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文档简介

摘要为了提高我国酸奶的品质和生产水平,缩小与发达国家在直投式酸奶发酵剂的差距,本课题对酸奶菌种( 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌) 的大量菌珠进行选育,并从工业化生产的角度考虑系统研究了高活力乳酸菌发酵剂增菌、冷冻干燥,多菌种组合的机理和工艺条件。结果如下:1 乳t i l l 蕾株的分纯及选育一i 由不同来源商业发酵剂b s 和直投式发酵剂d v i 在特定培养基上划线分纯,得到2 0 珠球菌、1 2 珠杆菌。菌株经活化后连续五代发酵脱脂乳,综合考虑酸度、p h 值、感官、粘度和和凝固时间各项指标,选出六株杆菌分别为:3 5 0 l 、3 8 0 l 、t m - 1 1 1 l 、v 1 l 、9 5 l 及前 | j 优选b 3 l ,球菌五株分别为:t m 1 1 1 s 、9 0 0 s 、9 6 s 、y c 3 8 0 、s h 9 。经形态学和生理生化初步鉴定,可以初步判定所选择的球菌为嗜热链球菌,杆菌为保加利亚杆菌。将优选出的球菌和杆菌以1 :1 混合发酵脱脂乳,根据滴定酸度、p h 值和粘度选出发酵性能最好的球菌和杆菌组合为:1 m 一1 1 i s 与t m - 1 1 1 l 、9 0 0 s 与9 5 l 、9 0 0 s 与t m - 1 1 i l 、9 0 0 s 与v 1 l 、t m - 1 1 i ssb 3 、) ,2 优选的保加利亚杆曹菌株紫外诱变及驯化,7 对保加利亚杆菌b 3 、t m 1 1 1 l 进行紫外菌种诱变选育,选取致死率为8 0 9 0 的紫外照射条件为:选择在2 0 w 紫外灯,菌悬液距紫外光源3 0c l n ,照射2m i n 。经过复筛选出4株对低酸敏感的保加利亚乳杆菌,但经过第一次传代,只有一株显示了对酸度敏感,而经过第二次传代,所有诱变的保加利亚乳杆菌菌珠对酸度敏感的特性都全部丧失。夕3 高活力乳酸的增殖培养,? 根据优选l b 和s t 在经典培养基中生长,选定s t 和l b 增菌培养基的基质为:4 脱脂乳和5 的酶解乳清( 水解时间6 0 m i n ,i :1 配合) 。通过增殖因子的单因素试验效果和止交试验确定增菌培养基( 1 ) s t 最佳配方为:5 蕃茄汁、0 7 酵母粉、5 麦芽汁;2 乳糖、o5 缬氨酸、1 碳酸钙。( 2 ) l b 最佳配方为:5 番茄汁、5 麦芽汁、o 7 酵母粉;2 乳糖、7 0 m g k g 甲酸。另外,补加1 0 g q 可以提高球菌的活力。控制发酵过程温度、p h 值,对乳酸茁的产酸活性影响很大,其中球菌更适合在p h 值较高( 6 1 ) 、温度为4 1 条件下生长:杆菌更适合在p h 值较低( 5 7 ) 、温度为4 l 条件f 生长。采用磷酸盐缓冲液在菌生长高峰期缓冲能力不能满足需要,不适合产酸量大的乳酸菌增殖。增菌过程充气体n 2 、c 0 2 对菌体并无提高。运_ ;】三因素二次饱和d 最优化设计( 3 1 1 a ) ,得到球菌s t 培养条件的回归方程为:y = - 8 3 0 7 + 2 4 0 x l + 1 0 1 5 x z + 0 9 9 x 3 + 0 0 3 x l x 2 - 0 0 2 x l x 3 + 0 0 2 x z x 3 - 0 0 3 x l z + o 0 3 x z 2 - 1 3 0 4 x 3 2在培养温度4 1 8 c ,p h 值6 1 、培养叫嘲4 6 h 可获得最大产乳酸活力o 5 9 。运刖三因素二次饱和d - 最优化设计( 3 1 1 a ) ,得到杆菌l b 培养条件回归方程为:y 一6 75 8 1 7 9 x l + 9 5 7 x 2 + o 8 2 x 3 + 0 0 2 x l x 2 00 i x l x 3 0 0 2 x 2 x 3 0 0 2 x 1 2 - 0 8 8 x 2 2 - 4 ) 0 4 x 3 2在培养温度4 2 5 、p h 值5 9 、培养时间4 7 h ,可获得最大产酸活力o 5 0 。按照优选增菌培养基和条件在全自动发酵罐中增菌,结果l b 菌产酸活力在4 h 后_ 卜降:1 币s t 菌在增殖3 5 4 h 后,球菌的产酸活力下降。对增菌过程中菌体特征观察可以发观,在产酸活力达到最高之前( 4 h ) l b 为短而直的杆状,达到最高产酸活力后菌体为长而弯曲的杆状,并且在菌体内有着色不均匀的颗粒。将球、杆菌混合组成酸奶发酵剂以球菌增菌4 5 h 、杆菌增菌3 5 h 发酵脱脂乳的产酸洒力最高;另外,从各增菌阶段的杆菌与增菌4 0 4 5 h 的球菌混合其发酵活力无明显差别a j 以看出,杆菌的最初活力在实验范围内对酸奶发酵剂的活力影响不大。增菌培养基中增殖的发酵剂其产酸活力明显高于传统发酵剂的( p o0 5 ) ,这证实实验所选的增菌培养茸是宵效的。将球菌和杆菌以初菌数l :l 比例混合在增菌培养基中,无论温度如何都遵循球菌先迅速生k ,而在温度3 8 c 4 4 c 培养球菌数量始终占优势:2 h 后杆菌比例增加趋于平衡,这变化规律受培养温度影响,较高温度培养有利杆菌生长,而使球杆菌比例达到平衡的时间较短。较高p h 值6 0 有利于混合培养的总菌数增加,但是球菌杆菌比例不平衡,即球菌的数量远远高于杆菌;较低p h 值培养总菌数低,但球杆菌比例随培养时问延长而趋一向卜r 衡。14 营养物质及代谢产物对菌体生长的影响7 和:发酵过程中乳糖消耗量约为中和用氢氧化钠的4 倍因此在乳酸菌增菌过程中根据r 7 n a o h 的消耗最补加乳糖是必要的。补加乳糖蟹为:保加利亚乳杆菌( l h b ) 为碱量的4 倍( 按重景比) 即可满足需要:而嗜热链球菌( s t ) 则在优选培养基之中再加1 的乳糖,丌:任增菌过程中以4 倍碱的量补加乳糖可获得更高的菌活力将增菌发酵液分做抑菌试验,通过测定抑菌圈证实增菌过程中发酵液对菌体本身有抑制作川,这种抑制作用随着发酵时问的延长而增强:球菌在增菌培养基中发酵3 卟,杆菌在增菌培养基中发酵4 h 后其发酵液对自身曲的抑菌能力明显增强。通过添加c a ( l c ) 2和n a ( l c ) 可知,中和剂对微生物菌体有抑制作用。