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文档简介
= = =4 6 2 o o 8 v o l2 7 N O 3 食品研究与开发 食 品 工 艺 微生物油脂的生产工艺及其影响因素 梁西爱 , 董文宾, 苗晓洁, 代春吉 ( 陕西科技大学生命科学与工程学院, 陕西 咸阳 7 1 2 0 8 1 ) 摘要: 阐述了研究开发微生物油脂的意义、 生产工艺以及影响微生物积累油脂的各种主要因素。 关键词: 微生物油脂; 生产工艺; 影响因素 P R0DUC T 1 0N T EC HNOL OGY AND I N F L UE NCI NG F AC T ORS 0F MI C R00RGANI S M GR EAS E L I A N G X i a i D O N G We n b i n , MI A O X i a o - j i e , D A I C h u n - j i ( C o l l e g e o f L if e S c i e n a n d E n g in e e r i n g , S h a a n x i U n i v e r s i t y o f i e n c e & T e c h n o l o g y , X i a n y a n g 7 1 2 0 8 1 , S h a a n x i , C h i n a ) Ab s t r a c t :T h i s t h e s i s s u mma r i z e d t h e s i g n i f i c a n c e a n d p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y o f s t u d y i n g a n d d e v e l o p i n g mi c r o o r g a n i s m g r e a s e I n a d d i t i o n, t h e ma i n i n fl u e n c i n g f a c t o r s w e r e f u r t h e r i n t r o d u c e d i n t h e p a p e r , w h i c h a f f e c t e d t h e a c c u mu l a t i n g p r o c e s s o f g r e a s e b y u s i n g mi c r o o r g a n i s m Ke y wo r d s: mi c r o o r g a n i s m g r e a s e ; p r o d u c t i o n t e c h n o l o gy ; i n fl u e n c i n g f a c t o r s 1 开发微生物油脂的意义 1 1微生物油脂资源是可无限再生产的资源,而石 油的开采量仅供人类 5 O 年的使用。因此, 石油化工 产品逐渐向油脂化学产品转移也是必然的; 1 2随着人口的增加,人们对油脂的需求量逐年增 长 , 微生物油脂可以弥补其不足; 1 3生产微生物油脂不受场地 、季节和原料生产的 影响, 一年四季除设备维修外, 可连续生产; 1 4通过微生物发酵 , 把农副产品及其食品工业 、 造 纸工业 中产生的废弃物都可加以利用 , 保护了环境 ; 1 5具有功能性,从丝状真菌中提取富含多不饱和 脂肪酸, 如 一亚麻酸、 花生四烯酸 、 E P A 、 D H A等 保健微生物油脂【 】 1 。 2 微生物油脂的生产工艺 原料 一 灭菌 一 菌体培养 一 菌体收集 一 干燥 一 T 菌体筛选 预处理一 油脂提取 一 微生物毛油 一 精炼 一 成品的油脂 3 微生物油脂生产的工艺过程 3 1 微生物油脂的生产原料 : 微生物油脂的生产的原料,碳源有葡萄糖 、 果 糖 、 蔗糖 、 石蜡等; 氮源有铵盐 、 尿素、 玉米浆 、 硝酸 盐等; 无机盐类有氯化钾 、 硫酸镁以及铁 、 锌等离 子。另外, 食品工业的废弃物, 如淀粉厂的废水、 糖 厂 的废糖 蜜 、 乳品厂的乳清等 , 也是产油微生物 的 好原料。 3 2 微生物油脂的产生菌 能够产生油脂 的的微生物有酵母 、 霉菌、 细菌 、 藻类。至目前研究的较多的是酵母、 霉菌、 藻类, 能 够产生油脂的细菌则较少。