喷雾干燥对酸奶中乳酸菌存活性的影响

1、华南农业大学综合性实验报告实验项目名称：喷雾干燥对酸奶中乳酸菌存活性的影响实验项目性质：综合性实验所属课程名称：发酵工程设备班级：2011级生物工程1班姓名：秋叶学号：指导老师：宋贤良实验日期：2014.5.7摘要：本实验以酸奶为材料，对其进行喷雾干燥。分别得到分离器、干燥管和干燥室中 的干燥物含水率：干燥室酸奶粉含水率 6.43%，管道酸奶粉含水率20.93%，分离器酸奶 粉含水率5.03%。并且对这些部位收集的酸奶粉进行形态观察、活菌培养、革兰氏染色 镜检。关键词：喷雾干燥酸奶含水率形态观察镜检1前言喷雾干燥是采用雾化器将原料液分散为雾滴，并用热气体（空气、氮气或过热水蒸气） 干燥雾滴而获

2、得产品的一种干燥方法。原料液可以是溶液、乳浊液、悬浮液。液体的雾化器将料液分散为雾滴，增大干燥过程的传热传质速率。雾化器是喷雾干 燥的关键部件之一，目前常用的有 3种，即压力式雾化器、离心式雾化器、气流式雾化哺畔干悍甌理示煙田雾化的液体与热气流的接触表面积很大，它与较高温 度的气流一接触就迅速进行传热传质，雾滴水分吸收热量 后又迅速蒸发成水蒸气，空气既作载热体又作载湿体。在 干燥初期，雾滴很小，物料内部湿含量的扩散传递而造成 的干燥阻力几乎等于零，物料的温度一直处于物料的表面 湿球温度，为恒速干燥阶段。在物料表面没有充水分时， 物料就开始升温并在内部形成温度梯度，为降速干燥阶段若当温度梯度很大

3、，物料内部的蒸汽压大于物料粒子表面内聚力时，粒子即会爆开，瞬 时增大传质蒸发表面。因此喷雾干燥的粉末大多是非球形。乳酸杆菌为厌氧和微好氧菌，革兰氏染色阳性，表面生长菌落较小；可以发酵葡萄糖或乳糖产生乳酸，将培养基中的碳酸钙溶解。有一些菌如保加利亚乳杆菌在15C时不生长，在45 C甚至50 C时生长，最适温度为40-43 C, | 生长，45 C时一般不生长，最适温度30 C左右，利用这些 特点可对酸奶（液态或固态）中乳酸菌进行培养、鉴别。2材料与设备2.1实验设备2.1.1小型离心喷雾干燥设备（移动式高速离心喷雾干燥 机，型号LPG 5,江苏省常州先锋干燥设备有限公司）。设备参数：离心盘直径5

4、0mm、干燥室直径800mm,圆筒高600毫米，筒锥角度602.1.2小型离心喷雾干燥设备上热电偶温度计（进出风）2.1.3形态观察仪器2.1.4折光仪、匀浆器、电子天平、高压灭菌锅、 36 C恒温培养箱、04 C冰箱、超 净工作台、容量为1、10和25mL的吸管、500mL广口瓶或三角瓶、直径为9cm的平 皿、8X 180mm的试管、烧杯、药匙、1mL移液管、洗耳球、酒精灯、试管架2.2实验材料酸奶、麦芽糊精、?-环糊精、无菌生理盐水、改良TJA培养基（改良番茄汁琼脂培养基） 3实验方法15 C3.1喷雾干燥设备流程图1喷雾干燥流程1料液计量瓶；2压缩空气；3空气过滤器；4加热器；5喷雾干燥

5、室；6 旋风 分离器；7代滤器；8风机；9雾化器；10空气压缩机；11 可调稳压阀；12 温度显示仪；13 电压调节器3.2实验步骤321酸奶匀浆的制备麦芽糊精和?-环糊精按3:1比例称取40g，然后混合于蒙牛酸奶（共4盒，约400g） 中，并用匀浆机打匀备用。测定实验环境温度、酸奶含水率及可溶性固性物含量等。3.2.2干燥操作认真检查设备流程和各部件的结构构造。确定一切正常后启动排风机，检查系统部 分连接是否良好，有无漏气的地方，物料收集斗下方是否放有冷却水。接上加热电源预热 干燥室，设定在170 C。达到所要求的温度，即启动离心转盘到正常运转、并慢慢进少量的物料，观察雾滴的在干燥室中状态，