同时s d s - 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析发现在发酵液中有n i s i n 成分的低分子蛋自出现。具有特异吸附乳酸钠的d 一3 0 1 型树脂可吸附发酵过程中产生的乳酸钠,但吸附速度慢斤儿吸附最小,因此必须同时用配合缓冲溶液或中和剂使用。将超过滤装置与发酵罐串联对发酵过程中的发酵液进行超滤处理,结果表明超滤可以提高增菌过稃杆菌的产酸活力:而且随着膜的孔径增人产酸活力明显推移并有增加自伪势:同时定时补加增菌培养液可以极显著( p 0 0 5 ) ,但l b 产酸活力有较大下降趋势,s t 有轻微升高趋势。以万分之05 的姑发酵脱脂乳,3 5 h 即达到了酸奶规定的酸度,说明该冻f ”闲哒剑,ih 】 、:投式发酵制的水1 。冻干菌粉直接保存在冻干瓶内,用蜡封口选用1 5 2 0 、4 c 、1 8 二个温度条件进行保存性实验,结果为:随着贮藏时间的延长,冻干菌种的产酸活力有一定f 降:贮藏温度低相对菌的活力高。)7 多曹共生及对发酵脱脂乳的生产性能影响。f 将酸奶分别于5 、1 50 c 、2 5 贮存,其酸度、菌数、糖分含量发生改变,随贮存天数的增加后酸化越来越严重。利用低温冷藏( 5 ) 可以控制后酸化的发生;增加发酵剂中轩龉比例可以在定程度上推迟酸奶后酸化的发生,综合感官评定、产酸能力以3 0 5 0 g 较适宜:乳酸链球菌的加入则可以乳酸链球菌的加入可以使酸奶在贮藏期间的酸度,叟化减慢,而不改变酸奶的其它性能。将j 二酮乳链球菌、乳酸链球菌和优选出的球菌和杆菌分别制备发酵剂,然后将三种莳以1 :1 :1 的比例发酵牛乳,气相色谱分析乙醛和j 。二二酮含量和感官评定表明,添加丁_ 二酮乳链球菌和乳酸链球菌作发酵剂增加了酸奶中乙醛的含肇,丁二酮乳链球菌同时又使酸奶中的j | 二酮含量有很大提商,即它们尤其是丁二酮乳链球菌的加入增加了酸奶的风味:关键词:乳酸菌直投式发酵剂菌种选育增菌培养保护剂冷冻处理箕生4s t u d y0 1 1t h es e l e c t e ds t r a i n so fl a c t i ca c i db a c t e r i aa n dd v sc o m m e r c i a ls t a r t e rc u l t u r e ss t u d yo ut h es e l e c t e ds t r a i n so fl a c t i ca c i db a c t e r i aa n dd v sc o m m e r c i a ls t a r t e rc u l t u r e sa b s t r a c tal a r g en u m b e ro fs t a i n sf o ry o g h u r ts p e c i e s ( l a c t o b a c i l l u sb u l g a r i c u sa n ds t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s ) ms e l e c t e da n dc u l t u r e d ,a tt h es a m et i m e ,t h ep r o l i f e r a t i o na n dl y o p h i l i z a t i o nh i g la c t i v i t yl a c t i ca c i db a c t e r i a ( l a b ) s t a r t e r s ,t h em e c h a n i s mo fm u l t i s u a l n sc o m b i n a t i o na n dt e c h n i q u ec o n d i t i o n sa r es t u d i e ds y s t e m a t i c a l l yi no r d e rt oi m p r o v et h eq u a l i t yo f y o g h u r ta n dl e v e lo fp r o d u c t i o ni no u rc o u n t r y , a n ds h o r t e nt h ed i f f e r e n c ei nd i r e c t - a d d e d ( d v so rd v i )s t a r t e rc o m p a r i n gw i t ht h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s 1 t h es e p a r a t i o na n dp u r i f i c a t i o n & s e l e c t i o na n dc u l t i v a t i o no fl a bs t r a i n st h ec o m m e r c i a ls t a r 钯rc u l t u r e s ( b s b u l ks t a r t e r d v s ) f r o md i f f e r e n ts o u l e sa r ep u r i f i e di ns p e c i a lm e d i u m ,t w e n t yo fc o c c ia n dt w e l v eo fb a c i l l ia r eo b t a i n e d t h es t a i n sh a v eb e e nc u l t i v a t e df o rc o n t i n u o u sf i v eg e n e r a t i o n su s i n gf a t f r e em i l ka f t e ra c t i v a t i o n , t h ea c i dd e g r e e ,p hv a l u e ,s e l t s ev a l u e ,v i s c o s i t ya n dt i m eo fc u r da r ec o m p r e h e n s i v e l ys t u d i e d ;t h e ns i xs t r a