达能营养中心第四届学术研讨会论文集
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黄良昌 吕晓玲 邢晓惠 |
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ABSTRACT Keyword：yoghurt starter lactic acid bacteria preparation 1.国内外研究概况、研究水平及发展趋势 所谓发酵剂系指为制做酸奶和乳酸菌饮料而调制的特定微生物的培养物[1]。在制做酸奶和乳酸菌饮料前，必须首先调制发酵剂。人类制作发酵乳的历史可追溯到数千年以前，最早的发酵可能是游民偶然做成的。据史料记载，公元前2000年，印度、埃及和古希腊人已掌握了发酵乳的手工制作方法；1008年法国开始建厂生产酸奶。我国制作酸奶的历史也很悠久，后魏贾思勰编著的《齐民要术》中记载了酸奶的制作方法。 十九世纪末至二十世纪初，西方一些科学家便开始了超浓缩酸奶发酵剂的研究，商业化超浓缩酸奶发酵剂的生产始于1963年，70年代初期开始研制真空冷冻干燥发酵剂，目前已形成一定的商业化生产规模。1988年丹麦汉森中心实验室研制成功超浓缩酸奶发酵剂系列产品，1994年丹麦汉森公司将其超浓缩酸奶发酵剂系列产品推向中国市场。目前，在市场上还能见到法国、德国和日本等国生产的超浓缩酸奶发酵剂。 迄今为止，国内已有实验室制备超浓缩酸奶发酵剂技术的报道。1991年内蒙古轻工研究所高松柏等首次发表了高效嗜酸乳杆菌发酵剂的研究报告，作者利用缓冲盐进行了嗜酸乳杆菌的培养，使培养液中的细胞数达到6.5×109个/ml，然后经离心，加保护剂，真空冷冻干燥后，细胞总数达8.3×1010个/克。1995年，黑龙江应用微生物研究所刘宇峰等利用碳酸钙作为缓冲剂的脱脂乳培养酸奶发酵剂，菌体浓度可达5.69×109个/ml，然后高速冷冻离心得菌体，真空冻干后，活菌数达4.2×1010个/克[2]。另外，无锡轻工业大学的吕兵等研制出了具有不同粘度、风味和保健功能的新型酸奶发酵剂，同时还对冻干过程乳酸菌保护剂的作用机理进行了研究，为筛选高效保护剂提供了很好的理论基础[3]。目前，超浓缩酸奶发酵剂的制备技术还不很完善，细胞存活率低，保存时间短，特别是工业化生产技术还未开发出来，商业化超浓酸奶发酵剂国内还没有厂家生产[4]。 2.酸奶发酵剂的种类 伴随着酸奶制作技术的发展，酸奶发酵剂的制备方法也得到了发展与提高，从酸奶发酵剂的起源到目前酸奶发酵剂在发酵乳制品方面的应用情况，可将发酵剂分为3种类型（或3个阶段），即天然发酵剂、普通发酵剂和浓缩发酵剂[5]。 （1）天然发酵剂是利用原料乳自然发酵而制成的液体发酵产物。其特点是菌种成分复杂，除乳酸菌外，还有酵母菌等微生物，发酵产物成分较多。（2）普通发酵剂，首先由Lister从酸奶中分离出乳酸链球菌，并对其进行研究，将分离提纯的乳酸菌作为发酵剂来生产发酵乳制品，引起了人们的兴趣。美国、丹麦和德国也曾发表了这方面的文章。普通乳酸菌发酵剂的特点是菌种纯正，发酵性能稳定，发酵产物除了乳酸外，还有一定量的风味物质、维生素、抗菌物质等。（3）冷冻浓缩发酵剂 在本世纪初开始研究，目的在于提高发酵剂的含菌数，制备出一次性接种制备生产发酵剂或发酵乳制品的发酵剂，减少普通乳酸菌发酵剂繁重工序和传代复壮次数，防止菌株变异及噬菌体的污染。该发酵剂的活菌数可达到109~1011个/克。但由于冷冻浓缩发酵剂在贮藏和运输中比较麻烦，影响其推广应用。 另外，国际上根据酸奶发酵剂的产品性能将其分为3种类型[6]：YO- Flex酸奶发酵剂、AB发酵剂和NU-Trish发酵剂 （1）YO- Flex酸奶发酵剂 这是丹麦汉森中心实验室经过几年努力，通过分离、筛选、驯化、培育，在1988年底研制出的一种新型酸奶发酵剂，商业名为YO- Flex。