（发酵工程专业论文）嗜酸乳杆菌发酵乳的研究.pdf

摘要 嗜酸乳杆菌是人体肠道内的少数有益菌之一，具有优良的耐酸剥胆盐的能 力，被称为第三代乳酸发酵剂菌种。但将嗜酸乳杆菌应用1 i 酸奶发酵的q i 产周 期长，所得产品风味不佳，是制约嗜酸乳杆菌应用的主要因素。本论文在对嗜 酸乳杆菌的生物学特性进行研究的基础上= ，初步研究了嗜酸乳杆蔺的生长促进 剂，并丌发出两种嗜酸乳杆菌发酵乳产品。 刘嗜酸乳杆菌l a l 生物学特性的研究表明，该菌种生长缓慢，8 h 进入指 数生长期，2 8 h 进入稳定期。嗜酸乳杆菌l a l 具有较强的咐酸耐胆盐的能力： p h25 、3 7 培养4 h ，存活率为1 5 2 ：胆汁赫浓度o 3 、3 79 c 培养4 h ，存 活率为1 6 7 。嗜酸乳杆菌l a 1 最高可在n a c i 浓度为2 的培养基中生长。 嗜酸乳杆菌l a 1 对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有明显的抑菌作用，抑菌圈的 直径分别为2 0 2 2 m m 和1 2 1 4 m m 。 天然添加物黄豆汁、黄豆芽汁、啤酒、谣红柿汁、胡萝h 汁对嗜酸乳杆菌 都有较好的促进作用，其中以黄豆汁的促进作用最为明显，通过实验确定黄豆 汁的最佳添加量为7 。单的维生素( v b l 、v h 5 、v b 6 、vb i l 、v c ) 对嗜酸 乳杆菌生k 有一定的促进作用，以维生素v b l 和vb i i 的促进作用较好。维生 素组合( v b l ：v b 5 ：v b 6 ：v b i l ：v c = l ：1 ：l ：l ：1 ) 以2 0 m g 1 0 0 m l 的添加量添加到牛乳 中，可使发酵乳凝乳时间出1 8 h 缩短为1 0 h 。 采用嗜酸乳杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌共生发酵生产发酵乳的风 味明显优于嗜酸乳杆菌单独发酵，凝乳时间也大为缩短。通过j f 交试验确定的 工艺参数为：菌种比例( 嗜酸乳杆菌：保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌) 1 ：2 ：1 ，接 种量5 ，加糖量1 0 。发酵温度3 7 。采用此最佳工艺条件发酵牛乳，凝乳 时间为7 5 h ，制得的发酵乳质地细腻，口感酸甜适口，在4 6 的条件下保 存2 0 d ，嗜酸乳杆菌数仍在1 0 6 c f u m l 以一l ，总乳酸菌数在1 0 7 c f u m l 以上。 将酵母应用于嗜酸乳杆菌发酵乳的制作可以有效缩短发酵乳的生产周期， 改善发酵乳的口味。以凝乳时间和感官评分为衡量指标，通过实验确定啤酒酵 母与嗜酸乳杆菌混和发酵制得的发酵乳综合评分最高。通过正交试验确定嗜酸 酸乳杆菌与啤酒酵母共生发酵制发酵乳的最佳工艺为：接种量5 ，菌种比例 ( 嗜酸乳杆菌：啤酒酵母) 5 ：1 ，加糖量8 ，发酵温度3 7 。采用此最佳工艺 条件发酵牛乳，凝乳时间为8 h 。 关键词：嗜酸乳杆菌发酵乳促生长因子共生发酵 a b s t r a c t l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u si sak i n do fp r o b i o t i c si nt h ei n t e s t i n e so fh u m a n a n di th a sb e e nc o n s i d e r e da st h et h i r dg e n e r a t i o no ff e r m e n t a t i o na g e n tf o ri t s e x i n a i o u sa b i l i t yo fa c i d t o l e r a n c ea n db i l e - t o l e r a n c e b u tt h ec u r d i n gt i m e o f f e r m e n t e dm i l ko fl a c t o b a c i l h z s a c m o p h i l u sw a sl o n ga n dt h ef l a v o u ro ft h e p r o d u c tw a sal i t t l ea s 仃i n g e n t ，w h i c hw e r et h er e s t r i c t i v ef a c t o r so fi t sa p p l i c a t i o n i n t h i sp a p e r ，t h ea c c e l e r a n t so fl a c t o b a e i l l u sa c i d o p h i l u sw e r es t u d i e da f t e rt h e f o u n d a t i o n a ls t u d yo fs o m eb i o l o g i c a lp r o p e g i e so fl a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ，a n d t w ok i n d so f l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sf