真空冷凍干燥對乳酸菌損傷機制及關(guān)鍵保護技術(shù)研究.pdf

1、隨著乳酸菌對人體健康有益作用的不斷深入研究和揭示，乳酸菌制品逐漸受到人們的青睞，發(fā)酵乳制品的消費量呈快速增長趨勢，各類乳酸菌制品也層出不窮。所以研制高活力和高穩(wěn)定性的發(fā)酵劑以適應(yīng)我國發(fā)酵乳制品的進一步發(fā)展已經(jīng)成必然。優(yōu)良菌株的獲得、培養(yǎng)方式和乳酸菌的保存工藝研究是制備濃縮發(fā)酵劑的三大技術(shù)難題，目前冷凍發(fā)酵劑和凍干發(fā)酵劑應(yīng)用較為廣泛，所以對乳酸菌冷凍技術(shù)和凍干技術(shù)及其機理的的研究具有重要的理論和實際意義。
　　本論文分別對深凍發(fā)酵劑

2、和凍干發(fā)酵劑的的關(guān)鍵工藝參數(shù)及保護劑配方做了研究，以保證 S. thermophilus SP1.1在制作發(fā)酵劑過程中保持較高的存活率及發(fā)酵活力，對指導(dǎo)現(xiàn)實生產(chǎn)有很大意義。
　　通過 S. thermophilus SP1.1存活率及發(fā)酵活力指標確定了冷凍及凍干的條件，包括菌體培養(yǎng)的收獲時間，冷凍溫度、冷凍時間，凍干過程中預(yù)凍溫度、預(yù)凍時間，解析干燥過程中隔板加熱溫度。最后確定 S. thermophilus SP1.1培養(yǎng)時間為

3、8h，此時菌體對冷凍及凍干抗性最強，冷凍溫度為-196℃，冷凍時間為10min，添加保護劑存活率達89.3％，凍干過程中預(yù)凍溫度為-196℃，預(yù)凍時間為10min，解析干燥過程中隔板加熱溫度為0℃。
　　為了確定冷凍及凍干過程中β-半乳糖苷酶和乳酸脫氫酶活力的下降會影響乳酸菌總體發(fā)酵活力的下降以及冷凍及凍干過程對乳酸菌細胞膜通透性的影響，測定了冷凍及凍干過程前后菌體β-半乳糖苷酶和乳酸脫氫酶胞內(nèi)外的酶活。數(shù)據(jù)顯示，正常菌體β-半乳

4、糖苷酶胞外酶活力為1.687×10-3U，冷凍后，添加脫脂乳菌體的胞外酶活力為9.022×10-3U，添加保護劑菌體的胞外酶活力變?yōu)?.381×10-3U；正常菌體乳酸脫氫酶胞外活力為8.84×10-3U，冷凍后，添加脫脂乳菌體乳酸脫氫酶的胞外酶活力為2.251×10-2U，添加保護劑菌體乳酸脫氫酶的胞外酶活力變?yōu)?.206×10-2U。由此可見，冷凍過程對乳酸菌細胞膜有很強的物理損傷作用，使細胞膜滲透性增加，甚至破裂，導(dǎo)致兩種酶泄漏。

5、
　　凍干后，添加脫脂乳菌體的β-半乳糖苷酶胞外酶活力為1.350×10-2U，添加保護劑菌體的β-半乳糖苷酶胞外酶活力變?yōu)?.027×10-2U；添加脫脂乳菌體乳酸脫氫酶的胞外酶活力為9.646×10-3U，添加保護劑菌體乳酸脫氫酶的胞外酶活力變?yōu)?.833×10-2U?？梢?，凍干過程對乳酸菌細胞膜損傷更為嚴重。干燥階段，由于細胞膜磷脂分子間水分的逐漸脫除，細胞膜有可能發(fā)生相轉(zhuǎn)變，復(fù)水后相轉(zhuǎn)變再次發(fā)生，磷脂分子間可能出現(xiàn)空位，滲

6、透性加大，導(dǎo)致兩種酶泄漏。數(shù)據(jù)也顯示經(jīng)過冷凍處理后，兩種酶的總酶活都有所下降，可認為兩種酶酶活的降低是導(dǎo)致S. thermophilus SP1.1冷凍和凍干處理后發(fā)酵活力降低的原因之一。
　　通過保護劑的選擇和正交實驗，確定適合 S. thermophilus SP1.1的最佳冷凍保護劑配方和凍干保護劑配方。冷凍保護劑配方為原冷凍保護劑配方中用蔗糖替代海藻糖用量一半再加上甘露醇5%、三聚磷酸鈉1%、透明質(zhì)酸鈉0.01%、組氨酸1