利用真空冷冻干燥技术制备高效浓缩型酸奶发酵剂的研究

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，具有重要意义。本文对优良乳酸菌种进行了分离选育和优化搭配；优化筛选出适合工业化生产的廉价增殖培养基和冻干复合保护剂；研究了乳酸菌增殖培养、细胞浓缩分离、真空冷冻干燥的工艺技术；初步探索了乳酸菌在冷冻干燥过程中存活的适宜条件；制备出高效浓缩型乳酸菌混合菌种冻干发酵剂，并对冻干发酵剂在乳中的发酵活力进行了检测。 从国内外优质发酵酸奶制品或商业发酵剂中分离出的乳酸菌中，初步筛选出4株保加利亚乳杆菌（Lactobacillus．bulgaricus）和4株嗜热链球菌（Streptococcus．thermophilus）；通过研究菌株在乳中的发酵特性及混合搭配比例，选育出发酵性能优良的1株保加利亚乳杆菌——L．b-DR和1株嗜热链球菌——S.t-3，确定了二者在乳中混合发酵的最佳比例为1∶1。 选择原料易得、价格低廉、易于分离细胞的菊芋汁培养基、番茄汁培养基、胡萝卜汁培养基，通过细胞生长试验，确定了菊芋汁培养基是保加利亚乳杆菌L.b-DR的最适基础培养基，同时也是嗜热链球菌S.t-3的最佳增菌培养基；嗜热链球菌S.t-3在菊芋汁培养基中37℃培养16h，活菌数高达2.81×10～9cfu／mL；研究了在菊芋汁培养基中添加15种不同营养因子对保加利亚乳杆菌L.b-DR细胞生长量的影响，结果表明：番茄汁、乳糖、蛋白胨、碳酸钙，可显著促进保加利亚乳杆菌L.b-DR的细胞生长：利用L93～4正交试验筛选出保加利亚乳杆菌L.b-DR的最佳增菌培养基，其配比为：在菊芋汁培养基中添加7.5％番茄汁、1.5％乳糖、1％蛋白胨、0.3％碳酸钙；在菊芋汁复合增菌培养基中保加利亚乳杆菌L.b-DR经37℃培养16h，活菌数可达1.50×10～9cfu／mL，较对照菊芋汁培养基的活菌数提高23.96倍，较实验室使用的MRS培养基的成本可降低1600元／吨。 研究了培养条件和营养基质对保加利亚乳杆菌L.b-DR细胞抗冷冻性的影响，结果表明：37℃培养、培养基的起始pH值为6.0、对数末期或稳定初期收获菌体、保护剂pH值调至6.0左右、在菊芋汁复合增菌培养基中添加1‰甘油或1‰VE，可显著提高保加利亚乳杆菌L.b-DR的冷冻存活率。 通过研究离心力、离心时间对乳酸菌离心损失率影响，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-DR和嗜热链球菌S.t-3分别采用3672g（6000r／min）10min离心，杆菌和球菌的离心损失率分别降低为0.005％和0.029％。 研究了冻干厚度与干燥时间、冻干发酵剂含水量的关系，确定了冷冻干燥工艺的基本技术参数；筛选出4种优良冻干复合保护剂配方，冷冻干燥后，保加利亚乳杆菌L.b-DR的冻干存活率均达60％以上、活菌数均在1×10～9 cfu／g以上，嗜热链球菌S.t-3的冻干存活率均达80％以上、活菌数均在1×10～9 cfu／g以上；其中，保加利亚乳杆菌L.b-DR利用（37）号复合保护剂冻干后的细胞存活率达68.0％、活菌数达4.99×10～9 cfu／g，嗜热链球菌S.t-3采用（46）号复合保护剂冻干后的细胞存活率达98.0％、活菌数达1.25×1010 cfu／g。 通过检测冻干发酵剂在乳中的发酵活力，结果表明:利用筛选出的4种优良冻干复 合保护剂制成的混合菌种冻干发酵剂，活菌含量均达1 x10‘“c创g以上:发酵性能良好， 以万分之一以下的接种量进行42℃酸奶发酵，4h即可凝乳;其发酵的酸奶制品，酸度 达到80oT90oT、pH值为4.5左右，而且感官风味俱佳;接种量较传统人工发酵剂降低 100倍以上。 本研究为高效浓缩型酸奶发酵剂在我国的推广应用提供科学依据。