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工业化条件下生产鼠李糖乳杆菌（ATTC53103）高密度冻干菌粉的研究

作　者: 吴光伟
导　师: 韩建春
学　校: 东北农业大学
专　业: 食品科学
关键词: 鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103) 补料高密度培养冷冻干燥益生菌酸奶细菌素
分类号: TS201.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)是目前全球研究较多的益生菌之一,对人体有着丰富而显著的功能特性。该菌株具有耐胃酸、耐胆汁、可定植于人体肠道、产品保质期内活菌数量能够保持相对恒定等特点。由于存在专利保护的原因,该菌株在中国的应用很少。目前,该菌株专利保护期已过,很多乳品及保健品生产企业对该菌株的应用具有浓厚的兴趣。如果能够工业化批量生产出高密度的鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)冻干粉,将会有较大的经济效益及社会效益。本课题从七个方面进行了系统的研究,目的是提高增殖培养过程中的活菌数和冻干后的存活率,并为乳品生产企业应用该菌株提供一定的依据。主要研究结果如下:通过单因素试验和正交实验筛选优化基础培养基:12%脱脂乳粉、10%的葡萄糖、1%的酵母粉、2%的酪蛋白水解物、0.15%的吐温80。通过单因素以及正交实验确定增殖因子的种类及添加量:西红柿汁5%、平菇汁8%,啤酒8%组合效果最好。另外,Mg2+和Mn2+能促进菌株的增殖,添加量均为0.025%。鼠李糖乳杆菌(ATTC 53013)在上述高密度增殖培养基内最大活菌浓度可达3.02×109cfu/mL。在37℃以及3%接菌量的条件下,通过测定菌体在500mL盐水瓶和10L自动发酵罐分批培养条件下的生长曲线、pH值以及底料中的葡萄糖浓度变化,确定发酵罐补料高密度培养的恒定pH值为6.0,发酵罐中的葡萄糖浓度为4g/L时开始补充葡萄糖。在以上条件下6-20小时为菌体的对数生长期,对数生长期末期最大活菌浓度达到3.75×1010cfu/mL,在发酵罐分批培养条件下最大活菌浓度仅为3.8×109cfu/mL,补料高密度培养方式提高最大活菌浓度近10倍。在4℃下通过单因素试验确定离心条件:在8000rpm×20min条件下离心,鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)收得率最高。通过单因素试验及正交试验确定脱脂乳、海藻糖、甘油、谷氨酸钠作为冻干保护剂,添加量分别为12%、8%、1%、0.5%。另外为增加冻干菌粉的溶解性,特添加3%的麦芽糊精。在此条件下冻干菌粉活菌数量为5.6×1010cfu/g,冻干存活率达到78.8%,速溶效果理想。通过单因素试验确定10mm为最佳冻干厚度,在此条件下冻干单位厚度所需时间最短。实验鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)与不同株的嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的共同发酵特性,筛选出相应的嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种,制成具有良好发酵速度,香气,黏度以及较弱后酸的混合型直投式发酵剂。使用线形标度法将应用该发酵剂生产的无蔗糖酸奶与市售同类产品进行12人口感盲评,前者分数高于后者23分,证明产品开发成功。25℃条件下将该益生菌酸奶放置15天,酸奶中的活菌数仍在107cfu/mL以上。通过排除鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)无细胞发酵上清液中有机酸和过氧化氢的干扰,确认了上清液中细菌素的部分特性。鼠李糖乳杆菌(ATTC 53103)的无细胞发酵上清液抑菌谱广,可抑制多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌,对热(121℃,30min)和pH值(pH2.0～10.0)稳定,可被多种蛋白酶如胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、α-糜蛋白酶和蛋白酶K失活,不能被过氧化氢酶失活。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
1 引言  11-23
  1.1 益生菌的定义及保健预防作用  11
  1.2 国内外益生菌市场现状及发展趋势  11-13
  1.3 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）的概述及功能特性简介  13-15
    1.3.1 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）概述  13
    1.3.2 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）的功能特性  13-15
  1.4 高密度培养技术简介  15-16
  1.5 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）增殖培养的研究进展  16
  1.6 冷冻干燥技术  16-17
  1.7 冻干保护措施国内外研究现状  17-19
    1.7.1 菌种及培养条件的选择  17
    1.7.2 冻干前的预处理  17-18
    1.7.3 保护剂的选择  18-19
  1.8 海藻糖作为保护剂的研究现状  19-20
    1.8.1 海藻糖的结构  19
    1.8.2 保护机制  19-20
  1.9 细菌素  20-22
    1.9.1 细菌素的定义及特点  20-21
    1.9.2 细菌素与抗生素的区别  21
    1.9.3 细菌素的应用  21-22
  1.10 立题目的及意义  22-23
2 材料与方法  23-33
  2.1 试验材料与仪器设备  23-25
    2.1.1 试验原材料  23-24
    2.1.2 主要仪器和设备  24-25
  2.2 试验方法  25-32
    2.2.1 培养基的配制与菌种活化  25
    2.2.2 高密度发酵增殖培养基的优化  25-27
    2.2.3 培养方式对高密度发酵的影响  27-28
    2.2.4 菌体离心条件优化  28
    2.2.5 冻干保护剂的优化  28-29
    2.2.6 冻干厚度的确定  29
    2.2.7 益生菌酸奶的开发  29-30
    2.2.8 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）抑菌特性的研究  30-32
  2.3 数据处理  32-33
3 结果与讨论  33-57
  3.1 高密度增殖培养基的确定  33-38
    3.1.1 基础培养基的确定  33-35
    3.1.2 增殖培养基的确定  35-38
  3.2 高密度发酵培养方式的确定  38-45
    3.2.1 分批培养生长曲线  38
    3.2.2 分批培养pH 值曲线  38-39
    3.2.3 分批培养葡萄糖浓度曲线  39-40
    3.2.4 盐水瓶分批培养发酵过程曲线  40-41
    3.2.5 发酵罐分批培养发酵过程曲线  41
    3.2.6 盐水瓶与发酵罐分批培养的分析比较  41-42
    3.2.7 补料高密度培养发酵过程曲线的测定  42-45
    3.2.8 分批培养与补料高密度培养比较  45
  3.3 离心条件的确定  45-46
  3.4 冻干保护剂的筛选  46-49
    3.4.1 冻干保护剂组份的确定  46-47
    3.4.2 冻干保护剂正交试验结果  47-49
  3.5 装液厚度对冻干时间的影响  49
  3.6 菌粉的速溶性的改进  49-50
  3.7 益生菌酸奶的开发  50-53
    3.7.1 益生菌酸奶在4℃和25℃贮存时酸度的变化  50-51
    3.7.2 贮藏过程中益生菌酸奶活菌数的变化  51
    3.7.3 贮藏期间益生菌酸奶黏度的变化  51-52
    3.7.4 益生菌酸奶样品的 TPA 测定结果  52
    3.7.5 益生菌酸奶样品的乳清析出测定情况  52-53
    3.7.6 益生菌酸奶与市售原味无蔗糖酸奶感官评定比较  53
  3.8 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）的抑菌特性  53-57
    3.8.1 发酵上清液的抑菌谱  53-54
    3.8.2 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）产细菌素的研究  54
    3.8.3 鼠李糖乳杆菌（ATTC 53103）的抑菌活性曲线  54-55
    3.8.4 硫酸铵分级沉淀细菌素结果  55-56
    3.8.5 无细胞发酵上清液对温度、pH 值和酶的敏感性  56-57
4 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的学术论文  62

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