此发酵剂也是由嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌组成。现已生产出超浓缩的直接使用的YO- Flex发酵剂，在乳品厂不需作任何预培养，直接加入原料乳中进行发酵，可极大减少噬菌体的污染危险，保证产品中两种菌种的正常比列，从而使产品质量稳定。（2）生物酸奶发酵剂－AB发酵剂 AB发酵剂中的A和B是嗜酸乳杆菌和双歧杆菌英文名称的简写。现已公认嗜酸乳杆菌和双歧杆菌能在人肠内定殖，前者在小肠内存活，后者寄居于大肠内。实验表明：摄入含有这两种活菌的乳食品对消化器官有好处。丹麦汉森公司在1985年对这一生物发酵剂开始研究，他们与几家乳品厂合作研制。后来法国也进行了这项研制工作，并取得了较为显著的成绩。目前，汉森实验室已生产出超浓缩直接使用型“AB”发酵剂，并生产出一系列AB发酵乳和酸奶制品，成了一类很受欢迎的营养保健食品。（3）NU-Trish发酵剂 虽然“AB”发酵剂生产饿酸奶营养保健作用很好，但这两种乳酸菌发酵时只生成乳酸、醋酸、和少量甲酸、乙醇、琥珀酸、不产生其他芳香物质，所以产品风味差。丹麦专家在研究时用单菌种嗜热链球菌与单菌种保加利亚乳杆菌分别培养成工作发酵剂，在接种这两种工作发酵剂的同时，接种冻干直接使用型AB发酵剂。由于接种了普通酸奶发酵剂，酸奶菌种控制了发酵过程，缩短了发酵时间，产品具有纯正的酸奶风味。此类发酵剂现有四种，是四种单菌种嗜热链球菌与AB发酵剂菌种混合而成，也可称为ABT发酵剂。用此类发酵剂生产出各种发酵乳、冰淇淋、冷冻酸奶等健身型发酵乳制品。 3.酸奶发酵剂的制备方法 制备干酸奶发酵剂需做以下工作[7,8]：（1） 乳酸菌的培养；（2） 乳酸菌菌体的收集浓缩；（3） 乳酸菌干剂制备。 3.1乳酸菌的培养 乳酸菌的培养，首先要选择合适的基础培养基，找到适合菌体生长的增强因子进行优化，得到最佳培养基。 关于乳酸菌的培养，国内外一般采用如下几种方法[9]： (1)化学中和法。乳酸菌在生长繁殖过程中，代谢乳糖产生乳酸。随着酸度的升高， pH值的降低，菌体生长受到抑制，不同的菌种对培养基中乳酸的耐性不同。保加利亚乳杆菌在含乳酸1.7%以下的培养基中生长，嗜热链球菌可耐受0.8%的乳酸。为了解除乳酸菌的抑制，常用的中和剂有NaOH,NH3H2O,Ca(OH)2,NaCO3等。S.E.Gilliland等认为NH3H2O的效果最好，在中和培养过程中，乳酸铵或乳酸钠等盐浓度的不断增加，达到一定水平时，仍会抑制菌体的生长繁殖。 (2)缓冲盐法。向培养基中添加缓冲盐，调节培养液中的酸在一定范围内变动，不致酸度过高，可促进菌体生长及繁殖。关于缓冲剂，国际上有人利用乳本身蛋白质和磷酸盐。具体方法是用超滤浓缩脱脂乳，再添加无脂固型物到20%——29%，作为培养液，利用高浓度的蛋白质和磷酸盐达到缓冲效果。磷酸盐不仅可起到缓冲作用，还可起到抗噬菌体的作用。常用的缓冲剂还有CaCO3，Ca2+对菌体冷冻干燥有保护。 (3)渗析法。也称过滤培养法。这种方法利用膜技术，选择合适的膜孔径来浓缩菌体。原理是向培养液中添加新的营养液，乳酸菌代谢产物则通过膜除去，促使乳酸菌繁殖。此法培养的乳酸菌浓度可达到1011个/ml 。这种方法尽管达到了较高的菌体浓度，但设备投资大，对超滤膜材料的要求比较严格，同时在培养过程中易感染噬菌体，工业上应用并不广泛。 (4)连续培养。法国B.Bilil 等人曾对Streptococcus Gremoris 进行了连续培养，指出菌的生长情况受乳酸的抑制作用及营养物提取的影响，菌体浓度达不到很高。成熟培养液中乳酸菌的收集多采用离心法。采用转数（7000rpm，35min） |