不同的菌种, 产生微生 作者简介: 梁西爱( 1 9 7 9 - ) , 女, 陕西宝鸡人 , 在读硕士生, 研究方向 食品新材料制备及食品安全性。 物的油脂脂肪酸组成均不同。 3 - 2 1 酵母 目前已研究过富含油脂的酵母主要有: 棕酵母 、 假丝酵母 ( C a n d i d a ) 、 油脂酵母 ( E n d o my c e s V e r n a l i s ) 等 , 含油量达 3 0- 7 0。 3 2 2真菌油脂 富含油脂的丝状真菌有:土曲霉 ( A s p e r g i l l u s te r r e u s ) , 褐黄曲霉( A o a h r a c e u s ) , 暗黄 枝 孢 霉( C l a d o s p o fi u m f u l v u m) ,腊 叶 芽 枝 霉 ( C h e r b a r u m ) , 葫芦笄霉( C h o a n p h o r a c u c u r b i t a m m) , 花 冠虫霉( E n t o m p h l h o r a c o y o n a t a ) , 梨形卷旋枝霉( H e l i c o s t y l u m p h r i f o m e ) ,葡 酒 色 被 孢 霉 ( Mo r t i e r e l l a v i n a c e a ) , 爪哇毛霉 ( M u c o r j a v a n i c u s ) , 布拉 氏须霉 ( P h y e o m y e e s b l a k e s l e e a n u s ) ,唐菖葡青霉( P e n i c i l l i u m g l a d i o l e ) , 德巴利氏腐霉( P y t h i u m d e b a r y a n u m) , 葡枝根霉( R h i s o p u s s t o l i n ij e r ) ,元 根根霉 ( R a r r h i z u s ) , 水霉 ( S a p r o l e g n i a l i t o r a l i s ) 等 , 含油量可达菌 体干重的 2 5- 6 5。 3 - 2 - 3 藻类 许 多海洋微藻及 巨藻类能产生油脂 , 而 且含有较高的E P A和 D H A 。 从文献报道看, 能产生 D H A的自养性藻种主要集中于涡鞭毛藻纲( D i n o p h y c e a e ) 及 P r y m e n e s i o p h y e e a e 纲, 其他则较少。涡 鞭毛藻纲( D i n o p h y c e a e ) 中多元不饱和脂肪酸主要 为 1 8 : 4 、 2 0 : 5 及 2 2 : 6 , 其特征为总脂肪酸中含有极 高的 D H A, 占总油脂的 1 2 - 3 4。这类藻主要有 C r y l h e e o d i n i u m c o h n i i 及G y m n o d i n i u m n e l s o n i 。 P r y m e a e s i o p h y e e a e纲包 括 等 鞭 金 藻 I s o c h r y s i s g a l b a n a及 巴夫 藻 P a v l o v a s i n a 、 P a v l o v a l u t h e r i ,这些 藻种同时亦含有相当显著量的 E P A 。此外 ,矽藻 A mp h i d i n i u m C a e fi及 C y c l o t e l l a C r y p t i c a亦含有不 少量的 D H A。 3 2 4细菌 大多数产油的菌不产甘油三酯,而是积 累复杂的类脂 , 如磷脂与糖脂 , 给提取带来困难。有 一 种称为 A r t h r o b a c t e r A R 1 9的细菌, 当生长在高葡 维普资讯 食 品 工 艺 食品研究与并发 2 O O 6 V o L 2 7 N O 3 萄糖含量的基质中时, 能大量积累脂类, 主要是不 饱和的甘油三酯 。 3 _ 3菌体 的选择 3 3 1 产油菌株所产油脂应符合预定的要求, 如选择 产 一 亚麻酸的菌株或油脂含量高的菌株等。 3 3 2产油菌株细胞的 油脂积累量应在 5 O 6 0 以 上, 油脂生成率应高于 1 5 一 1 8 。 3 - 3 - 3 所产油脂对人、 畜安全, 并具有良好的风味和 消化吸收性。 3 _ 3 4 生长速度快, 抗污染力强。 3 - 3 5 能利用食品工业的废弃物, 均体细胞易于回收。 3 3 6能适应深层培养以适应工业化大生产的需要。 