浓缩乳酸菌发酵剂冷冻干燥介质的选择

2023-03-15 来源：步旅网

第26卷　第4期　　　　　　　中　国　乳　品　工　业

1998年　8月

Vol126,No14　Aug.,1998

　CHINADAIRYINDUSTRY

浓缩乳酸菌发酵剂冷冻干燥介质的选择

TheSelectionofFreeze-driedMediumforConcentratedLactic

AcidBacteriaStarterCulture

QiaoFadongNanQingxianLanFengying(中国农业大学・北京100094)乔发东南庆贤兰风英

(ChinaAgriculturalUniversity)摘　要　试验采用冷冻乳酸菌悬浮液的方法选择出理想的冷冻介质,其组成为:脱脂乳、蔗糖、麦芽糖、蛋白胨、酵母浸出物、Vc、甘油和谷氨酸钠。保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌分别悬浮在该介质中进行冷冻干燥(4Pa,-35℃,28h),其冷冻干燥存活率分别是70.4%和89.7%,明显抑制了冷冻干燥过程对乳酸菌造成的损伤作用。关键词　乳酸菌　发酵剂　冷冻干燥介质

Abstract　Thecryogenicmediumsconsistingofskimmedmilk,sucrose,maltose,peptone,yeastextract,Vc,glucerineandsodiumglutamateweredeterminedbyfreezingsuspensionoflacticacidbacteria.Lacto2bacillusbulgaricusandstreptococcusthermophillussuspendedinthecryogenicmediumwereLyophilizedat4Pa,-35℃for28hoursandtheirlyophilizingSurvivalrateswere70.4%and89.7%respectively.Thelossoflacticacidbacteriabylyophilizationwasobviouslydecreasedbyusingthesecryogenicmediums.Keywords　lacticacidbacteria　starterculture　cryogenicdriedmedium

1　引　言

真空冷冻干燥技术应用于食品工业,适合于热敏性及易氧化性物质的干燥。被干燥的物料保持原有的形状,复水后易恢复原有的特性,利用该方法制备的乳酸菌干燥制品具有便于贮藏、携带和运输,复水性好等许多优点。但是,要制备出含活菌数高,复水后活力强的高效浓缩型乳酸菌发酵剂的粉状制品,必须降低冷冻干燥过程对乳酸菌细胞膜的损伤。据报道,将乳酸菌培养液直接进行冷冻干燥,其存活率仅有10%～30%左右,若将乳酸菌细胞悬浮于适宜的介质中进行冷冻干燥,乳酸菌的存活率可达到70%以上。因此本试验研究的主要目标是选择出适宜于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌进行冷冻干燥的介质,降低冷冻干燥过程中细胞的

收稿日期:1996-12-09

损伤,加快我国浓缩乳酸菌发酵剂的研究、生产和应用进程。

2　材料与方法

2.1　材　料

嗜热链球菌(中国农业大学食品科学系食品微生物实验室提供);保加利亚乳杆菌(中国农业大学实验乳品厂提供);脱脂奶粉(由北京市卡夫食品有限公司提供);培养基为MRS液体与琼脂;抗冷冻化合物。2.2　仪器与设备

TGL-16C台式高速离心机(6×10ml,最高

转速12000r/min);LGC-IC医用冷冻干燥机(上海医用分析仪器厂);辅助仪器与设备等。

　　　　　　　　　　　　　中　国　乳　品　工　业　　　　　　　　第26卷第4期14

2.3　试验方法

3.2　冷冻介质的抗冻效果试验

工艺流程

乳酸菌生长培养基→灭菌→冷却→接种→培养→离心分离→加冷冻介质→冷冻干燥→检验→免装

检测项目　活菌计数;酸度测定(滴定法)。试验数据的统计分析　在方差分析基础上,用最小显著极差法进行多重比较,比较结果用标记字母法。

由表1试验结果可知,处理(17)的冷冻介质组合是对保加利亚乳杆菌的脱脂乳培养液进行冷冻试验选择获得的。为了检验该组冷冻介质对乳酸菌抗冷冻效果的稳定性,用改良MRS液体培养基分别培养保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌,分别将其培养液与等体积的冷冻介质混合,进行冷冻试验,同时将其培养液进行离心分离,收集菌体细胞与冷冻介质混匀,进行离心冷冻试验,试验结果见表2。

