂的开发与应用，提高食叶草精深加工产品的附加值。

4、作为对上述技术方案的限定，所述生物膜促进剂包括组分a和组分b，所述组分a为水浴处理后抽滤得到的沉淀，干燥后用于制作发酵底物；组分b为水浴处理后抽滤得到的滤液，加入到接种后的发酵底物中，用于发酵。

5、食叶草处理后的沉淀和滤液具有不同用途，沉淀作为发酵底物，可以利用食叶草中丰富的蛋白质等营养素；滤液中主要包含高浓度且不同化合价的铁离子，利用不同价铁离子组合对发酵发挥调节作用。上清和沉淀同时使用，体现了食叶草资源充分利用的目的。

6、作为对上述技术方案的限定，所述山梨醇酐单月桂酸酯溶液的质量浓度为2±1％，加入量与食叶草粉的配比为100～200ml:2000g。

7、作为对上述技术方案的限定，所述碘化钾溶液的质量浓度为10±2％，加入量与食叶草粉的配比为250～350ml:2000g。

8、作为对上述技术方案的限定，加水搅拌转速为60±10rpm/min，时间为15±5min。

9、作为对上述技术方案的限定，水浴处理温度为60±5℃，时间为30±10min。

10、作为对上述技术方案的限定，挤压膨化粉碎处理的条件为，膨化压力4～7mpa、温度150～200℃；粉碎转速6000～12000rpm/min、细度<400μm。

11、进一步限定司盘20、碘化钾溶液的浓度与用量，加水搅拌、水浴处理及挤压膨化粉碎等处理条件，以获得更具应用价值的食叶草基生物膜促进剂。

12、同时，本发明还提供了如上所述食叶草基生物膜促进剂的制备方法，即向2000g食叶草粉中，喷洒2±1％山梨醇酐单月桂酸酯溶液100～200ml、加入10±2％碘化钾溶液250～350ml混合均匀，挤压膨化粉碎后加入蒸馏水45～55l，60±10rpm/min搅拌15±5min，60±5℃水浴30±10min，抽滤后分别收集沉淀与滤液，得到食叶草基生物膜促进剂的组分a和b。

13、作为对上述技术方案的限定，将组分a在70±10℃干燥3h，与豆粕按质量比1:1混合均匀、灭菌制成发酵底物，在发酵底物中接种菌液，然后将灭菌后的组分b加入已接种的发酵底物中，混合搅拌均匀，于35±2℃厌氧发酵。

14、作为对上述技术方案的限定，发酵底物中接种的菌液包括酿酒酵母菌液、戊糖片球菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液，各菌液的菌浓度均为1×108～1×109cfu/ml，各菌液接种量均为1±0.1ml:10g。

15、确定食叶草基生物膜促进剂的具体制备条件，用于混合菌生物膜的表达体系。混合菌液选择饲料发酵工业常用的复合菌种，一般包括酿酒酵母、戊糖片球菌和枯草芽孢杆菌这三类菌，能够使饲料原料转化为集微生物菌体蛋白、生物活性小肽类氨基酸、微生物活性益生菌、复合酶制剂为一体的生物发酵饲料，通过本发明的生物膜促进剂提高发酵菌液的稳定性和活性，进而提高生物发酵饲料天然产物富集的优势。

16、本发明获得的食叶草基生物膜促进剂，利用从食叶草溶出的经过特定调配的二价、三价铁离子体系和其它营养，用于菌种发酵，可以调节微生物的基础营养铁元素环境和菌体代谢，促进发酵过程细菌生物膜的持续高量表达，确保微生物维持良好生理状态，富集代谢产生的生物活性成分，实现绿色高效生物膜促进剂的开发与应用。

技术特征：

1.一种食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：所述生物膜促进剂主要由食叶草粉与山梨醇酐单月桂酸酯溶液、碘化钾溶液混合后，经挤压膨化粉碎再加水搅拌后水浴处理得到。

2.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：所述生物膜促进剂包括组分a和组分b，所述组分a为水浴处理后抽滤得到的沉淀，干燥后用于制作发酵底物；组分b为水浴处理后抽滤得到的滤液，加入到接种后的发酵底物中，用于发酵。

3.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：所述山梨醇酐单月桂酸酯溶液的质量浓度为2±1％，加入量与食叶草粉的配比为100～200ml:2000g。

4.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：所述碘化钾溶液的质量浓度为10±2％，加入量与食叶草粉的配比为250～350ml:2000g。

5.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：加水搅拌转速为60±10rpm/min，时间为15±5min。

6.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：水浴处理温度为60±5℃，时间为30±10min。

7.根据权利要求1所述的食叶草基生物膜促进剂，其特征在于：挤压膨化粉碎处理的条件为，膨化压力4～7mpa、温度150～200℃；粉碎转速6000～12000rpm/min、细度<400μm。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述食叶草基生物膜促进剂的制备方法，其特征在于：向2000g食叶草粉中，喷洒2±1％山梨醇酐单月桂酸酯溶液100～200ml、加入10±2％碘化钾溶液250～350ml混合均匀，挤压膨化粉碎后加入蒸馏水45～55l，60±10rpm/min搅拌15±5min，60±5℃水浴30±10min，抽滤后分别收集沉淀与滤液，得到食叶草基生物膜促进剂的组分a和b。

9.根据权利要求8所述食叶草基生物膜促进剂的制备方法，其特征在于：将组分a在70±2℃干燥3h，与豆粕按质量比1:1混合均匀、灭菌制成发酵底物，在发酵底物中接种菌液，然后将灭菌后的组分b加入到已接种的发酵底物中，混合搅拌均匀，于35±2℃厌氧发酵。

10.根据权利要求8所述食叶草基生物膜促进剂的制备方法，其特征在于：发酵底物中接种的菌液包括酿酒酵母菌液、戊糖片球菌菌液和枯草芽孢杆菌菌液，各菌液的菌浓度均为1×108～1×109cfu/ml，各菌液接种量均为1±0.1ml:10g。

技术总结
本发明公开了一种食叶草基生物膜促进剂，主要由食叶草粉与山梨醇酐单月桂酸酯溶液(司盘20)、碘化钾溶液混合后，经挤压膨化粉碎再加水搅拌后水浴处理得到。该生物膜促进剂利用从食叶草溶出的经过特定调配的二价、三价铁离子体系和其它营养，用于菌种发酵，可以调节微生物的基础营养铁元素和细胞代谢，促进发酵过程细菌生物膜的持续高量表达，确保微生物维持良好生理状态，富集代谢产生的生物活性成分，实现绿色高效生物膜促进剂的开发与应用。

技术研发人员：韩雪,史可,李研东,赵云英,张苗,叶超
受保护的技术使用者：河北科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15