乳酸菌的高密度培养及酸奶冻干发酵剂的研究

摘要

随着我国发酵乳制品工业的迅猛发展，积极研究并大力开发高效浓缩型酸奶冻干发酵剂，对推动我国酸奶发酵剂的生产水平，提高国产发酵剂的竞争力，具有重要的意义。本文对优良乳酸菌发酵菌种进行了分离选育以及优化搭配；研究了乳酸菌的增殖培养、细胞分离浓缩、真空冷冻干燥等工艺技术；优化筛选出了高效的乳酸菌增菌培养基及冻干保护剂；制备出高效的酸奶冻干发酵剂，并对其在乳中的发酵活力以及贮藏稳定性进行了检测。 从国外优质商品化发酵剂中分离出2株嗜热链球菌(Streptococcusthermophillus)和2株嗜酸乳杆菌(Lactobacillusacidophilus)，通过对菌种在乳中的发酵性能及其混合搭配比例的研究，筛选出发酵性能较优的1株嗜热链球菌-S800和1株嗜酸乳杆菌-L621，并确定了二者在乳中混合发酵的最佳接种比例为2:1。 对L621和S800的增菌培养基的氮源、碳源、果蔬汁以及其他营养因子进行了单因素筛选和正交优化实验，经过研究确定了两菌的增菌培养基配方，L621的增菌培养基为：0.5％乳糖、3％蛋白胨、30％胡萝卜汁、30％平菇汁、1％牛肉膏、1％酵母粉、0.3％磷酸氢二钾、1mL/L吐温80，在此配方条件下，L621经37℃静置培养18h后菌数达到3.72×109cfu/mL；S800的增菌培养基配方为：0.5％乳糖、3％大豆蛋白胨、30％番茄汁、30％平菇汁、1％牛肉膏、1％酵母粉、0.5％磷酸氢二钾、0.3％乙酸钠，在此配方条件下，S800经37℃静置培养18h后菌数达到1.04×109cfu/mL。 利用全自动发酵罐对乳酸菌的培养分别进行了温度、pn以及补料的优化实验，实验结果表明，L621的最佳生长温度为37℃，最佳恒定生长pH值为5.5，以3％的速度流加10％乳糖和20％酵母膏的混合补料，经过12h培养，最高菌数达到6.21×109cfu/mL；S800的最佳生长温度为42℃，最佳恒定生长pH值为6.0，以3％的速度流加10％乳糖和20％酵母膏的混合补料，经过12h培养，最高菌数达到3.29×109cfu、mL。 通过研究不同离心时间和离心转数对乳酸菌离心收得率的影响，确定了离心收集菌体的最佳离心条件，L621的最佳离心条件为：6000r/min离心10min，离心收得率为95.8％；S800的最佳离心条件为：6000r/min离心20min，离心收得率为93.5％。 研究了样品的冻干厚度和以脱脂乳为基础保护剂的浓度对乳酸菌冻干存活率的影响，确定了其最佳的样品冻干厚度为0.5cm(对应样品体积为2mL)，脱脂乳的最适浓度为10％；通过对不同保护因子的单因素筛选，选择了海藻糖和甘氨酸作为复合冻干保护剂的成分，经过正交优化，确定了复合冻干保护剂的组成为：10％脱脂乳，3％海藻糖和2％甘氨酸。当样品冻干厚度为0.5cm(对应样品体积为2mL)，经过此复合保护剂的冻干保护，L621的冻干存活率为77.01％，冻干菌粉的活菌数为2.31×1010cfu/g；S800的冻干存活率为83.67％，冻干菌粉的活菌数为1.26×1010cfu/g。 冻干发酵剂在常压4℃下保藏3个月中，其活菌数以及发酵活力都无明显变化，表现出比较稳定的贮藏性能。球菌杆菌冻干菌粉按质量比4:1(菌数比约2:1)的量发酵脱脂乳，在42℃下经过4小时20分钟能凝乳，凝乳时pH为4.8左右，凝乳酸度约为80°T，而且感官风味俱佳，具有酸奶直投式发酵剂的开发潜力。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词(Abbreviation)

声明

1前言

1.1酸奶发酵剂的概述

1.1.1酸奶的发展史

1.1.2酸奶发酵剂的发展历史及现状

1.1.3酸奶发酵剂的种类及特点

1.2酸奶发酵剂的微生物学

1.2.1乳制品发酵菌种的主要种类

1.2.2乳酸菌在发酵乳中的作用

1.3影响高效冻干发酵剂的制备的主要因素

1.3.1优良菌种的选育

1.3.2菌种的增殖培养

1.3.3菌体浓缩收集

1.3.4真空冷冻干燥过程

1.4酸奶发酵剂的国内外应用现状

1.5研究的目的及意义

2材料与方法

2.1材料

2.1.1菌种

2.1.2主要药品和试剂

2.1.3主要仪器及设备

2.1.4培养基

2.1.5检测项目

2.2实验方法及技术路线

2.2.1优良菌种的分离鉴定

2.2.2乳酸菌的增菌培养基的优化

2.2.3利用3L全自动发酵罐优化培养条件

2.2.4乳酸菌的离心收集工艺的研究

2.2.5乳酸菌的冷冻干燥工艺的优化及冻干保护剂的筛选

2.2.6冻干产品的发酵活力及贮藏稳定性

3结果与分析

3.1优良菌种的获得及鉴定

3.1.1菌种的分离鉴定

3.1.2菌株的最优搭配及组合比例的研究

3.1.3最佳菌种组合的发酵特性研究

3.2乳酸菌的增菌培养基的优化

3.2.1乳酸菌的基础增菌培养基的筛选

3.2.2优化增菌培养基的确定

3.3利用全自动发酵罐的优化培养条件

3.3.1不同温度对乳酸菌生长的影响

3.3.2不同恒定pH对乳酸菌生长的影响

3.3.3添加补料对乳酸菌生长的影响

3.4乳酸菌的离心收集工艺的研究

3.5乳酸菌的冷冻干燥工艺的优化及冻干保护剂的筛选

3.5.1基础保护剂浓度及冻干厚度的筛选

3.5.2复合冻干保护剂的单因素筛选

3.5.3复合冻干保护剂的优化

3.5.4将L621复合冻干保护剂对S800冻干效果进行验证

3.5.5冻干产品的发酵活力及贮藏稳定性

4讨论

4.1优良菌株的选育及搭配

4.2乳酸菌增殖培养基的优化

4.3利用全自动发酵罐的优化培养条件

4.4乳酸菌菌体的离心收集

4.5乳酸菌的冻干保藏

5结论

参考文献

致谢

附录硕士期间发表论文