e r m e n t e dm i l kw e r ee m p o l d e r e d i nt h e s t u d yo ft h eb i o l o g i c a lp r o p e r t i e so fl a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ，t h e r e s u l t si n d i c a t e d ：l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sl a jg r o w ss l o w l yi nm r sm e d i u m ， a n de n t e r e de x p o n e n t i a lp h a s ea tt h e8 t hh o u ra n ds t a b i l i t yp h a s ea tt h e2 8 t hh o u r ； l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sl a 一h a dv e r ys t r o n ga b i l i t yo fa c i d t o l e r a n c ea n d b i l e - t o l e r a n c e ，i t sl i v a b i l i t yw a s1 5 2 a f t e r4h o u r sc u l t i v a t i o na tp h 2 5a n d3 7 。c ， a n di t s l i v a b i l i t yw a s16 7 a f t e r4h o u r sc u l t i v a t i o nw i t ht h e0 3 b i l es a l t c o n c e n t r a t i o na t3 7 | 。c l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sl a 一s a l t - t o l e r a n c ec o n c e n t r a t i o n i s2 n a c li nt h ec u l t u r em e d i u m l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sl a 一h a do b v i o u s a n t a g o n i s t i ca c t i v i t yo nt h ep a t h o g e n i ce s c h e r i c h i ac o l ia n ds t a p h y l o c o c c u s6 l h r e l f s a n dt h ed i a m e t e ro fa n t i m i c r o b i a l z o n ew e r e2 0 一一2 2 m ma n d1 2 - 1 4 i r o nr e s p e c t i v e l y a f t e ri n c u l a t i n gf o r2 4h o u r sa tt h et e m p e r a t u r eo f3 7 v t h en a t u r a la c c r e t i o n s ，i n c l u d i n gs o y b e a ne x t r a c t ，s o y b e a ns p r o u te x t r a c t ，b e e r t o m a t oj u i c e ，c a r r o tj u i c e ，h a dg o o ds t i m u l a t i v ee f f e c tt ot h e g r o w t h o f l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ，a n ds o y b e a ne x t r a c tw a st h eb e s to ft h e ma n di t s o p t i m u m a c c e s s i o nc o n c e n t r a t i o nw a s7 t h e s i n g l ev i t a m i n a n y o n e o f v m ，v b 5 ，v b 6 ，v b n ，v c ，h a do b v i o u ss t i m u l a t i v ee r i e c to nt h eg r o w t ho f l a c t o b a c i l l u s a c i d o p h i l u sa n dv a t 和v a uh a v et h eb e t t e re f f e c ta m o n gt h e m w h e nf l a ev i t a m i n c o m p o u n d i n g ( v b t ：v b s ：v b 6 ：v b l i ：v c = 1 ：1 ：l ：1 ：1 、c o n c e n t r a t i o nw a s2 0 m g 1 0 0 m li n r e c