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赛里木酸奶发酵剂的工业化制备技术研究

杨培洁  
【摘要】:塞里木酸奶发酵剂为本实验室从新疆赛里木酸奶中提取的发酵菌种。新疆赛林木酸奶为一种粘稠拉丝风味独特的乳产品。作为名族传统产品,其质量优秀并且不含任何的添加剂。在国内奶产品质量堪忧,酸奶产品发酵剂市场由外国公司垄断的今天,发扬国内的名族优秀奶产品,加速酸奶产品发酵剂科技的研究,将乳品发酵剂的工业制备发展成熟已成为必行的趋势。本实验旨在使用发酵罐、陶瓷膜和喷雾干燥研究塞里木酸奶发酵剂的工业制备,为了服务实验中活菌计数的需求,同时进行了MTT染色测菌应用方法的研究,主要研究结果如下: 1.MTT法测定塞里木酸奶发酵剂活菌数的应用 通过MTT染色方法的菌液在不同工作波长下的扫描,选取确定了最佳工作波长为510nnm。并且进一步确定了不同试剂对此最佳工作波长的影响;在此稳定的最佳工作波长下根据MTT活菌计数法所得OD值与平板稀释计数所得的菌数(cfu/mL)之间线性关系的成立确定了MTT染色方法对塞里木酸奶发酵剂适用;通过比较不同工作条件下此直线关系的相关系数高低确定了MTT方法的最佳工作条件:菌液1mL, MTT0.2mL,培养温度40℃,反应时间1H, DMSO1mL;通过不同浓度的菌液MTT染色计数方法上的数据显著性分析得到此方法适用于107-109cfu/mL的菌液;在此基础上,实验尝试优化实验方法,确定了MTT法前处理的必要性:盐水稀释的菌液在3500t/min下离心10min,洗涤后收集菌体,重复2次此洗涤过程后制成菌悬液;以及高速离心分离甲臜的必要性:12000t/min高速离心10min后去除离心上清液分离出甲臜;最后确定了MTT染色法的标准直线(吸光值OD与活菌数C的直线关系):当OD小于0.48时,平板稀释计数法得活菌数C×109=1.267x OD510+0.044,而当所测OD值大于0.48时,平板稀释计数法得活菌数C×109=0.3359×OD510+0.4936。两关系方程的相关系数均大于0.99。 2.塞里木酸奶发酵剂增菌培养的研究 应用MTT染色活菌计数方法,应用单因素实验为塞里木酸奶发酵剂增菌培养基寻求合适的成分和发酵条件(碳氮比,生长因子,pH缓冲液,发酵温度,最初pH值,接种量等),随后应用Plackette Burman实验确定所得成分影响显著性,选取对菌体生长有显著促进作用的因素进行正交实验,确定了塞里木酸奶发酵剂的最佳增菌培养基配方(L-1):80g乳清粉,酵母浸出粉10.7g,麦芽汁浸出粉1.8g,蒸馏水1L;确定了塞里木酸奶发酵剂的最优培养条件:接种量为4%,培养基初始pH值6.4,培养温度40℃;根据所得的最优培养方案进行发酵20H,追随发酵过程中塞里木酸奶发酵剂发酵的生长情况。最终确定了最佳培养时间为10H。此时塞里木酸奶发酵剂菌数达到2.84×109cfu//mL,为优化前(0.5×109的cfu/mL)5.68倍。以此培养基方案所得菌体在牛奶中发酵,凝乳时间为4.5小时,所得酸乳粘度为2685.2Mpa。 3.塞里木酸奶发酵剂的工业制备第一步骤:发酵罐增菌培养 按照塞里木酸奶发酵剂增菌培养最优方案应用于工业设备,探索工业生产喷雾干燥发酵剂的可能性。确定了塞里木酸奶发酵剂在50L简易发酵罐的培养方案:设置物料温度为60℃,保持在此温度上对培养基进行巴氏杀菌30min。随后降温物料,设置加热温度38℃,物料温度为40℃,以接种量4%加入二次活化好的塞里木酸奶发酵剂进行发酵培养10H。发酵过程中除了开始时混匀培养基和接种菌液,整个培养过程中搅拌功能都需要保持关闭的状态。培养所得的菌体浓度可达到0.95×109cfu/mL。 4.塞里木酸奶发酵剂的工业制备第二步骤:陶瓷膜设备制作超滤浓缩菌液 通过对陶瓷膜设备循环浓缩菌体过程中膜通量和细菌死亡率的研究。确定了塞里木酸奶发酵剂菌液陶瓷膜设备超滤浓缩的实验参数:间断通入50L简易发酵罐制备的菌体发酵液,设置工作压力0.15Mpa,打开滤出阀,关闭浓缩液出口运行陶瓷复合膜设备。工作小时3到4小时左右得到菌体浓缩液,其菌体存活率为82.49%,塞里木酸奶发酵剂的浓缩倍数为7.4倍。浓缩所得的菌体浓度可达到7.03×109cfu/mL。 5.塞里木酸奶发酵剂的工业制备第三步骤:喷雾干燥设备制作发酵剂菌粉 通过对喷雾干燥工序中菌体的存活率,所得发酵剂干粉的含水量以及出粉速度的研究,确定了塞里木酸奶发酵剂喷雾干燥保护剂及其加入量:以体积比1:1的量充分混合塞里木酸奶发酵剂菌液和10%脱脂乳5%蔗糖5%海藻糖复配的保护剂;并确定了塞里木酸奶发酵剂喷雾干燥的运行参数:喷雾压力设置0.25Mpa,顶针压力设置0.3Mpa,入口温度设置为160℃,出口温度设置为70℃。使用蒸馏水进行预清洗之后达到设置温度后,预热10-15分钟后以5t/min通入塞里木酸奶发酵剂超滤浓缩菌液,所得发酵剂干粉中菌体存活率达到84.32%,菌粉中活菌数可达到1.06×1010cfu/g。 6.塞里木酸奶发酵剂干粉的应用 跟踪发酵剂在酸乳制备时的凝乳时间,凝乳pH以及酸度,同时参照所得酸乳感官品质,确定了塞里木酸奶发酵剂发酵剂干粉的应用方式:按接种量0.8‰将菌粉加入已加热后冷却到室温的牛奶中,40℃下培养5.4H左右,确认此时pH已经降至4.9后将酸乳置于4℃下后熟24H后得到一个质地光滑,拉丝粘稠的赛林木酸奶。


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