一种嗜热链球菌的培养基及其应用

本发明属于微生物，具体涉及一种嗜热链球菌的培养基及其应用。

背景技术：

1、嗜热链球菌是一种重要的工业乳酸菌，呈卵圆形，成对或成长链出现，无运动性，革兰氏阳性菌，兼性厌氧，最适生长温度约42～45℃，对高温具有较强的耐受性。该菌株主要进行同型乳酸发酵，能够快速分解乳糖生成乳酸，降低发酵体系的ph值，促进牛奶凝固形成凝胶结构；代谢产生乙醛、双乙酰等风味物质，赋予酸奶特有的香气。因其高效酸化能力和稳定的发酵特性，嗜热链球菌常作为酸奶发酵的启动菌株，可有效缩短发酵时间并稳定产品质地。基于上述优良的发酵性能，嗜热链球菌已被广泛应用于乳品发酵、益生菌制剂及功能性食品开发等领域。

2、在酸奶发酵体系中，嗜热链球菌与德氏乳杆菌保加利亚亚种构成经典的核心菌株组合，二者通过精密的互作机制实现协同发酵效应。嗜热链球菌通过高效代谢乳糖，快速生成乳酸、co2及甲酸盐等代谢产物，显著降低发酵体系的ph值，为德氏乳杆菌保加利亚亚种的生长营造适宜的酸性环境；德氏乳杆菌保加利亚亚种则通过高效水解酪蛋白，生成多种游离氨基酸与生物活性肽，这些物质可被嗜热链球菌高效利用，进而促进其增殖及代谢效能。基于此，德氏乳杆菌保加利亚亚种常可被用作嗜热链球菌培养中的辅助菌株，以提供其生长所必需的氨基酸和小分子肽类营养物质。

3、目前，嗜热链球菌培养通常采用m17肉汤培养基。m17肉汤培养基能够较好地支持嗜热链球菌的生长，但该培养基成分复杂、成本昂贵，难以满足工业化大规模生产对经济性和可持续性的要求。因此，开发低成本、高效益的嗜热链球菌工业化培养基具有重要的经济价值和应用前景。

4、乳清是生乳和/或乳制品经凝乳酶凝乳或酸化凝乳等方式生产干酪、酪蛋白或其他类似产品时，将凝乳块分离后而得到的液体。乳清是乳品工业（尤其是奶酪制作过程）中的主要副产物，产量巨大。据统计，每生产1kg干酪约产生9kg乳清。乳清中富含乳糖、乳清蛋白、矿物质及多种生长因子，具备作为微生物发酵基质的营养潜力。然而，大量乳清未被有效利用而直接排放，不仅造成资源浪费，还带来严重的环境污染问题。因此，将乳清作为嗜热链球菌的发酵基质，既可实现乳清废弃物的资源化利用，又可降低发酵生产成本，符合绿色制造和可持续发展的产业需求。

5、现有技术未有使用乳清作为嗜热链球菌培养的主要成分的相关报道。

技术实现思路

1、本发明的首要目的在于提供一种嗜热链球菌的培养基，以解决现有技术中嗜热链球菌培养基成本高、乳清废弃物资源浪费的技术问题。本发明提供的培养基制作简单、原料易得且成本低，使用本发明培养基培养的嗜热链球菌经真空冷冻干燥可获得高活菌数菌粉，乳清培养上清液可作为兼具风味与营养的发酵乳清饮料。

2、本发明的另一目的在于提供一种嗜热链球菌的制备方法。

3、本发明的再一目的在于提供一种功能性饮料。

4、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

5、一种嗜热链球菌的培养基，是以乳清为唯一或主要营养，具体组成如组成（1）或组成（2）所示；

6、（1）组成为奶酪乳清粉3.5～10.5g/l，用乙酸钠调节ph为6.0～6.7，溶剂为水；

7、（2）使用乳酸菌发酵脱脂乳粉培养基得到的上清液，ph为6.0～6.7。

8、组成（1）中：

9、所述的奶酪乳清粉在所述的培养基中的浓度优选为6～8g/l；更优选为7g/l。

10、所述的乙酸钠优选为无水乙酸钠。

11、所述的无水乙酸钠在所述的培养基中的浓度优选为5～15g/l；更优选为 9～11g/l；最优选为10g/l。

12、所述的水包括去离子水、纯化水。

13、组成（2）中：

14、所述的上清液优选通过如下步骤得到：将乳酸菌接种于脱脂乳粉培养基中，于35～40℃发酵6～12h，离心，得到上清液；更优选通过如下步骤得到：将乳酸菌接种于脱脂乳粉培养基中，于36～38℃发酵8～10h，离心，得到上清液。