o v e r e ds k i m m e dm i l k ，t h ec u r d i n gt i m ec o u l db es h o a e n e df r o m1 8h o u r st o1 0 h o u r s t h ef l a v o ro fy o g u r tp r o d u c e db ys y m b i o t i cf e r m e n t e dw i t hl a c t o b a c i l l u s a c i d o p h i l u s a n dl a c t o b a c i l l u sd e l b u e c k i is u b s pb u l g a r i c u sa n ds t r e p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u sw a sm u c hb e r e rt h a ns i n g l ef e r m e n t e db yl a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ， a n dt h ec u r d i n gt i m ew a ss h o r t e n e do b v i o u s l y t h eo p t i m u mt e c h n i c a lp a r a m e t e r s w e r ed e t e r m i n e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ：m i c r o b ei n o c u l a t i o np r o p o r t i o no f l a c t o b a c i t l u s a c i d o p h i l u s ：l a c t o b a c i l l u s d e l b u e c k i i s u b s pb u l g a r i c u s ： s t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u sw a s1 ：2 ：1 i n o c u l u m ss i z e5 3 7 。ca n dt h eq u a n t i t yo f s u c r o s e1 0 t h ec u r d i n gt i m e7 5h o u r s t h ef i n a lp r o d u c th a dg o o dt e x t u r ea n d f l a v o u f w h e ny e a s tw a sa p p l i e di nl a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u sf e r m e n t e dm i l k ，t h e c u r d i n gt i m ec a nb es h o r t e n e de f f e c t i v e l y , a n dt h et a s t e c a na l s ob ei m p r o v e d u s i n gc u r d i n gt i m ea n ds e n s eg r a d ea se v a l u a t i v ei n d e x ，t h ey o g u r tf e r m e n t e db y l a c t o b a c i l l u s a c i d o p h i l u s a n d s a c c h a r o m y c e s c e r e v i m a ew a s o p t i m a l t h e o p t i m u m t e c h n i c a l p a r a m e t e r sw e r ed e t e r m i n e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t s ： m i c r o b ei n o c u l a t i o np r o p o r t i o no fl a c t o b a e i l l u sa e i d o p h i l u s ：s a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a ew a s5 ：1 i n o c u l u m ss i z ew a s5 f e r m e n t a t i o nt e m p e r a t u r ew a s3 7 a n da d d e d8 s u c r o s e t h ec u r d i n gt i m ew a s8h o u r s k e yw o r d s ：l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s f e r m e n t e dm i l ks o m a t o m e d i n s y m b i o t i cf e r m e n t e d 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文巾 