适宜用微生物种群为原料的益生菌添加工艺研究

适宜用微生物种群为原料的益生菌添加工艺研究

双歧菌和嗜酸性菌的生理功能包括调节肠道菌群、减少胆固醇、肿瘤、免疫、合成维生素和其他生理功能。它们是微生态食品中的常见活性物质。添加益生菌类产品的关键问题是保持其在产品加工后和产品保存期间有足够的活菌起生理作用。双歧杆菌和嗜酸乳杆菌在产品的储存期间活菌数均呈下降趋势，但不同厂家的产品、不同菌株，下降的程度是不同的。通过本实验筛选出适宜用在婴幼儿配方奶粉中的益生菌菌株，并确定最佳添加工艺。1材料和方法1.1材料和设备1.1.1益生菌科汉森、图4、4婴幼儿配方奶粉（黑龙江省完达山乳业股份有限公司）；益生菌（科·汉森、丹尼斯克、利统、弗蒙特）；培养基（TPY、MRS、BBL、BL）。1.1.2主要实验设备厌氧培养箱；干混机；水分活度仪；无菌超净工作台。1.2方法1.2.1培养基上菌落数的确定将待测样品作系列稀释，选择合适稀释度的稀释液接种到培养基上。为了确保平板计数时菌落数在30～300之间，可根据各公司提供的活菌数量级来确定适宜的稀释度。吸取0.1mL菌液均匀涂布至平皿中，培养后计数。1.2.2计算活细菌数的公式为活菌数（个/g）=培养皿菌落数×稀释倍数×101.2.3d活菌检测按照无菌操作的要求，将每种菌株以适当比例与婴幼儿配方奶粉进行干混，分装到包装袋中，密封后，置于37℃，湿度为75%的恒温、恒湿培养箱中保存，每隔3天进行1次活菌检测。保存时间为1个月，并作数据记录。当保存期间活菌降低幅度过大时，应舍弃不再继续使用。以此检测结果为依据，选择在婴幼儿配方奶粉中存活率高的菌种作为原料。1.2.4工艺参数的范围的确定单因素确定干混时的混料间温度、相对湿度、混料时间和基料水分活度的作用范围。1.2.5最佳操作参数的确定在各参数作用范围内，取不同因素水平进行正交试验，从而确定最佳工艺参数。1.2.6湿培养箱中活菌测定对样品进行加速实验，将样品置于37℃，相对湿度为75%的恒温、恒湿培养箱中保存，每隔3天进行1次活菌检测，保存时间为1个月，记录数据。观察保存期间不同工艺过程制得的产品中活菌数的变化情况，从而对益生菌添加工艺进行完善。经验数据表明，此保存条件相当于室温保存1年。1.2.7婴儿配方中的双螺线菌的检测按GB/T4789.34-2003食品卫生微生物学检验———双歧杆菌检验进行检测。2结果与讨论2.1菌种的存活率在既定条件下进行保存，得到各单株菌的活菌数降落情况（见表1）。从表1中可以看出，由7株益生菌构成的婴幼儿配方奶粉加速保存期间，各菌种的活菌数均有很大变化，其中双歧B3、双歧B5、嗜酸La4和La5的菌数降低超过4个数量级，基本可认为其死亡率达100%，不再继续检测。双歧杆菌B2在保存期内存活率较高，能达到22.54%；嗜酸乳杆菌中只有La1存活率高，可达34.23%。由此可以看出，不同厂家提供的菌种在同样条件下进行保存时，其活菌数变化差别较大，其中双歧杆菌B2和嗜酸乳杆菌La1活菌存活率最高。考虑到双歧杆菌对婴儿的作用要好于嗜酸乳杆菌，所以确定以双歧杆菌为原料。2.2添加速率控制2.2.1新生儿配方奶粉添加工艺的确定因为益生菌属于活性物质，对温度极其敏感,并且婴幼儿配方奶粉在制粉过程中的受热温度达100℃以上,所以不能采取湿法添加,只能先制得婴幼儿配方奶粉基料,然后再将益生菌干混其中。