植物乳杆菌的固定化及其在酸乳发酵中的应用研究

摘要

植物乳杆菌是一种能改善宿主肠道内的微生态平衡，有利于宿主健康的生理细菌，常被应用于食品生产中的各种乳制品中。目前，益生菌应用存在的主要问题是在胃肠液中存活率低、产品贮存稳定性差等问题。
　　微生物固定化技术可以在一定程度上改善益生菌的稳定性。纳米纤维膜具有较高的孔隙率和比表面积，作为载体材料可促进细胞粘附、分化和增殖。醋酸纤维素(Cellulose acetate，CA)价格低廉，来源广，无毒害，可生物降解。在本工作中，采用醋酸纤维素纳米纤维膜作为植物乳杆菌的固定化载体材料，研究不同固定化条件对植物乳杆菌固定效果的影响规律，采用真空冷冻干燥技术制备固定化植物乳杆菌的冻干菌粉，考察固定化植物乳杆菌的消化道耐受特性，并分析固定化植物乳杆菌冻干菌粉在酸奶发酵中的应用前景。研究内容和结果如下:
　　1、以醋酸纤维素纳米纤维膜(Cellulose acetate nanofibers，NCA)为载体材料固定化植物乳杆菌，利用超声处理固定化的菌体，考察植物乳杆菌的固定化效果。优化的超声条件为:100W、10 min，此时载体上的菌体脱落较为充分，最高可达1.01×1012 CFU/g。通过活菌计数、称重法和扫描电镜观察确定最佳固定化条件为:固定化时间为18h，接种量为1％，添加载体数量为3张，此时醋酸纤维素纳米纤维膜固定的活菌数为1.69×1012 CFU/g。为了进一步确定载体上固定的活菌数，对超声法、酶解法以及两种联合的方法进行对比，进一步确定最大固定化活菌量为2.72×1012 CFU/g。
　　2、通过预试验及单因素试验筛选出3种在真空冷冻干燥过程影响较大的保护剂及最佳保护浓度范围，通过响应面分析确定最佳冻干保护剂配方为11.63％脱脂乳粉，10.11％海藻糖，8.12％抗坏血酸。用此配方冷冻干燥固定化植物乳杆菌，可使菌体存活率达到83.67％。
　　3、对固定化植物乳杆菌冻干粉、游离植物乳杆菌冻干粉以及未干燥的固定化植物乳杆菌进行抗逆性分析，考察不同样品在pH2.5，3.5，4.5人工胃液和pH6.8人工肠液中的活菌数和存活率。结果表明:植物乳杆菌的固定化时间越长，其在胃肠液中耐受性越好;固定化植物乳杆菌冻干菌粉在胃肠液中具有缓释性能，消化3h后的活菌数不降反升，可增加0.2～0.34 log(CFU/g)。
　　4、将固定化植物乳杆菌冻干菌粉和游离植物乳杆菌冻干菌粉作为直投式发酵剂发酵牛奶，制备酸奶。结果表明:固定化植物乳杆菌冻干菌粉在发酵过程中产酸能力更强，到发酵终点可缩短4h，且在低温条件下贮存21 d的活菌数高出游离植物乳杆菌菌粉发酵酸乳约2 log(CFU/g)。用固定化植物乳杆菌进行循环发酵酸奶，发现发酵6次后，其pH、滴定酸度和活菌数均保持稳定水平。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 益生菌概述

1．1．1 益生菌的概念、分类及选择条件

1．1．2 益生菌的生理功能

1．1．3 植物乳杆菌

1．2 微生物固定化技术

1．2．1 微生物固定化技术概述

1．2．2 微生物的固定化方法

1．2．3 微生物固定化载体的选择

1．3 微生物固定化在食品工业中的应用

1．3．1 提高生产效率

1．3．2 增加稳定性

1．3．3 用于连续发酵

1．4 研究目的和意义

1．5 研究内容

第二章 植物乳杆菌固定化培养的条件优化

2．1 引言

2．2 原料与设备

2．2．1 菌种

2．2．2 培养基

2．2．3 主要原料与试剂

2．2．4 主要仪器与设备

2．3 实验方法

2．3．1 植物乳杆菌生长曲线和酸度变化

2．3．2 NCA固定化植物乳杆菌

2．3．3 固定化植物乳杆菌的扫描电镜观察

2．3．5 培养时间对NCA固定化的影响

2．3．6 接种量对固定化的影响

2．3．7 NCA载体质量对固定化的影响

2．3．8 固定后培养基的循环利用

2．3．9 三种活菌定量方法比较

2．4 实验结果与分析

2．4．1 植物乳杆菌的生长曲线及酸度变化

2．4．2 NCA的扫描电镜图

2．4．2 超声条件的确定

2．4．3 培养时间对NCA固定化的影响

2．4．4 接种量对固定化的影响

2．4．5 NCA质量对活菌数的影响

2．4．6 循环利用次数

2．4．7 三种方法活菌定量比较

2．5 本章小结

第三章 固定化植物乳杆菌真空冷冻干燥保护剂配方优化

3．1 引言

3．2 实验材料

3．2．1 菌种来源

3．2．2 培养基

3．2．3 主要原料与试剂

3．3 实验方案

3．4 实验方法

3．4．1 保护剂的制备

3．4．2 真空冷冻干燥

3．4．3 冻干样品的复水处理

3．4．4 测定方法

3．4．5 预实验

3．4．6 单因素试验

3．5 结果与分析

3．5．1 预试验及单因素试验结果

3．5．2 保护剂条件的响应面优化分析

3．5．3 响应因子的水平优化

3．5．4 试验验证及最佳保护剂条件的确定

3．6 本章小结

第四章 固定化植物乳杆菌的稳定性研究

4．1 前言

4．2 材料与方法

4．2．4 主要仪器与设备

4．2．5 主要溶液的配置

4．3 实验方法

4．3．1 植物乳杆菌冻干粉制备

4．3．2 人工胃液耐受性试验

4．3．3 人工肠液耐受性试验

4．3．4 贮藏稳定性试验

4．4 实验结果与分析

4．4．1 人工胃液耐受性试验结果

4．4．2 人工肠液耐受性试验结果

4．4．3 贮藏稳定性试验结果

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 材料与仪器设备

5．2．1 菌种

5．2．2 培养基

5．2．3 主要原料与试剂

5．3．1 发酵乳的制备

5．3．2 固定化植物乳杆菌与游离植物乳杆菌发酵酸乳性能比较

5．3．3 发酵酸乳货架期内的稳定

5．3．4 NCA固定化植物乳杆菌循环发酵

5．4 结果与讨论

5．4．1 固定化植物乳杆菌、游离植物乳杆菌发酵结果的比较

5．4．2 发酵酸乳货架期内的稳定性

5．4．3 NCA固定化植物乳杆菌循环发酵

5．5 本章小结

全文总结

参考文献

声明