引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义i ：已 属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成 果，与我一同：e 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文知识产权权属声明 木人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知u 产权归属山东轻工业 学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公丌阅览、借阋以及申请专 利等权利，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复e j j 件和电子版， 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成粜时，署名 单位仍然为山东轻工业学院。 论文作者签名 导师签名 遥鱼坚淦岳嚏f | 期：；q ! ! 年量月量坠同 日期：2 q ! ! 年月! 卫f _ | 山东轻t 业学院倾卜学位论文 第一章绪论 普通酸奶的生产通常所使用的菌种为傈加利亚乳杆菌和晴热链球菌。但这 两种菌不能耐受胃酸及胆汁酸的作用，也不能在肠道内定植，其有益作用受到 很大限制，其存活率仅有0 0 1 0 6 5 n 嗜酸乳卡t 蔺是来自肠道的乳酸菌， 最初是从婴儿的粪便中分离出来的，能够在人体肠道内定植，是人和动物肠道 中很重要的一种益生菌，被视为第三代乳酸发酵剂菌种。 1 i 嗜酸乳杆菌的生理特性 嗜酸乳杆菌( l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ) 属于乳杆菌属( l a c t o b a c i l l u s l ，革兰 氏阳性杆菌，杆的末端呈圆形，大小为0 6 o 9 1 5 1 6 pi t i ，以单个、成对 或短链形式存在，不运动，无鞭毛，无芽孢，过氧化氛酶阴性，同型发酵乳糖， 不液化明胶，最适生长温度为3 5 3 8 ，最适p h 值为5 5 6 0 ，不产生细 胞色素。嗜酸乳杆菌是一类厌氧或兼性厌氧的微生物，无氧或较低的氧分压环 境下在同态基质表面生长，5 1 0 的二氧化碳可促进嗜酸乳杆菌的增殖【2 j 。 嗜酸乳杆菌具有高度适应环境的能力，对于不良环境能迅速作出自我调节 反应，使其形成适应环境的代谢系统。而耐酸耐胆汁赫特性是嗜酸g l * r l ：菌作为 功能性食补因子的一个重要优势指标。已有研究表明，嗜酸乳杆菌可以顺利通 过胃肠高酸、高胆汁盐环境而到达肠内，其可以作为食补因子在人体肠道中f 常繁殖，形成优势菌，充分发挥其健康促进特性，起到整肠作用。还有研究表 明，在低p h 值环境下菌体粗壮，两端钝圆，而高p h 值环境菌体纤细，呈杆 状，这可能是该菌为抵御不良环境而产生的一种适应性反应1 3j 。 1 2 嗜酸乳杆菌对营养的要求 嗜酸乳杆菌有复杂的营养要求，需要较低的氧分压、可发酵的糖类、蛋白 质及其降解产物、核酸的衍生物、脂肪酸、微量元素、大量的b 族维生素满足 它们的生长。 1 2 i 碳水化台物的发酵 嗜酸乳杆菌可以发酵大量的糖，反应的最终产物乳酸对最终产品的风味、 质构和保存性均有重要的影响。 b 一半乳糖苷酶催化乳糖水解为葡萄糖和半乳糖。嗜酸乳杆菌属同型发 酵，葡萄糖通过e m p 途径代谢，产生乳酸。乳酸的产量是l - 8 m o l m o l 葡萄糖， 第一章绪论 同时产生少量的其它化合物。h i c k e y 发现嗜酸乳杆菌利用乳糖降解j “：尘葡萄 糖，而半乳糖则释放到培养基中。嗜酸乳杆菌对其它糖类的利用先后顺序为： 葡萄糖 果糖，蔗糖，半乳糖。 1 2 2 微量元素 乳杆菌的增殖需要m g 和m n 等元素。w o o l e y 报道m n 刈以刺激嗜酸乳杆 菌的生长。g n e h u s 观察到除了m g 和m n 元素，f e 也可以促进嗜酸乳打菌的 增蛸。 1 2 3 氨基酸和维生素 乳杆菌的合成能力是很有限的，因此这些微生物的生长需要从外源加入大 量的氨基酸和维生素。 1 2 4 脂肪酸 不饱和脂肪酸可以刺激嗜酸乳杆菌的生长，而饱和脂肪酸具有抑制作用。 在不饱和脂肪酸中泛酸的需求已经被证实【4 1 。 1 2 5 核酸的衍生物 嗜酸乳杆菌的生长需要核酸的衍生物，如腺嘌呤核苷的脱氧核糖、腺嘌呤、 胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、脱氧核糖磷酸盐、尿嘧啶、 脱氧核苷、5 一甲基嘧i 定一1 2 一脱氧核糖。 1 3 嗜酸乳杆菌的益生作用 益生菌的定义为：应用于动物及人体内，通过改善宿主体内的微生态平衡 进而促进宿主健康的单一或混合的活的微生物制剂。嗜酸乳杆菌是一种来自人 体肠道的益生菌，其医疗特性已经引起许多研究人员的关注。 1 3 1 调整肠道菌群平衡，抑制肠道不良微生物的增殖 早在1 9 0 0 年就有人注意到某些发酵乳制品在控制肠道致病菌方面的作 用。自8 0 年代以来，大量临床研究探讨了乳酸菌在治疗腹泻和缩短腹泻持续 时间方面的作用。c l e m e n t s ( 1 9 8 3 ) 等研究了成年人因服用新霉素而诱发的腹泻。 