i n so f b a c i l l ia r es e l e c t e d ,i n c l u d i n g3 5 0 l ,3 8 0 l ,t m - 1 ll l ,9 5la n db 3 l ,a n dt h ef i v es t a i n so f c o c c ia r et m ili s ,9 0 0 s ,9 6 s ,y c 3 8 0a n ds h 9 a 船fe l e m e n t a r yj d e n t i f i e a t i o n so fm o r p h o l o g y , p h y s i o l o g ya n db i o c h e m i s t r y , t h er e s u l t so fp r e l i m i n a r yd e t e r m i n a t i o n smt h a tt h ec o c c ia r est h e r m o p h i l u s ( s t ) a n dt h eb a c i l l ia r e b u l g a r i c u s ( l b ) t h es e l e c t e dc o c c ia n db a c i l l ia r em i x e di nt h er a t i oo f1 :1t of e r m e n tt h ef a t - f r e em i l k a c c o r d i n gt ot h ea c i dd e g r e e ,p hv a l u ea n dv i s c o s i t y , t h ec o m b i n a t i o no f o p t i m a lf e r m e n t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa r cs c r e e n e d , a n dt h e ya r et m 1 1 1 s t m - 1 1 l l 。9 0 0 s 9 5 l 。9 0 0 s t m - 1 1 1 l ,9 0 0 s v l l ,a n dt m - 1 1 1 s b 3 2 t h eu vm u t a t i o na n dd o m e s t i c a t i o no ft h ep r e f e r e n t i a l l ys e l e c t e dlb u l g a r l c u jt h eu vm u t a t i o n so f b u l g a r i c u sb 3 、t m - l l l li sc a r r i e do u t , t h el e t h a lr a t ei s8 0 - - 9 0 ,t h er a d i o a c t i v ec o n d i t i o ni sa sf o l l o w i n g - t h eu vl i g h to f2 0 wi sc h o s e t h ed i s t a n c eb e t w e e nt h el i g h ta n dc u l t u r es u s p c n s i o ni s3 0 e m ,a n dt h ei r r a d i a t i o nt i m ei s2m i n u t e s f o u rs t r a i n so fa c i ds e n s i t i v i t ya r es c r e e n e d ;b u to n l yo n es t r a i ns h o w si t sa c i ds e n s i t i v i t ya f t e rt h ef i r s ti n o c u l a t i o n a n da l lt h em u t a t e ds t r a i n sl o s st h ea c i ds e n s i t i v i t ya r e rt h es e c o n di n o c u l a t i o n 3 c u i t i v a t 由a gc o n d i t i o n so f l a bw i t hh i g ha c t i v i t y1 1 1 es e l e c t e dp r o l i f e r a t i o nm e d i u ma r e ,a c c o r d i n gt ot h eg r o w t ho fs c r e e n e dl ba n ds ti nt h ec l a s s i em e d i u m 4 f a t - f r e em i l ka n d5 e n z y m eh y d r o l y z e dw h e y ( t h eh y d r o l y z i n gt i m ei s6 0m i n ,a n dw h e yp o w d e r h 2 0i s1 :1 ) t h eo p t i m a lf o r m u l a p r e s c r i p t i o ni sd e t e r m i n e db ys i n g l ef a c t o rt e s t so fp r o l i f e r a t i o nf a c t o r sa n dt h eq u a d r a t i cd i s i g n t h eo p t i m a lf o r m u l ao fst :5 t o m a t oj u i e e ,o 7 y e a s te x t r a c t i o n ,0 5 m a l t o s e ;2 l a c t o s e ,0 5 s e r i n e ,1 c a l c i u mc a r b o n a t e t h eo p t i m a lf o r m u l ao fl - b :5 t o m a t oj u i c e 07 y e a s te x t r a c t i o n ,0 5 m a t o s e ;2 