15、所述的乳酸菌优选为德氏乳杆菌；更优选为德氏乳杆菌保加利亚亚种；最优选为德氏乳杆菌保加利亚亚种llfmx5，于2024年11月18日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为gdmcc no:65491。

16、所述的脱脂乳粉培养基的组成为：脱脂乳粉20～50g/l，溶剂为水；优选为：脱脂乳粉40g/l，溶剂为水。

17、所述的脱脂乳粉优选为脱脂牛乳粉。

18、所述的接种的量优选为体积百分比1～5%；更优选为2～3%。

19、所述的离心的条件优选为2000～4000rpm离心10～20min；更优选为3000rpm离心15min。

20、所述的ph优选为使用氢氧化钠调节得到；更优选使用浓度为1mol/l的氢氧化钠溶液调节得到。

21、所述的嗜热链球菌优选为嗜热链球菌llf17x1，于2024年11月18日保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为gdmcc no:65490。

22、上述嗜热链球菌的培养基在制备嗜热链球菌中的应用。

23、一种嗜热链球菌的制备方法，包括如下步骤：将嗜热链球菌接种于除菌的上述嗜热链球菌的培养基中，于40～45℃培养；固液分离，固体为嗜热链球菌菌体，液体为功能性饮料。

24、上述嗜热链球菌的制备方法，还包括如下步骤：将嗜热链球菌菌体清洗后，冷冻干燥，得到嗜热链球菌冻干粉。

25、所述的接种的量优选为体积百分比1～5%；更优选为2～3%。

26、所述的除菌的方式优选为灭菌。

27、所述的灭菌的条件优选为：65℃水浴保温30min，巴氏灭菌处理。

28、所述的培养的时间优选为5～10h；更优选为6～9h。

29、所述的固液分离的方式优选为离心。

30、所述的离心的条件优选为2000～4000rpm离心10～20min；更优选为3000rpm离心15min。

31、所述的清洗的溶剂优选为0.85～0.90%（w/v）的氯化钠溶液。

32、所述的冷冻干燥的条件优选为-80℃预冻后，真空冷冻干燥。

33、所述的真空冷冻干燥的条件优选为温度-60～-55℃，真空度6～8pa。

34、所述的真空冷冻干燥的时间优选为至少16h；更优选为20～30h；最优选为24h。

35、一种功能性饮料，通过上述制备方法得到。

36、本发明公开了以下技术效果：

37、（1）本发明提供的乳清培养基制作简单、原料易获得且成本低，利用乳清副产物替代昂贵的m17培养基，显著降低了嗜热链球菌的培养成本。

38、（2）使用乳清培养基培养嗜热链球菌，可显著延长菌株的稳定期（在奶酪乳清培养基中稳定期达6h，在新鲜乳清培养基中稳定期长达12h），有利于工业化生产中的发酵工艺控制。

39、（3）使用乳清培养基培养嗜热链球菌，经真空冷冻干燥后可获得高活菌数菌粉，奶酪乳清培养基达11.11 lg (cfu/g)，新鲜乳清培养基达10.09 lg (cfu/g)。

40、（4）通过非靶向代谢组学分析发现，培养上清液中富含具有抗氧化活性的二肽pro-his、具有ace抑制潜力的val-pro-gln、具有dpp-iv抑制潜力的phe-pro-ile等特征功能肽段，以及5'-胞苷酸（cmp） 等天然呈味核苷酸，兼具功能活性与优良风味潜质，具有作为功能性乳清发酵饮料的开发价值。

41、本发明的创新点：

42、（1）本发明以奶酪乳清粉和无水乙酸钠的配方实现嗜热链球菌的高效培养。培养基成分极简，成本较m17肉汤培养基大幅降低。

43、（2）本发明以德氏乳杆菌保加利亚亚种发酵脱脂乳上清液（经naoh中和）作为嗜热链球菌的天然培养基，利用菌株间的代谢互作关系，实现循环利用模式。

44、（3）本发明的发酵乳清上清液无需调配，兼具功能活性与优良风味，可直接作为功能性乳清饮料，或作为食品配料用于功能性食品的开发。