在干混过程中,对益生菌活性有较大影响的因素包括:混料间温度、湿度、混料时间和基料水分活度。在同样的配方条件下,利用单因素对每一因素的作用范围进行逐一确定,产品在室温保存1周后,检测其中的活菌数。以双歧杆菌在各种条件下的变化来确定产品的添加工艺。(1)混料间温度其它条件固定,当混料间温度不同时,试验结果如图1所示。从图中可以看出,在温度低于22℃的条件下,随着温度的降低,所混样品中的活菌数基本没有变化。当温度高于28℃时,混料间温度越高,对益生菌在婴幼儿配方奶粉中的存活越不利。因此,在婴幼儿配方奶粉中添加益生菌时,混料间温度应控制在22～28℃。(2）混料间相对湿度其它条件固定，当混料间相对湿度不同时，试验结果如图2所示。从图中可以看出，当湿度高于50%时，对益生菌的存活会产生影响，而且存在一定的线性关系。湿度越高，对菌种越不利。因此，在婴幼儿配方奶粉中添加益生菌时，混料间相对湿度应低于50%。(3）混料时间其它条件固定，当混料时间不同时（也就是菌粉在空气中停留时间不同），试验结果如图3所示。从图中可以看出，当混料时间高于35min时，对益生菌的存活会产生影响，而且存在一定的线性关系。时间越长，对菌种越不利。因此，在婴幼儿配方奶粉中添加益生菌时，混料时间应低于30min。(4）基料中水分活度其它条件固定，当婴幼儿配方奶粉基料中水分活度不同时，对益生菌的存活也会有不同的影响，试验结果如图4所示。从图中可以看出，当水分活度高于0.17时，对益生菌的存活就会产生影响，而且是水分活度越大，越不利于菌种存活。因此，在婴幼儿配方奶粉中添加益生菌时，婴幼儿配方奶粉基料水分活度应小于0.17。2.2.2新生儿配方奶粉最佳添加工艺的确定因混料间温度、湿度、混料时间对婴幼儿配方奶粉中活菌数的影响不是独立存在的，而是同时作用于益生菌，所以，在确定的范围内，对其进行正交试验，因素水平见表2。根据不同工艺参数制得的产品，1周后样品中活菌数如表3所示。因各菌数处于同一数量级，所以只对数量级前的数据进行方差分析，其结果如表4所示。从结果中可以看出，混料间温度和混料时间对活菌数都有极显著影响，而混料间相对湿度对结果也有显著影响。所以，在工艺中将三者均定为最佳水平。验证试验如表5所示。从表中可以看出，该工艺过程重复性好，结果稳定。即婴幼儿配方奶粉中益生菌的最佳添加工艺确定为：混料间温度25℃；混料间相对湿度50%，混料时间25min。2.2.3最佳工艺确定验证将益生菌添加于食品中后，最重要的问题就是要保证食品中益生菌的存活率。对益生菌存活率有较大影响的因素有3个，即菌种的包埋效果、添加工艺和贮存环境。所以，在确定婴幼儿配方奶粉中益生菌的添加工艺时，要确保工艺对菌种的破坏程度低，能有效延长产品保质期。按确定的最佳工艺条件制得4份样品，分别编号为A、B、C、D;同时,按混料间温度35℃、混料间相对湿度55%、混料时间35min制得2份样品,编号为E、F。将6份样品同时在37℃,相对湿度75%的条件下进行破坏试验,对工艺结果进行验证。验证结果如图5所示。由图5可以看出,按确定工艺制得的产品中活菌数明显好于其它工艺过程。由此可以得出,婴幼儿配方奶粉中益生菌的添加工艺对产品中益生菌的活菌数及保质期内的存活率均有影响,所以产品要严格按最佳工艺进行生产。其最佳工艺条件为:基料水分活度应小于0.17