这些成年人服用新霉素来治疗致病性大肠杆菌的感染。在新霉素治疗丌始后， 给这些病人服用牛奶，每日4 次。牛奶中含有被称为l a c t i n e x 的颗粒状乳杆菌 制剂，活菌数为1 0 8 c f u m l 1 0 9 c f u m i 。与对照相比，服用l a c t i n e x 后，病人 的腹泻发病率减少了5 0 ，腹泻的次数和程度都显著降低1 5 1 。i s o l a u r i ( 1 9 9 1 ) 等 用l a c t o b a c i l l u sg g 治疗儿童的急性病毒性腹泻【6 j 。无论是服用l a c t o b a c i l l u s g g 干燥制品，还是由l a c t o b a c i l l u sg g 制作的发酵奶，都能使腹泻| ；| 勺持续时 问缩短。 2 山东轻工业学院硕卜学位论文 嗜酸乳杆菌乳制品抑制肠道内病原菌的机理不完全清楚。许多研究表明嗜 酸乳杆菌对那些致病微生物具有拮抗作用。嗜酸乳杆菌抑菌作用机理，还表现 为抗生物紊类物质的作用。例如，嗜酸乳菌素( a c i d o l i n ) 、嗜酸杆菌素 ( a c i d o p h i l i n ) 、乳酸菌素( 1 a c t o c i d o n ) 都是各种不同的嗜酸乳杆菌菌株产生的。 另外，嗜酸乳杆菌粘附在宿主消化道内并定植和存活下来形成生物屏障( 占位 效应) ，。方面町以抑制病原菌在消化道耥膜上的粘附，并通过与病原菌竞争 营养物质抑制病原菌的生长：另一方面可以防止毒紊等有害物质的吸收并中和 有毒产物。 1 3 2 刺激免疫系统，增强机体的免疫能力 有关乳酸菌或含有乳酸菌的发酵制品的免疫调节和免疫刺激特性的研究 正受到愈来愈多的关注。乳酸菌的代谢产物、细胞壁成分以及乳酸菌在肠道内 的定植作用等都被看作是影响免疫调节的重要因素。b e r d i g o n ( 1 9 8 7 ) 等调查了 嗜热链球菌和嗜酸乳杆菌发酵奶对老鼠免疫成分的影响，发现老鼠的巨噬细胞 和淋巴细胞都被激活。w a g n e r 等( 1 9 9 7 ) 发现，给免疫缺陷的小鼠喂服嗜酸乳杆 菌( l a c t o b a c f f f “sa c i d o p h i l u sn c f m ) 后，小鼠体内产生了抗体，这种抗体列 抵御念珠菌引起的疾病具有一定的作用。同时，小鼠体内i g g ，i g a 和i g m 的 含量有所增加1 7 】。对双歧杆菌的大量研究也表明，双歧杆菌能诱导1 n f a 、 i l 2 、i l 6 、i l 1 0 和i n f a 的m r n a 表达增强，激活巨噬细胞，如n k 细胞、 ，1 1 细胞和淋巴细胞，提高机体的特异性及非特异性免疫功能。有报道，服用含 有“定剂量双歧杆菌的酸奶可使体内t 细胞产量提高3 4 倍【8 0 b e r d i g o n ( 1 9 9 0 ) 和y a s u i ( 1 9 8 9 ) 已通过小鼠实验证实了乳酸菌和双歧杆菌的免疫赋活作用i r 4 ”j 。 摄入特定的乳杆菌可以增强机体的免疫反应，增强宿主对肠道感染的抗 性。免疫系统的增强增加了宿主的防御能力，这是益生菌用于保健食品控制肠 道感染的主要理论依据。 1 3 3 提高乳糖的消化性 乳糖在人乳及牛乳中的平均含量分别为7 0 和4 8 ，是人体重要的营养 源，并具有重要的生理作用。乳糖只有在乳糖酶的催化下水解成葡萄糖和半乳 糖，爿能被人体转化吸收。然而，在弧、非洲，特别是我困成人中约有5 5 1 的人都因体内缺少乳糖酶，而致使乳糖在大肠中积累，成为肠道微生物的异质 性发酵基质，结果引起腹泻、腹胀、腹部疼痛和肠胃气胀等不适症状，这种现 象被称为乳糖不忍耐症( l a c t o s ei n t o l e r a n c e ) “，1 2 】。 饮用嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等益生菌发酵的酸奶有助于乳糖消化，可大大 降低乳糖不耐症。嗜酸乳杆菌等益生菌在乳糖存在的情况下可以诱导合成d 一 半乳糖苷酶( b o a l a c t o s i d a s e ) ，有利于乳糖的分解和利用。乳酸荫发酵可将乳 第一章绪论 巾2 0 4 3 0 的乳糖水解转化成乳酸；乳酸菌产生的b 半乳糖苷酶在人体内能 够促进残存在5 0 以上的乳糖水解。通过向接受试验的人员提供一定剂量的 乳糖，连续检测呼吸中氢气( 乳糖在肠道中发酵的副产品) 的释放鼙( 也称作 b r e a t hh y d r o g e nt e s t ，b h t 测试) ，可以从生理学上定量评价参试者患有乳糖 不忍耐症的情况【l ”。这种客观的测定方法能够有效地分析酸奶和乳酸菌对乳 糖不忍耐症的影响。临床上，大量对供试人群呼出氢气量的检测结果表明，服 用含有1 8 9 乳糖的酸奶的患者其呼出的氢气只有那些在乳中或水中加入同样 量乳糖时呼出的氢气的1 3 。k i m 和g l l i l a n d ( 1 9 8 3 ) 研究了未发酵的嗜酸乳杆菌 奶对乳糖不忍耐症的影响。b h t 测试结果表明，服用含有2 1 0 8 c f u m ，嗜酸 乳杆菌的未发酵奶，7 天后呼吸中氢气的释放量明显降低，乳糖的利用率明显 增加。服用含有2 1 0 8 c f u m l 的嗜酸乳杆菌奶也获得了类似的结果。