表2　菌种冷冻后的存活率(n=3)

菌种保加利亚乳杆菌嗜热链球菌冷冻试验离心冷冻试验

3　结果与分析

3.1　乳酸菌抗冷冻介质的选择

保加利亚乳杆菌在10%的复原脱脂乳中培养至凝固状态(接种量2%,42℃、13h),然后与等体积同配比的无菌抗冷冻介质溶液混合均匀,分装)。于小瓶中在冰箱中进行冷冻贮藏(-18～-20℃试验组(%)对照组(%)试验组(%)对照组(%)

28.788.2

14.247.87

76.891.33

6.520.57

　　由表2可看出,保加利亚乳杆菌冷冻试验的菌种存活率为28.7%,而离心冷冻试验的菌种存活率为76.8%。这一现象说明选择的冷冻介质对保加利亚乳杆菌有良好的保护作用,而改良MRS培养液内部的成分和保加利亚乳杆菌的代谢产物以及它们形成的物质是影响保加利亚乳杆菌冷冻存活率的主要原因,离心冷冻试验由于将培养基成分和代谢产物分离出去,所以达到了较高的存活率。

嗜热链球菌的试验结果表明:冷冻和离心冷冻试验的结果没有明显的差别,说明嗜热链球菌对冷冻的抗性强,对改良MRS液体培养基内部成分的负作用不敏感,或许生长培养基内部的成分对嗜热链球菌的冷冻过程没有损害作用。另外,从两菌种的对照组试验结果可看出,乳酸菌在不用冷冻介质时,细菌在冷冻过程中的损伤率是很高的。3.3　乳酸菌冷冻干燥试验与成品发酵性能测定3.3.1　乳酸菌冷冻干燥试验

贮藏2～3天后,取出在40℃水浴中化冻后,用平皿计数法测定活菌数,然后计算出冷冻存活率。试验结果见表1。

表1　保加利亚乳杆菌冷冻试验(n=3)

试验Ⅰ试验

处理

123456

试验Ⅱ试验存活率α

0.05

处理(%)

789101112

50.0537.7041.2545.8562.5072.90

abccbcbcaba

试验Ⅲ试验存活率α

0.05

处理(%)

131415161718

56.1754.4053.5363.1775.9769.30

bcbccabcaab

存活率

(%)25.626.937.528.145.014.4

　　注:6、12、18为对照组。

　　从表1可以看出,试验Ⅰ的菌种存活率均低于50%,对照组(处理6)的结果要好一些。将抗冷)进行调整后,试验Ⅱ冻介质配比(试验Ⅰ的结果

明显高于试验Ⅰ,其主要原因,一是以脱脂乳为基础的生长培养基中添加了一些有利于保加利亚乳杆菌生长和提高抗冻力的物质;二是调整后的抗冷冻介质的配比合理。但与对照组(处理12)比较,试验组均低于对照组,说明介质中强化的一些物质对保加利亚乳杆菌的抗冻性有较大的影响。为了验证冷冻介质的配合比例进一步适合要求,进行了试验Ⅲ,结果看出处理17最好,而对照组(处理18)次之,说明了保加利亚乳杆菌生长培养基的内环境条件与冷冻介质中的成分(处理17)的协同作用,使保加利亚乳杆菌的抗冻性增强。

用改良MRS液体培养基作为生长培养基,分别培养保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌,培养液在7000r/min分下,离心10min,收集菌体细胞于冷冻

介质中,制成浓缩细胞悬浮液,在绝压4Pa、-35℃的条件下,冷冻干燥28～30h,结果见表3。

　　从表3可以看出,保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的冷冻干燥存活率分别为70.4%和89.7%,与离心冷冻试验结果(76.8%和91.33%)基本一致,说明冷冻干燥过程中,冷冻是造成乳酸菌损伤的主要原因,干燥过程造成的损伤较小。