6、调节供料量直到能看见雾状液滴在干燥室中运动，稳定供料。干燥操作完成后，停止进料、停加热器及停止离心盘转动，待进口温度低于80 C后再停止排风机。拆卸管道、分离器，收集粉料。取出离心喷雾头小心拆开清洗，后抹干安装好垂直放置，盒中保存。（注意：拆洗离心转盘，要特别小心，因它是桡性轴很容易压变形而致损 坏。）测定产品的含水率及观测形态。323乳酸菌活性测定323.1 培 养基 的配置培养基的成分见表1。表1检测用培养基成分表改良TJA培 养基 （改良番茄汁琼脂培养基）成分番茄汁50mL酵母抽提液5g肉膏10g乳糖20g葡萄糖2gK2HPO42g吐温801g乙酸钠5g琼脂15g水加至.1000mLpH

7、6.8 0.2 （用10mol/L的氢氧化钠调节）将新鲜番茄洗净，切碎（切勿捣碎），放入三角烧瓶，置4 C冰箱812h，取出后用 纱布过滤即制成番茄汁。将所有成分加入蒸馏水中，加热溶解，校正PH6.8 0.2。分装烧瓶，高压灭菌121 C 15min。临用时加热熔化琼脂，冷至50 C时使用。323.2编号对稀释要用的试管进行编号，编号及操作见表2。表2稀释试管编号表编号空白12345678原液酸奶稀释倍数无穷10-110-210-310-410-510-610-710-8酸奶粉稀释倍数无穷10-110-210-310-410-5无菌生理盐水ml1099999999菌悬液ml011111111平

8、板个数133333333其中倒平板时酸奶做 & 7、8三个梯度，酸奶粉做3、4、5三个梯度（根据具体情 况定）。酸奶粉与原酸奶各做3个平行。3.2.3.3配制原酸奶溶液和酸奶奶粉溶液以无菌操作（即在超净工作台上操作，电子天平、称量纸、药匙、事先放入超净工 作台上紫外杀菌30min ）称取1g奶粉溶解于10-1试管无菌生理盐水中配成1： 10的均 匀稀释液。将10-1试管置试管振荡器上振荡（此处由于实验条件有限，盖住硅胶塞，右 手左右晃动震荡即可），使菌液充分混匀。酸奶则吸取1ml溶解于另一支10-1标号的无菌生理盐水中配成1:10的均匀稀释液。323.4稀释用I mL无菌吸管吸取I mL已充分

9、混匀的1 : 10的奶粉溶液（待测样品）沿管壁徐徐 注入含有9mL灭菌生理盐水的标号10-2试管内（注意吸管尖端不要触及管内稀释液）。另取1mL灭菌吸管，按上述操作顺序，作10倍递增稀释液，如此每递增一次，即 换用1支1mL灭菌吸管。稀释到所需倍数即可。原液酸奶的稀释同此过程。（放菌液时 吸管尖不要碰到液面，即每一支吸管只能接触一个稀释度的菌悬液，否则稀释不精确， 结果误差较大。此稀释过程如用移液枪做更好。）323.5取样用三支1mL无菌吸管分别吸取10-3、10-4和10-5的酸奶粉稀释菌悬液各ImL （酸奶 稀释液吸取10-6、10-7、10-8三个梯度），对号放入编好号的无菌平皿中，每个

10、平皿放1mL。 （分几次滴于平皿，使其均匀的摊在平皿底部）3.2.3.6倒平板稀释液移入平皿后，应及时将冷至 45 50 C的改良TJA培养基注入平皿约15mL， 并转动平皿使混合均匀。以上整个操作自培养物加入培养皿开始至接种结束须在20min内完成。待培养基凝固后，将平板倒置于 37 C恒温培养箱中培养培养72 3h。3.2.3.7观察乳酸菌菌落特征及计数观察乳酸菌菌落特征，选取菌落数在 30300之间的平板进行计数。本次试验选取 乳酸菌菌落容易计数的平板进行计数。（乳酸菌菌落形态：圆形，表面光滑，中央凸起或 者扁平的乳白色和乳黄色菌落。）则1mL检样中乳酸菌数为：（Ni+N2+N3）*A

11、/ 3单位是：个/g或者个/mlNi、N2、N3 平行平皿中乳酸菌落个数A稀释倍数（如选取的是10-2的平板中的菌落数，则 A=100）根据证实为乳酸菌菌落计算出该皿内的乳酸菌数， 然后乘其稀释倍数即得每毫升样品 中乳酸菌数。例如，检样10-4的稀释液在改良TJA琼脂平板上，生成的可疑菌落为 35 个，取5个鉴定，证实为乳酸菌的是4个，则1mL检样中乳酸菌数为：35 4 1042.8 1055323.8镜检计算后，随机挑取5个菌落数进行革兰氏染色，显微镜检查。4实验结果与分析4.1喷雾干燥实验结果收集器内收集到的酸奶粉呈白色，粉末状，较均匀。管道内收集到的酸奶粉呈微黄 色，颗粒稍比收集器内的大

