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直投式纳豆菌发酵剂的菌种筛选与制备

作　者: 翁其敏
导　师: 黄占旺
学　校: 江西农业大学
专　业: 农产品加工与贮藏工程
关键词: 纳豆芽孢杆菌直投式发酵剂增殖培养真空冷冻干燥冻干保护剂
分类号: TS201.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 141次
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内容摘要

纳豆作为一种传统的发酵食品,以其丰富的营养价值和多种保健功能,受到越来越多的关注。研究开发直投式纳豆菌发酵剂,对提高我国纳豆的生产水平,简化生产过程,具有重要的意义。本论文分离筛选优良纳豆菌发酵剂菌种、探索纳豆芽孢杆菌的增殖培养条件、优化增殖培养基组成,对菌体浓缩收集条件、干燥方式以及干燥保护剂的选择进行系统的研究,并对发酵剂的发酵性能及贮藏稳定性进行测定。1、采用稀释平板分离法,从日本纳豆中筛选出4株纳豆芽孢杆菌优势菌株。通过比较这4个分离菌株与实验室保存的纳豆芽孢杆菌菌株的耐受性和产酶能力,优选出一株W13作为制备直投式纳豆菌发酵剂的菌种。2、通过单因素实验,考察碳源、氮源对纳豆菌生长的影响；通过双因素六水平完全随机设计,比较不同碳氮比对纳豆菌生长的影响；通过L9(34)正交实验,考察离子组成对纳豆菌生长的影响。确定纳豆菌高密度增菌培养基组成为：蔗糖1%,大豆蛋白胨2%,K2HPO4:KH2PO4=0.3%:0.1%,MgSO40.05%,CaCl20.02%。采用单因素实验方法考察培养温度、初始pH值、接种量和装液量对纳豆菌生长的影响。确定纳豆菌高效增殖条件为：种龄18 h,接种量3%,培养温度37℃,初始pH值9.0,摇瓶转速160 r/min,装液量100mL/500 mL,培养时间为36 h。在此最优培养基和培养条件下进行培养后纳豆芽孢杆菌数为2.13×1010cfu/mL,比未优化前提高了71.8%。3、通过研究不同离心时间和离心转速对纳豆菌离心收得率的影响,确定了纳豆菌浓缩收集的最佳离心条件为：6000 r/min离心10 min,离心收得率为92.1%。以干燥后菌体存活率为指标,比较喷雾干燥和冷冻干燥的工艺,确定采用真空冷冻干燥制备直投式纳豆菌发酵剂。4、研究了样品的菌体浓度、物料厚度、pH值和冷应激处理温度对纳豆菌真空冷冻干燥存活率的影响。确定了物料厚度为0.5 cm,样品pH值为7.0,冷应激处理条件为6℃下处理8 h。通过对不同保护剂的单因素试验,选择了脱脂奶粉、麦芽糊精、蔗糖和抗坏血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%脱脂奶粉、10%蔗糖、5%麦芽糊精、0.5%抗坏血酸。经过此复合保护剂的冻干保护,W13的冻干存活率达到85.4%,冻干菌粉的活菌数为1.71×1011cfu/g。冻干发酵剂在常压4℃和-18℃下保藏3个月中,其活菌数以及发酵性能都无明显变化,表现出比较稳定的贮藏性能。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第一章文献综述  10-19
  1 纳豆及纳豆芽孢杆菌概述  10
  2 纳豆及纳豆芽孢杆菌的主要生理功能  10-12
    2.1 溶血栓功能  10-11
    2.2 抗肿瘤  11
    2.3 调节血脂、血压  11
    2.4 预防骨质疏松症  11
    2.5 抗氧化作用  11-12
    2.6 调节肠道功能  12
  3 纳豆菌发酵剂的种类及特点  12-13
    3.1 天然型纳豆菌发酵剂  12
    3.2 传统继代型纳豆菌发酵剂  12
    3.3 浓缩型纳豆菌发酵剂  12-13
  4 直投式纳豆菌发酵剂  13-16
    4.1 直投式纳豆菌发酵剂的概述  13
    4.2 直投式纳豆菌发酵剂的制备工艺流程  13
    4.3 影响直投式纳豆菌发酵剂的制备的主要因素  13-15
      4.3.1 优良菌种的选育  13
      4.3.2 菌种的增殖培养  13-14
      4.3.3 菌体浓缩收集  14
      4.3.4 干燥方式的选择  14-15
      4.3.5 干燥保护剂的选择  15
    4.4 直投式发酵剂的国内外研究现状  15-16
      4.4.1 直投式乳酸菌发酵剂发展现状  15-16
      4.4.2 直投式纳豆菌发酵剂研究现状  16
  5 本论文研究目的、意义及主要研究内容  16-19
    5.1 研究目的及意义  16-17
    5.2 本试验的研究内容  17-19
      5.2.1 优良纳豆菌种的分离筛选  17
      5.2.2 纳豆菌生长规律的研究  17
      5.2.3 高密度增菌培养基的优化  17
      5.2.4 纳豆菌高效增殖条件的探索  17
      5.2.5 菌体浓缩收集  17-18
      5.2.6 纳豆芽孢杆菌干燥方法的选择  18
      5.2.7 冻干条件的选择  18
      5.2.8 保护剂的筛选  18
      5.2.9 产品的发酵活力及贮藏稳定性  18-19
第二章直投式纳豆菌发酵剂生产菌株的定向筛选  19-26
  1 材料与方法  19-21
    1.1 材料  19
      1.1.1 实验材料  19
      1.1.2 培养基和试剂  19
      1.1.3 实验仪器  19
    1.2 实验方法  19-21
      1.2.1 菌种分离及纯化  19-20
      1.2.2 菌种活化  20
      1.2.3 优势菌株的初筛  20
      1.2.4 优势菌株的复筛  20
      1.2.5 优势菌株传代实验  20-21