l a c t o s e 7 0 m g k gm e t h a n o i ca c i di na d d i t i o n t h es u p p l e m e n to f1 0 g qc a ni m p r o v et h ea c t i v i t yo f t h ec o c c i t h ec o n t r o lo f a c i dd e g r e ea n dp hv a l u eh a sg r e a te f f e c to na c i d - p r o d u c i n ga b i l i t yo f l a b ;t h es u i t a b l eg r o w t hc o n d i t i o n so f c o c c ia r ea th i 曲e rp h ( 6 1 ) a n dt h et e m p e r a t u r eo f 4 i ,a n dt h ep r o p e rc o n d i t i o n so f b a c i l l ia r ea tl o w e rp h ( 5 7 ) a n dt h et e m p e r a t u r eo f 4 1 t h eb u f f e ra b i l i t yo fb a l a n c es a l t sc a n ts a t i s f yt h en e e di nt h ev i g o r o u sg r o w t hp h a s e ,a n ds oi ti sn o tf i tf o rt h ep r o l i f e r a t i o no fl a bw h i c ha l w a y sp r o d u c eal o to fa c i d i tc a n ti m p r o v et h ep r o d u c t i o no f b a c t e r i ab o d yt oi n f l a t en 2a n dc 0 2 t h ed o p t i m a ls a t u r a t i o nt e s td e s i g no fq u a d r a t i ct h r e ef a c t o r s ( 3 11 a ) i sa p p l i e d ,a n dt h er e c u r s i v ee q u a t i o no f t h es tc u l t i v a t i n gc o n d i t i o n si sf o u n d :y = 一8 3 0 7 + 2 4 0 x l + 1 0 1 5 x 2 + 0 9 9 x 3 + 0 0 3 x l “2 0 0 2 x l x 3 + 00 2 x 2 x 3 - 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p r o d u c i n ga c t i v i t yr e a c h e st ot h eh i g h e s tp o i n t ( 4 b ) ,t h ef o r mo fl bc h a n g e si n t ol o n ga n dw i n d i n gb a c i l l u sa f t e rr e a c h i n gt h eh i g h e s tp o i n t ,a n dt h eu n w e l l - d i s t r i b u t e dc h r o m a t i cg r a n u l e si sf o u n d t h ea c i d p r o d u c i n ga c t i v i t yo fs td e c r e a s e sa f t e rp r o l i f e r a t e d35 - 4h r st h eh i g h e s ta c i d p r o d u c i n ga c t i v i t yi so b t a i n e du s i n gt h es t a r t e rm i x i n gw i t hs ta f t e r35 h r sp m l i f e r a t i o na n dl ba f t e r4 o h r sp r o l i f e r a t i o n ;i na d d i t i o n t h eo r i g i n a a c t i v i t yo fl bs t u d yo t h es e l e c t e ds t r a i n so f l a c t i ca c i db a c t e r i aa n dd v sc o m m e r c i a ls t a r t e rc u l t u r eh i i t t l ee f f e c to nt h ea c t i v i t yo f y o g h u r ts t a r t e rw i t h i nt h ee x p e d m n n t a ls c o p e t h ea c i d - p r o d u c i n ga c t i v i t yo ft h ep r o l i f e r a t e ds t a r t e r si nt h ep r o l i f e r a t i o nm e d i u mi sr e m a r k a b l yh i g h e rt h a nt h a to ft h e t r a d i t i o n a ls t a r t e r s ( p 锄0 5 ) ,w h i c hp r o v et h a tt h es e l e c t e dc u l t i v a t i n gm e d i u mi se f f e c t i v ei nt h ee x p e r i m e n t s w h e ns ta n db a c i l l u sa r ei n c u b a t e da tt h er a t i oo fl :1i nt