1998年8月

　　　　　　浓缩乳酸菌发酵剂冷冻干燥介质的选择

表3　菌种冷冻干燥试验

菌种保加利亚

乳杆菌嗜热链球菌

冷冻干燥前样品

冷冻干燥后成品

4　讨　论

(1)制备冷冻干燥浓缩乳酸菌发酵剂过程中,

样品重(g)活菌数(个/g)样品重(g)活菌数(个/g)

0.51800.5688

1.1×1091.3×109

0.11790.1793

3.4×1093.7×109

冷冻是引起乳酸菌死亡的主要环节。本试验选出的冷冻介质(组成为:脱脂乳、麦芽糖、蔗糖、蛋白胨、酵母浸出物、Vc、甘油和谷氨酸钠)对保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌在冷冻干燥过程中有良好的保护作用,其冷冻干燥存活率分别为70.4%和89.7%。

(2)生长培养基中强化一些物质对提高乳酸菌

注:保加利亚乳杆菌存活率为70.4%;嗜热链球菌存活率为89.

7%。

3.3.2　成品浓缩乳酸菌发酵剂发酵性能测定

将成品浓缩发酵剂在室温条件下悬浮于特定的复水介质中,浸润30min,使其恢复活性;然后按原始固体重量的0.02%～0.03%接种于灭菌脱脂乳中,在42℃下培养4h,测定菌种的发酵产酸能力,结果见表4。

表4　成品发酵产酸能力测定

菌种保加利亚乳杆菌嗜热链球菌两菌种混合

接种量(%)0.0360.0230.029

的抗冻性有明显的作用,特别是对冷冻敏感的保加利亚乳杆菌尤为重要。

(3)试验选择的冷冻介质对乳酸菌进行离心冷冻试验和冷冻干燥试验,其试验结果基本一致,说明干燥过程对乳酸菌的损伤程度较小。

(4)试验选用的冷冻介质是以脱脂乳和糖为基础,配合其他物质构成,各组成成分之间最恰当的配合比例以及抗冻保护原理,仍需要作深入的研究。

参考文献

1　乔发东.真空冷冻干燥技术对提高浓缩乳酸菌发酵剂品质的研究[硕士论文].中国农业大学,19962　张玉洁译.国际乳品联合会标准IDF117:1983,酸奶特征微生物的菌落计数,中国乳品工业,1990,18(4):178～1913　杨洁彬主编.食品微生物学.北京:中国农业大学出版社,19894　BlaineJW,etal.Preparationandstorageoflacticstarter

concentrates.J.DairySci.,1971,54:755

5　KilaraA,etal.Effectofcryoprotectiveagentsonfreeze-dryingandstorageoflacticculture,Cult.Dairyprod.J.,1976,11:86　吕兵等.酸奶发酵剂速效于剂制备中保护剂的研究.中国乳品工业,1996,24(2):3～5

滴定酸度(°T)

73.869.5101.6

　　　　注:凝乳状态均良好。

　　由表4可看出,浓缩乳酸菌发酵剂的接种量比普通生产发酵剂接种量缩小100倍,可进行正常的酸奶发酵过程;两菌种在其活性复苏后等体积混合,用于发酵酸奶的接种,其产酸能力均高于任何单菌种发酵过程,说明两菌种的共生作用仍然存在。如果在培养过程中采用化学中和法或膜渗析法及时移出乳酸菌的代谢产物,延长培养时间,可获取含菌数较高的培养液,相对应可提高浓缩乳酸菌发酵剂的含菌数,可以进一步降低酸奶生产接种量,提高浓缩乳酸菌发酵剂的使用效率。

　【信息】

脂肪酸价格上扬

据美国《化学市场报》报道,亨克尔公司(HenkelCorporation)继5月份将脂肪酸的价格平均每磅提高5美分之后,7月份平均每磅又提高3美分。

与此同时,WitcoCorporation也将其珠状脂肪酸的价格平均每磅提高5美分,粉状脂肪酸平均每磅提高8美分。

报道说,脂肪酸提价的主要原因是制造脂肪酸的原料价格上涨,从5月份以来,制造脂肪酸的动物脂油和棕榈硬脂的价格均有较大幅度上涨。

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