3 3 7油脂提取容易。 3 4油脂 的预处理 一 般微生物可用压榨的方法和溶剂萃取法提 取, 但由于真菌油脂多包含在菌体细胞内, 在制取 真菌油脂时应对菌体细胞进行必要的处理, 以得到 较高的提取率。菌体的处理在 目前有下列四种方 法: 燥菌体与沙一起磨碎 ; 稀盐酸处理, 如将酵 母与稀盐酸共煮, 则细胞分解便得到油脂 , 效率很 高; 自溶法, 将酵母在 5 O 。 【 = 下保温 2 - 3 d , 自行消 化后 回收油脂 ; 用乙醇或丙酮使结合蛋 白变性。 3 5油脂提取 油脂浸提 的溶剂主要用 乙醚 、 异丙醚 、 氯仿 、 乙 醚一 乙醇、 石油醚、 氯仿一 甲醇等。 磨碎的微生物干菌 体由于颗粒较细, 浸提时溶剂渗透性较差 , 混合油 不沥出,因此在浸提前可对干菌体进行造粒处理 , 这样能提高浸出设备利用率,混合油中粉末少, 毛 油质量好, 浸出系统管道不易堵塞。造粒时为了防 止油脂氧化温度最好不高于5 O , 浸提后通过减压 蒸发 回收溶剂。 3 6油脂精炼 微生物油脂的精炼工艺主要包括水化脱胶、 碱 炼、 脱色、 脱臭等工序。 精炼后的油脂其分析指标包 括: 气味和滋味、 色泽、 水分、 比重、 透明度、 酸价、 碘 价、 过氧化值、 脂肪酸组成 、 甘油三酯组成等。 4 影响微生物积累油脂的主要因素 4 1温度 一般情况下微生物油脂生成温度与微生 物生长适宜温度一致,大多数在 2 5 3 0 oC 左右, 而 低温培养生成的不饱和脂肪酸含量增加。对具体情 况来说, 最佳产油温度应通过试验决定。 4 2生长期 微生物细胞的含油量因培养时间和培 养 条 件 的 不 同 而 有 显 著 的差 异 。如 油 脂 酵母 ( L i p o m y c e s s t a r k e y i ) 培养时的油脂含量在对数增值 期较少积累而在平衡期初期含量较高。 4 3 p H不同菌种在不同的 p H条件下, 如米曲霉在 p H = 5时细胞中含油量最高达到 2 2 2 1 ; 羊乳酪青 霉菌在 p H = 6时菌体内油脂含量最高达 2 1 ; 酵母 菌一般 p H在 3 5 6 0 , 但纤细棕酵母的生长与油脂 47 = = = -一 生成不同时进行, p H在 3 5 8 5 范围内,随 p H上 升, 油脂生成量增多。 4 4糖浓度和 C N C N对油脂的积累影响较大, 一 般情况下, 培养基中含氮量越高, 则细胞中蛋白 质含量越高, 而且氮含量越高, 油脂积累量越高。不 同油脂积累菌种 的最佳 C N比不同, 在实际生产 中 要根据不同的产油菌株, 合理地调节好菌体细胞增 殖期和油脂积累期的培养基中的C N比, 以获取理 想 的真菌油脂。 4 5通风量 油脂是由基质的糖类还原而成, 微生物 细胞的增殖也需要大量的氧, 因此在深层培养中通 入一定的风量是必要的。 4 ,6光照周期和强度 对自养型藻类是靠光合作用 来合成有机物质的 ,因此控制光照周期和光照强 度 , 不仅能提高藻类 的油脂产量 , 还可 以控制不饱 和脂肪酸含量。 4 7无机盐类盐类对各个菌种的影响不同。C a r r i d o等人 曾对 A s p u n i o l u l a n s 进行研究 ,发现调整 N a 、 K 、 M g 2 + , S 0 42 - ,P 0 4 s 一 等离子含量比, 使油脂含量 从 2 5 2 6 提高到5 1 。 磷的含量对藻类积累油 脂有 lJ 2 1 。 5 微生物油脂应用注意事项 微生物油脂富含功能性多不饱和脂肪酸 , 而功 能性多不饱和脂肪酸的双键数 目多 , 易发生各种形 式的氧化,特别是在高温加热条件下 ( 如煎炸食 品) 。人体摄人多不饱和脂肪酸会增加对天然抗氧 化剂( 如维生素E ) 的需求, 高比例的多不饱和脂肪 酸膳食或营养补充还会产生一些不利影响。因此, 在功能性多不饱和脂肪酸制品的应用上 , 必选严格 掌握一定的度 ,并注意 n 一 6和 n 一 3脂肪酸的平衡 。 在营养补充剂 、 食品等领域还应考虑相应增 加抗氧 化剂比例, 如维生素 E 、 茶多酚、 抗坏血酸等, 以保证 机体发挥多不饱和脂肪酸的正常生理功能, 这对婴 幼儿尤其重要 。此外 , 功能性多不饱和脂肪酸与磷 脂、 植物甾醇等脂质功能性成分的配合也是弥补其 单独使用缺陷的良好手段31 。 6 小结 微生物油脂不仅仅是动植物油
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