可见， 酸奶能明显改善乳糖的消化和吸收【3 1 。但为了能有效促进乳糖分解和消化， 酸奶中应保持较高的活菌数量。 1 3 4 抑制癌症的形成和发展 研究表明u 4 j s ，。些乳酸菌可以改变某些粪便酶的活性，而这些粪便酶是 引起肠癌发生的重要因素。这些酶包括1 3 半乳糖苷酶( 1 3 一g l u c u r o n i d a s e ) 、胺还 原酶( a z o r e d u c t a s e ) 和硝化还原酶( n i t r o r e d u e t a s e ) 等。服用特定的乳酸菌或含有 它们的食品显然影响了这些粪便酶的活性。g o f d i n 等( 1 9 8 4 ) 也报道了嗜酸乳秆 菌和双歧杆菌通过抑制致癌前体物的转变和抑制癌细胞生长等方式降低癌症 的发生率。研究中发现，饮用含有2 x1 0 6 c 凡i n l 的嗜酸乳杆菌乳的制品可引 起p 一葡萄糖苷酸酶( b g l u c u r o n i d a s e ) 、胺还原酶( a z o r e d u c t a s e ) 乖 硝化还原酶 ( n i t r o r e d u c t a s e ) 的活力下降2 4 倍，抑制致癌前体物的生成和转化蝉i 。也有研 究表明，嗜酸乳杆菌能够最著降低b 一葡萄糖苷酸酶和硝化还原酶的活性，但 对胺还原酶的影响并不是很明显。另有研究认为，嗜酸乳杆菌、双歧杆菌等益 生菌可以降解亚硝胺等致癌物质，预防癌症的发生，其机理尚在研究中。 1 3 5 控制血清中的胆固醇 随着人们生活水平的提高，不合理的膳食结构逐步导致体内胆固醇含量增 加。胆固醇过量堆积将导致冠心病、高血脂症、动脉粥祥硬化以及其它心血管 疾病。对高胆固醇的人来说，降低胆固醇水平意味着减少心脏疾病发生的风险。 国内外大量临床实验证实，服用乳酸菌及其相关制品具有减少人体血清胆 固醇含量，降低心血管疾病发病率的功效。1 9 9 7 年，g i m l a n d 最先提出了乳酸 菌可通过降解胆盐促进胆固醇的分解代谢，从而降低胆固醇含量的观点i l “。 1 9 8 5 年，他又进一步指出，在厌氧条件及含有胆赫的高胆固醇培养基中生长 时乳酸菌菌体细胞可以吸收胆固醇而降低介质中胆固醇的含量【l “。随后， 山东轻工业学院倾卜学位论定 1 9 9 2 年r a s i c 也证实了部分乳酸菌和两歧双歧杆菌对胆固醇的吸收作用。但是 k l a v e r 和v a nd e rm e e n ( 1 9 9 3 ) 认为乳酸菌和双歧杆菌对胆固醇没有吸收作用， 而是借助其胆盐水解酶( b i l e s a l th y d r o l a s e ，b s h ) 活性将胆盐转化为脱结合态， 导致在p h 低于6 0 时，胆盐溶解度较低，并与胆固醇形成沉淀，从而减少了 介质中胆周醇的含量”。还有研究认为，嗜热链球菌( s t r a p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u s ) 和l 嗜酸乳杆菌可以显著降低血清总胆围醇和低密度脂蛋白的含 量。 尽管乳酸菌降低胆固醇的作用得到了体内及体外大量实验的支持，但由于 受多种因素如胆盐浓度、种类、活菌数目、介质p h 、菌株( 种) 等的影响，其 作用机理至今尚无定论，观点主要体现在：( 1 ) 乳酸菌菌体细胞直接吸收胆同醇； ( 2 ) 乳酸菌的胆盐水解酶活性使胆盐由结合态转变为脱结合态与胆固醇共同沉 淀；( 3 ) 菌体吸收和共同沉淀联合作用。此外，有研究认为，乳酸菌可以抑制 胆固醇合成途径中的d 羟基1 3 ，甲基戊二酸单酞辅酶a 还原酶的活性，从而 降低血清胆固醇的含量f 1 9 j 。 1 3 6 增加乳中可消化性的蛋白质、维生素的含量 在发酵过程中，嗜酸乳杆菌能够降解乳中的蛋白质，使其转变为易于被人 体吸收的状态丽大大提高了消化率。乳中的蛋白质经乳酸菌作用后水解为容易 消化和吸收的肽、氨基酸等物质，另外，乳酸发酵中不断产生的乳酸等使凝乳 块变得细小，使蛋白质与消化酶的接触面积变大，有利于蛋白质消化分解的进 行。a i m 发现，由于乳酸菌的蛋白质分解作用，酸奶酪中游离氨基酸的含量比 牛乳中游离氨基酸的含量高【2 0 1 。酸乳中约有l 的蛋白质被水解为游离氨基酸， 其含量约是牛奶的5 倍。b r e s l a w 和k l e y n 也发现，在酸奶酪制品加工过程中， 蛋白质的可消化性提高了【2 ”。而且，许多不同的发酵乳制品，如嗜酸菌乳、 酸乳酒、酸奶酪等与未经发酵的乳制品比较，可提高多种动物的生长和饲养效 率瞄】。掘报道，酸奶酪等发酵乳制品比直接酸化的产品含有更多的维生索b 和 维生素p p 。可见，酸奶等发酵乳制品含有大量的消化性更好的蛋白质、维生 素等物质【2 3 】。乳酸菌产生的有机酸使p h 值降低，增加肠内维生素b l 、b 6 和b 1 2 的稳定性，另外乳酸菌产生有机酸，使钙、磷等元素处于易吸收的离子状态， 有利于骨骼发育，还可防治由于缺铁、缺钙引起的贫血病和软骨病等。 1 4 嗜酸乳杆菌在乳制品中的应用 嗜酸乳杆菌乳制品的种类很多，其中主要的是乳制品，因为乳的营养成分 对嗜酸乳杆菌最为有利。含活性嗜酸乳杆菌的乳制品有嗜酸菌酸凝乳、嗜酸菌 第一章绪论 于酪、嗜酸菌冰淇淋、嗜酸菌乳及嗜酸菌乳粉等。这些产品不仅可作为疗效食 品，同时也是营养食品。 