12、。腔体中收集到的酸奶粉呈黄色，颗粒比管道的大，并有部 分焦结。实验数据及计算结果记录如表3。干燥温度：108度，实验环境温度：26度。表3喷雾干燥数据记录项目数据酸奶净含量200.0g淀粉14g?-环糊精6g酸奶可溶性固形物含量15%酸奶含水率83.03%酸奶匀浆可溶性固形物含量20%酸奶匀浆含水率76.37%分离器中酸奶粉含水率5.03%管道收集酸奶粉含水率20.93%干燥室中收集酸奶粉含水率6.43%由表可以看到，酸奶原液测出的可溶性固形物含量为 14%，按2:1加入麦芽糊精与 ?-环糊精调至20%进行喷雾干燥。干燥分别得到分离器、干燥管和干燥室中的干燥物， 测得各自的含水量：分离器中酸奶

13、粉含水率为20.64% ;管道中酸奶粉含水率为26.59% ； 干燥室中酸奶粉含水率为19.62%，与理论梯度出现偏差，其中一个很重要的原因在于从 各部分中取出奶粉时，奶粉受潮吸水，导致测出的结果出现偏差；同时，对比三部分中的奶粉颜色，发现干燥器中奶粉颜色呈黄色，干燥管中颜色呈 微黄色，分离器中取出的奶粉颜色呈白色，由此可知，在干燥室与干燥管中，奶粉颗粒 都受到不同程度的受热焦化，导致颜色不美观，在操作时必须控制热风温度；最后，在干燥室中，奶粉会出现粘壁现象，使产量降低，影响干燥效率、干燥的卫 生条件。4.2干燥后的奶粉颗粒镜检* iF 1CjMII- WIBw 丿:*管道酸奶粉镜检图图图图i

14、BT.-Mb-Jt 旋风分离器酸奶粉镜检图图图图表4各样品中酸奶粉直径部位直径测量（单位卩m )平均值直径直径直径直径直径平均值干燥室镜检图20.6118.5414.4512.9611.7615.66414.63干燥室镜检图21.9118.8816.6714.3612.0816.78干燥室镜检图11.8412.3912.1810.959.8011.432管道镜检图11.4214.2117.2513.1115.4014.27813.82管道镜检图15.3418.2414.1612.0314.4214.838管道镜检图12.1412.6212.4912.1712.3712.358分离器镜检图14.

15、5512.2215.04-13.9415.98分离器镜检图16.3813.2412.2212.05-13.4725分离器镜16.0527.4518.06-20.52检图从上表可知，干燥获得的酸奶粉粒径为微米级范围，奶粉呈中空状，包裹层的厚度 为十几微米左右，整个颗粒大小为10微米到40微米的范围。三个部位的酸奶奶粉颗粒直径大小出现初步规律，从分离器，到干燥室内，再到管 内，酸奶粉的颗粒直径平均值越来越小。分离器所收集的酸奶包埋颗粒是最大的，其次 是干燥室，最小的是管道。但是仍存在一个问题就是由于镜检样品数目较少，所检同一 个部位的颗粒大小并不均匀，而且相差较大，规律不够明显。有可能是因为处理样

16、品压 片时，会因为力度控制不同，三个镜检样受压情况不同，导致其形变程度有差别；样品 的潮湿程度不同，导致外径吸水膨胀，造成较大误差。4.3菌落革兰氏镜检随机挑取5个平板的5个单菌落，革兰氏染色镜检结果全为紫色，说明是革兰氏阳 性菌。菌体形态为杆菌，由此推断极有可能是乳酸菌。镜检结果见图2.图2菌落革兰氏染色镜检结果图4.4菌活性测定结果本次实验对平板的菌落进行计数，计数范围为30-300之间的平板。故收集到的实验 数据记录见表5。表5平板菌落总数的计数计数生理盐干燥室干燥室管道样管道样分离器分离器水对照样品平样品平品平板品平板样品平样品平板板板板10-31095386535蔓延蔓延10-473蔓延6蔓延76蔓延由此，可以计算出对应的乳酸菌数目。5 38341073 101mL干燥室酸奶粉检样中乳酸菌数为 2 =3.76 X 10565 353410 6 1021mL管道酸奶粉检样中乳酸菌数为2=5.5 X 1041mL分离器酸奶粉检样中乳酸菌数为 76 X 104=7.6 X 105其余部分由于菌落蔓延无法计算。由此可知，分离器得到的酸奶粉中的活菌数是最多的，其次是干燥室，活菌数最少 的是管道。说明喷雾干燥