      1.2.6 纳豆发酵试验  21
  2 结果与分析  21-24
    2.1 菌种分离与纯化  21
    2.2 菌落及个体形态  21
    2.3 优势菌株初筛  21-22
    2.4 优势菌株的复筛  22-24
      2.4.1 菌株对温度的耐受性  22
      2.4.2 菌株对pH的耐受性  22-23
      2.4.3 菌株的蛋白酶活力和淀粉酶活力  23-24
    2.5 纳豆芽孢杆菌W_(13)菌株传代实验  24
    2.6 纳豆的试制  24
  3 小结与讨论  24-26
第三章纳豆芽孢杆菌高密度液体培养  26-38
  1 材料与方法  26-28
    1.1 材料  26
      1.1.1 菌种  26
      1.1.2 培养基  26
      1.1.3 试剂  26
      1.1.4 实验仪器  26
    1.2 试验方法  26-28
      1.2.1 菌体培养  26
      1.2.2 菌体生物量的测定  26-27
      1.2.3 芽孢数的测定  27
      1.2.4 残糖量的测定  27
      1.2.5 高密度增菌培养基的优化  27
      1.2.6 纳豆菌高效增殖条件的探索  27-28
  2 结果与分析  28-36
    2.1 纳豆菌活菌数与OD_(660)的关系曲线  28
    2.2 水杨酸法测定葡萄糖标准曲线  28-29
    2.3 纳豆芽孢杆杆菌生长规律的研究  29
    2.4 高密度增菌培养基的优化  29-33
      2.4.1 碳源对菌株生长的影响  29-30
      2.4.2 氮源对菌株生长的影响  30-31
      2.4.3 碳氮比对菌株生长的影响  31
      2.4.4 离子组成对菌株生长的影响  31-33
    2.5 纳豆芽孢杆菌高效增殖条件的探索  33-36
      2.5.1 温度对菌株生长的影响  33
      2.5.2 初始pH对菌株生长的影响  33-34
      2.5.3 最佳接种量的确定  34
      2.5.4 最佳装液量的确定  34-35
      2.5.5 正交试验  35-36
    2.6 优化前后试验结果的比较  36
  3 小结与讨论  36-38
第四章直投式纳豆菌发酵剂的制备  38-54
  1 材料与方法  38-39
    1.1 材料  38
      1.1.1 实验材料  38
      1.1.2 培养基  38
      1.1.3 试剂  38
      1.1.4 实验仪器  38
    1.2 实验方法  38-39
      1.2.1 菌体浓缩收集  38
      1.2.2 保护剂的灭菌  38-39
      1.2.3 纳豆菌喷雾干燥  39
      1.2.4 纳豆菌真空冷冻干燥  39
      1.2.5 纳豆菌存活率的测定  39
  2 结果与分析  39-51
    2.1 菌体浓缩收集  39-40
    2.2 纳豆菌干燥方法的选择  40-41
    2.3 冻干条件对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  41-43
      2.3.1 菌体浓度对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  41-42
      2.3.2 物料厚度对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  42
      2.3.3 pH值对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  42-43
      2.3.4 冷应激处理对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  43
    2.4 冷冻干燥保护剂的选择  43-49
      2.4.1 脱脂奶粉对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  43-44
      2.4.2 蔗糖对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  44-45
      2.4.3 麦芽糊精对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  45
      2.4.4 麦芽糖对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  45-46
      2.4.5 海藻糖对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  46
      2.4.6 乳糖对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  46-47
      2.4.7 抗坏血酸对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  47
      2.4.8 山梨醇对纳豆菌真空冷冻干燥的影响  47-48
      2.4.9 正交试验结果  48-49
    2.5 产品的发酵活力及贮藏稳定性  49-51
  3 小结与讨论  51-54
第五章结论与展望  54-56
  1 结论  54-55
  2 展望  55-56
参考文献  56-60
附录  60-61
致谢  61

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