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高效浓缩型酸奶冻干发酵剂制备关键技术研究

作　者: 万红兵
导　师: 田洪涛
学　校: 河北农业大学
专　业: 微生物学
关键词: 乳酸菌 酸奶 增殖培养基 真空冷冻干燥 浓缩型发酵剂 发酵特性 贮藏特性
分类号: TS252.54
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


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发酵剂,对于推动我国乳酸菌发酵剂产业化进程,促进我国发酵乳制品工业的发展,具有重要的意义。本文对高效浓缩型冻干酸奶发酵剂制备的关键技术进行了深入研究,包括:选育发酵性能优良、抗冷冻干燥性强、后酸化力弱的乳酸菌菌种（株）,继续寻求并筛选了廉价增殖培养基和高效冻干保护剂,优化了乳酸菌增殖培养、细胞浓缩分离、真空冷冻干燥、发酵剂贮藏等工艺条件;在此基础上,进行了5L全自动模拟发酵罐水平扩大试验,制备出冻干发酵剂样品,并在相关企业进行了批量发酵试验,为实现高效浓缩型酸奶发酵剂的商品化生产和在我国的推广应用提供科学依据。 从国内外优质发酵乳制品或商业发酵剂中初步分离筛选出7株保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）,通过研究菌株在乳中的发酵特性、后酸化特性、抗冷冻干燥特性及混合菌种的优化搭配,筛选出发酵性能优良、后酸化弱、抗冻干特性强的保加利亚乳杆菌2株——L.b-DR、L.b-S1,确定二者与嗜热链球菌S.t-SY的最佳比例为1∶1。 选择原料易得、易于分离细胞的胡萝卜汁培养基、番茄汁培养基、麦芽汁培养基作为基础培养基,通过细胞生长试验,确定麦芽汁基础培养基不仅是嗜热链球菌S.t-SY,而且也是保加利亚乳杆菌L.b-DR、L.b-S1的最适基础培养基;研究了在麦芽汁基础培养中添加9种营养因子对嗜热链球菌S.t-SY细胞生长量的影响,结果表明,大豆蛋白胨、牛肉膏、酵母膏可显著促进S.t-SY的细胞生长,磷酸氢二钾不仅可以促进菌体增殖,而且还可缓冲基质pH值的变化,避免了低pH值对乳酸菌生长的抑制作用;利用L9（33）正交试验优化筛选出S.t-SY最佳增殖培养基,并对L.b-DR、L.b-S1进行了验证性增菌试验。其配比为:在10°麦芽汁基础培养基中,添加0.5%大豆蛋白胨、1.0%牛肉膏、0.5%酵母膏、0.2%K2HPO4、0.1%吐温80。 在麦芽复合汁增菌培养基中,嗜热链球菌S.t-SY、保加利亚乳杆菌L.b-DR、L.b-S1,37℃恒温培养16h,活菌数分别达2.42×109、2.85×109、4.81×109cfu/mL,较麦芽汁基础培养基活菌数分别提高16.13、9.89、22.58倍,与液体MRS培养基活菌数彼此相当,但成本较之降低1000元（$）/吨（t）。 通过研究培养温度、培养方式、起始pH、接种量、补料培养对乳酸菌增殖培养的影响,优化了乳酸菌增殖培养的工艺条件。结果表明,乳酸菌在麦芽汁复合培养基中增殖培养的最适工艺条件为:起始pH值6.5～7.0、接种量2%、培养温度37℃、静置培养16h;在最适条件下,保加利亚乳杆菌L.b-S1、L.b-DR,嗜热链球菌S.t-SY进行培养,收获期活菌数分别达到4.31×109、2.93×109、2.74×109cfu/mL。 在此基础上,进行了5L全自动模拟发酵罐水平增菌试验。结果表明,L.b-S1、L.b-DR、S.t-SY菌株在起始pH值6.5～7.0的麦芽复合汁增殖培养基中,接种量均为2%,搅拌速度100rpm,37℃恒温培养16h,活菌数分别达4.21×109、2.76×109、2.65×109cfu/mL。 通过研究离心力、离心时间对乳酸菌离心损失率、离心存活率及离心收得率的影响,确定了菌体细胞浓缩分离的最适离心条件:保加利亚乳杆菌L.b-S1、L.b-DR为1632g（4000r）10min或5738g（7500r）5min,活菌收得率高达98.12%或97.81%、98.35%或97.89%;嗜热链球菌S.t-SY为3672g（6000r）10min或57382（7500r）5min,活菌收得率高达95.19%或97.29%。 研究了冷冻温度、冷冻时间以及干燥过程中发酵剂含水量对乳酸菌细胞存活的关