1 4 1 嗜酸乳杆菌乳的生产工艺f 2 4 , 2 5 , 2 6 , 2 7 , 2 8 j ( 1 ) 发酵剂的制备 工厂中发酵剂的制备程序：母发酵剂一中间发酵剂一工作发酵剂。 以1 2 的比例将保藏的液体菌种接入灭菌乳中，3 7 。c 培养l8 h ，反复上 述操作3 5 次，使菌种充分活化。然后分步扩培至工作发酵，发酵剂酸度( 以 乳酸计) 控制在0 6 o 7 ，可这时活菌数最大，在生产时，接种量为2 5 。 ( 2 1 制作工艺 搅拌型嗜酸乳杆菌乳的工艺流程： 原料乳一过滤( 3 0 4 0 。c ) 一均质一灭菌( 1 1 5 ，1 5 m i n ) 一冷却( 3 8 4 0 ) 一接种( 1 3 ) 一培养( 3 7 。c ，1 6 1 8 h ) 一搅拌凝乳一冷却( 1 0 ) 一包装冷藏 ( o 7 ) 。 为了加速发酵过程，改善风味。有时在原料乳中添加1 的葡萄糖或蜂蜜， 或) j n 3 的番茄汁或胡萝h 汁。发酵终点可以控制酸度( 以乳酸计) 在1 o ，也 可以在0 6 o 7 。前者酸度较高，有利于产品的保存和销售，但产品中嗜酸 乳杆菌活力及菌数低；后者酸度低，嗜酸乳杆菌活力及菌数较高，有好的医疗 效果，但必须在5 6 条件下保存。 1 4 2 含乳嗜酸乳杆菌饮料的生产工艺 这类产品一般利用嗜酸乳杆菌配合以保加利亚乳杆菌( l a c t o b a c i l u s b u l g a r i c u s ) 、嗜热链球菌( s t r e p t o c o c c u s ) 、干酪乳杆菌( c a s e i ) 、以及双叉乳杆 菌( l bb t f i d u s ) 6 7 的部分菌种混合发酵而成。 利用 二述方法制得的酸奶。用水或牛乳稀释，并添加一定的风味物质，经 均质处理，可制得风味良好的酸奶饮料。 生产工艺流程： 凝乳( 灭菌并调p h 至4 1 ) 一搅拌( 3 h k 杀菌果汁和牛乳水混合物) 一均质 f10 0 k g c m 3 卜- 装瓶冷藏。 酸奶与水或牛乳的比例是1 ：o 5 1 ，果汁添加量根据风味要求适量添加。 另外，在东欧国家有听十利用酵母发酵制成的含酒精的酸奶奶饮料。其生 产工艺为： 脱脂乳全脂乳一加糖( 2 3 葡萄糖) 一杀菌( 8 0 8 5 。c 1 5 s ) 一冷却( 3 0 ) 一接种酵母一发酵( 2 5 3 0 1 5 2 0 h ) 一灭菌( 1 0 0 。c 3 0 m i n ) 一冷却( 3 0 ) 一接 种( 2 嗜酸乳杆菌、2 酸奶发酵剂或混合使用) 一培养( 至乳酸度达0 8 1 o ) 一冷却( 1 0 ) 一加绿茶糖浆一轻和一均质一( 5 0 ，1 0 0 k g e m 3 ) 一包装冷臧。 6 山东轻工业学院硕i 学位论文 1 4 3 嗜酸乳杆菌与其它乳酸菌混合的发酵乳制品 用嗜酸乳杆菌生产嗜酸菌乳，由于二它在乳中q i 艮慢( 产酸速率低) 而发酵时 间妖，而产品酸涩，风味差，活菌保存期短，因而限制了这种酸奶的发展。而 利用嗜酸乳杆菌和其他乳酸菌的微生态关系可以克服这种缺陷。 ( 1 ) 嗜酸乳杆菌与双歧栩。菌 利用双歧卡| 菌与嗜酸乳杆菌的互生关系 2 9 , 3 0 j ：嗜酸乳朴菌在生长中需要醋 酸盐、维生素b 2 和叶酸等作为营养物质，而双歧杆菌在发酵中除能生成醋酸 外，还能合成维生素b j 、b 2 、b 1 2 和叶酸等多种维生紊，刚好供给嗜酸乳杆菌 的需要，促进嗜酸乳杆菌的生长增贿；嗜酸乳杆菌在微含氧的乳基质中生长快， 可以逐步降低乳基质中的氧化还原电位，并提供各种己分解的容易利用的物 质，促进双歧杆菌的生长，同时，混合培养可以加快产酸，缩短了凝乳时间， 目凝乳风味更佳。两菌在混合培养体系中有良好的生态关系。 ( 2 ) 嗜酸乳杆菌与乳酪链球菌 利用两菌的某种共生关系提高产酸速度，缩短发酵时问，并利用后者产丁 二酮特性，改善产品风味，使之成为质地细腻，酸中带甜，甜中有香的保健酸 奶。混合菌发酵最佳发酵条件为：混合菌比例l ：2 ，发酵温度4 l ，接种量6 。 两菌混合发酵可有效弥补单纯嗜酸乳杆菌乳的风味不足，增强酸乳的适口性； 同时两菌间存在某种共生关系，使其产酸能力增强，缩短发酵时f 叫。采用嗜酸 乳杆菌与乳酪链球菌于上述最佳发酵条件下制作的酸乳；其活菌保存期限为 7 d ，保证较高嗜酸乳杆菌活菌数，具有营养保健功能。 ( 3 ) 嗜酸乳杼菌、粪肠球菌、嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌f 3 1 1 嗜酸乳杆菌、粪肠球菌与胃液混合后进行培养，其存活率分别为5 9 和 3 7 ，而保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌仅有0 0 1 0 6 5 。只用嗜酸乳杆菌生 产发酵乳制品与用传统发酵剂生产的产品不同，发酵周期太长，酸涩味重，r i 味不好，很难被消费者接受。嗜酸乳杆菌与酸奶菌( 嗜热链球菌、保加利亚乳 杆菌) 一起发酵生产，可生产出具有不同营养价值和风味的发酵乳制品。 1 4 4 嗜酸乳杆菌在其他乳制品中的应用 嗜酸乳杆菌在乳制品中的应用最初是将它直接用于制造发酵酸凝乳；但这 种制品风味不甚可口，并且发酵过的酸凝乳经过冷藏后，活菌数迅速下降，达 不到疗效作用。1 9 7 5 年出现了不发酵乳( n o n f e r m e n tg d m i l k ) 的产品。这种制 品是将全脂乳或低脂乳( 2 乳脂) 经巴氏杀菌后，加入高度浓缩的嗜酸乳杆荫活 菌悬浮液后，直接饮用。