h ep r o l i f e r a t i o nm e d i u m , t h es td o m i n a t ea l la l o n gu n d e rt h et e m p e r a t u r e3 8 “:t h er a t i oo f t h el bi n c r e a s ea f t e r2 h r s ;a n dt h ec h a n g el a wi si n f l u e n c e db yt h et e m p e r a t u r e ,t h eh i g h e rt e m p e r a t u r ei sb e n e f i c i a lt ot h eg r o w t ho f l b a n dt h et i m en e e d e dt or e a c ht h eb a l a n c e dr a t i oo f s ta n db a c i l l u si ss h o r t 1 h eh i g h e rp hv a l u e ( 6 0 ) i sb e n e f i c i a lt ot h ei n c r e a s eo ft h et o t a ln u m b e ro ft h eb a c t e r i a , b u tt h en u m b e ro fs , ti sm u c hh i 曲c rt h a nt h a to fl b ;a n dt h et o t a ln u m b e ro f t h eb a c t e r i ai sl o w e ri nt h el o w e rp hv a l u e ,b u tt h er a t i oo f s ta n dl bt e n d st ob ei nb a l a n c ew i t ht h ee x t e n s i o no f t h ec u l t i v a t i n gt i m e 4 t h ee f f e c to f n u t r i e n t sa n dm e t a b o l i t e so nt h eb a c t e r i a lg r o w t ht h el a c t o s ec o n s u m p t i d u r i n gf e r m e n t a t i o ni sf o u rf o l do f t h ew a s t a g eo f s o d i u mh y d r a t e t h u si ti sn e c e s s a r yt or e c r u i tl a c t o s ei na c c o r d a n c ew i t ht h ew a s t a g eo fs o d i u mh y d 伯l e t h es u p p l yo f l a c t o s ei s ,l bn e e d s4t i m e so f t b ea l k a l ia d d e d ,a n ds tn e e d st oa d d1 l a c t o s ei nt h eo p t i m a lm e d i u mi ne x c e s se x c e p tf o rt h es u p p l yo fl a c t o s et h es a m ea st h a to fl bt og e th i g h e ra c t i v i t yo f t h es t a r t e r s t h eb a c t e r i o s t a t i ct e s t so f t h ep r o l i f e r a t ef e r m e n t a t i o nl i q u i d sa r ec a r r i e do u tr e s p e c t i v e l y i ti sp r o v e dt h a tt h ef e r m e n t a t i o nl i q u i d si n h i b i tt h eb a c t e r i at h e m s e l v e sd u r i n gp r o l i f e r a t i o nb ym e a s u r i n gt h eb a c t e i o s t a t i cc y c l e s ,a n dt h ei n h i b i t i o nf u n c t i o ni n c r e a s e sw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft i m e t h ei n h i b i t i o na b i l i t yi n c r e a s e so b v i o u s l ya f t e rp r o l i f e r a t i o nc u l t i v a t i o n3 0h o u r so fs ta n d4 0h o u r so fl b t h en e u t r a l i z a t i o na g e n ti n h i b i tt h eb a c t e r i a lb o d yb yt h et e s t so fa d d i n gc a ( l c ) 2 a n dn a ( l c ) t h el o wm o l e c u l a rp r o t e i no f n i s i nc o m p o n e n ti sf o u n da p p e a r si nt h ef e r m e n t a t i o nl i q u i d sf r o mt h ea n a l y s i so fs d s p o l y p r o p y l e n ea c e t y l a m i n eg e le l e c u o p h o r e s i s ( s d s - 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