全文目录


1 引言  10-21
  1.1 酸奶发酵剂概况  10-14
    1.1.1 发酵乳的发展史  10-11
    1.1.2 酸奶发酵剂的发展历史及现状  11-12
    1.1.3 酸奶发酵剂的分类及特点  12-14
  1.2 高效浓缩型酸奶冻干发酵剂制备的关键技术  14-19
    1.2.1 优良菌种(株)的选育  14-16
    1.2.2 乳酸菌培养技术  16-17
    1.2.3 菌体细胞浓缩分离技术  17-18
    1.2.4 干燥技术  18-19
    1.2.5 包装及贮藏技术  19
  1.3 本课题研究的目的意义、研究内容及技术关键  19-21
    1.3.1 研究目的  19
    1.3.2 研究意义  19
    1.3.3 研究内容  19-20
    1.3.4 技术关键  20-21
2 材料与方法  21-28
  2.1 菌种  21
  2.2 培养基  21-22
  2.3 主要试剂  22-23
  2.4 主要仪器设备  23
  2.5 检测项目  23
  2.6 研究方法与技术路线  23-27
    2.6.1 保加利亚乳杆菌优良菌株的分离筛选及优化搭配  23-24
    2.6.2 乳酸菌增殖培养技术  24-26
    2.6.3 乳酸菌细胞浓缩分离技术研究  26
    2.6.4 冷冻干燥工艺的研究及高效冻干保护剂的优化筛选  26
    2.6.5 乳酸菌冻干发酵剂贮藏稳定性研究  26-27
    2.6.6 5L全自动模拟发酵罐水平冻干发酵剂的制备及其发酵性能的检测  27
  2.7 统计分析方法  27-28
3 结果与分析  28-61
  3.1 保加利亚乳杆菌优良菌株的分离筛选及其优化搭配  28-33
    3.1.1 保利亚乳杆菌不同菌株在乳中生长发酵特性的研究  28-29
    3.1.2 保加利亚乳杆菌不同菌株在发酵乳中后酸化特性的研究  29-30
    3.1.3 保加利亚乳杆菌不同菌株抗冷冻干燥特性的研究  30-31
    3.1.4 保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌不同菌株优化搭配的研究  31-32
    3.1.5 保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌最适配比菌株发酵产品贮藏特性的研究  32-33
  3.2 乳酸菌增殖培养技术研究  33-49
    3.2.1 乳酸菌廉价增殖培养基的筛选  33-39
    3.2.2 乳酸菌培养条件的优化  39-48
    3.2.3 5L全自动模拟发酵罐水平增菌试验  48-49
  3.3 乳酸菌细胞浓缩分离技术研究  49-51
    3.3.1 离心力与离心时间对 L.b-S1菌离心损失率、离心存活率及离心收得率的影响  49-50
    3.3.2 离心力与离心时间对S.t-SY菌株离心损失率、存活率及收得率的影响  50-51
  3.4 冷冻干燥工艺的研究及高效冻干保护剂的优化筛选  51-55
    3.4.1 冷冻温度与冷冻时间对乳酸菌细胞存活影响的研究  51-53
    3.4.2 升华干燥过程中发酵剂含水量对乳酸菌存活影响的研究  53-54
    3.4.3 以10%脱脂乳为基础保护剂的高效复合冻干保护剂的优化筛选  54-55
  3.5 冻干发酵剂发酵活力及贮藏稳定性研究  55-59
    3.5.1 6种复合冻干保护剂贮藏稳定性的研究  55-56
    3.5.2 乳酸菌冻干发酵剂发酵活力检测及其贮藏稳定性研究  56-59
  3.6 5L全自动模拟发酵罐水平冻干发酵剂的制备及企业示范应用研究  59-61
    3.6.1 冻干发酵剂的制备  59
    3.6.2 企业示范应用研究  59-61
4 讨论  61-66
  4.1 保加利亚乳杆菌优良菌种的选育  61-62
  4.2 乳酸菌廉价增殖培养基的筛选  62-63
  4.3 影响乳酸菌离心收得率的主要因素  63
  4.4 冷冻与干燥过程的影响  63-64
  4.5 影响冻干发酵剂保藏期间发酵性能的主要因素  64-66
5 结论  66-72
在校期间发表的学术论文及申请的专利  72-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 轻工业、手工业 > 食品工业 > 乳品加工工业 > 各种乳制品 > 发酵乳制品
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