这种不发酵乳具有鲜乳风味，鲜乳作为嗜酸乳杆菌的 携带者。据国外许多资料报道这种制品具有较好的疗效作用 3 2 , 3 3 , 3 4 , 3 5 。 在欧洲有一种称为“b i o h u r t ”的酸乳，它是用嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌 第章绪论 f s 限t h e r m o p h i l u s ) 制成，有时为了增加酸度，也加入保加利亚乳杆菌 ( l ，h u l g a r i e u s ) 3 6 】：另外还有称为“b i o g a r d o ”、“a c o y o g h a r t ”等酸乳。 在h 本，有一种由几所医药学校研制出来的含有大量活性嗜酸乳卡t 菌的产 品已正式投放市场。这种产品因风味好、丌胃助消化而深受消费者的欢迎，被 诈式确认为对肠道有益i j7 1 。 在美国出现了利用超滤晁制得的类似于普通酸乳的制品，这种制品具有典 型的发酵酸乳的风味，含1 0 8 c f u m 1 活性嗜酸乳杆菌。它是利用乳清蛋白对嗜 酸乳杆酸生长具有促进作f = j 调成的p 。 在印度，嗜酸乳杆菌已用于冰洪淋中。这种制品是将嗜酸乳杆菌的细胞制 剂加入冰淇淋制成可i z l 的、具有疗效作用的冰冻产品，含有约1 0 70 7 。3 7 c f u m i ，菌。在冷冻期矧，菌的存活率为9 3 7 9 9 6 0 6 ，若在2 0 下冷藏十天， 菌数降至1 0 7 0 1 、73 0 c f u m l 活菌。据报道：食用这种冰淇淋粪便中乳杆菌的 量稳定增加，同时大肠杆菌和整个好氧菌群的量降低，并且对于血浆巾胆同醇 量含量高的人具有降低胆固醇的作用 3 8 o 在印度还有人研制含活性嗜酸乳杆菌的乳粉。在这种乳粉制备中，喷雾干 燥前，乳同体含量通过加脱脂、明胶及乳糖，将其增至2 4 。这种制品在冷藏 温度下，贮存三个月后仍有活菌，同样具有疗效作用p 。 所有这种乳制晶，无论是发酵或不发酵的，均为将来嗜酸乳杆菌的利用提 供了广阔的前景。由于嗜酸乳杆菌对人类健康的有益作用，所以国际乳品界对 此菌的开发利用较为重视。美国科学家s e l l a r s 先生曾在1 9 8 1 年预言，在今后的 二i 十年问，嗜酸乳杆菌的开发、研究及应用将具有强大的牛命力1 4 。 1 5 立题依据和研究内容 1 5 1 立题依据 酸奶既具有独特风味，又具有丰富的营养价值与保健作用，深受广大消费 者青睐。但目j i f 市售酸奶品种单一，仅局限于保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌生 产的普通酸奶。而且常用的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌对胃液的低p h 值和 胆汁非常敏感，较难以活性状态到达肠道，因而无法实现乳酸菌的生理保健功 能。因此发酵菌种急待更新。我国适合用于发酵乳生产的嗜酸乳聿t 菌株较少， 所以嗜酸乳杆菌用于发酵乳的研究有必要进行深入的研究，以期找到更多的嗜 酸乳杆菌应用f 工业化生产。嗜酸乳杆菌( l a c t o b a c i l l u sa c i d o p h i l u s ) 是人体肠道 内的少数有益菌之一，它在代谢过程中能产生乳酸，过氧化氢，乳酸杀菌素和 类细菌素，从而抑制肠道内有害菌的生长，调熬胃肠环境。同时i 耆酸乳杆茼还 8 山东轻工业学院坝l 学位论殳 有防治结肠癌和降低体内胆固醇含量的作用。而且由于嗜酸乳杆菌优良的保健 功能及耐酸和耐胆汁的特点，因而被称为第三代乳酸发酵剂，发展前景十分广 阔。 欧美等困对嗜酸乳杆菌的研究已有几十年的历史，并将其应用于发酵乳的 制造，其发酵乳制品已商品化，消费量逐渐增加。翻前，嗜酸乳杆菌制品己风 靡美国、同本、印度等许多国家。 从上世纪的八十年代末开始，国内对嗜酸- 孚l $ 1 ：菌的研究也逐渐增多起米， 有很多关于嗜酸乳杆菌发酵乳工艺参数的研究，但火部分对嗜酸乳杆菌用于发 酵乳研究只局限在对其工艺的初步探讨，对其工艺参数的研究还不是很成熟， 很难应用于工业化生产，而且发酵周期长，生产出的酸奶风味不好，活菌数一i 多，保质期也比较短。最近几年，随着人们生活水平的提高，保健型酸奶成为 市场的一大需求。相应的，关于嗜酸乳杆菌发酵乳的研究也逐渐增多。总的来 说，研究的方向主要集中在以下儿个方丽：f 1 ) 对嗜酸乳卡 。菌发酵乳生产工艺 的探讨；f 2 1 关于提高嗜酸乳杆菌产酸速度的研究。另外，国内关于嗜酸乳杆 菌发酵乳研究的不足之处主要有以下几个方面：( 1 ) 局限于发| ! f ：乳工艺参数的 初步探i 、j ，： 艺参数还不是很成熟；( 2 ) ，卜产：出的发薛乳风味f i 太好，保质期 ，i ：长；f 3 ) 发酵速度缓慢，周期太长，还没有找到一种能够有效提高发酵速度 的促进剂，刖k 化，e 产。困难；( 4 ) 未见将酵母胬l 二酸奶发酵的硎：究；( 5 ) 对于 提高嗜陵乳杆菌曲：保质期内的活黼数没有深入的研究。 1 5 2 研究内容 本课题在研究嗜酸乳杆菌生理特性的基础上，对嗜酸乳杆菌生氏促进剂进 行初步研究，并丌发嗜酸乳杆菌发酵乳新产品，确定其一r 艺参数。主要研究以 f 几个方面的内容： ( 1 ) 对嗜酸乳杆菌的部分生物学特性进行研究，包括耐酸附胆盐的能力等； ( 2