玉米乳酸菌饮料发酵剂的制备

工艺技术 Vo 1 ．23，N．o．4，2002 禹 圈函圜网圜匿 圈 (哈尔演商业大学食品工程系，略 尔龌 1500"76) 王金凤 ’ 王禾 。 (黑龙江出入境检验检疫局 ，哈尔滨 150001) 王冒松 ■ ■ 在玉柬乳畦发酵饮料生产工艺中．为了提高发酵制的茸 种话力，对玉米糖化液进行适当的营养朴充。通过二班回 归正 史宴验设计 (响应 时面法)璃 定了制备 发酵制的最佳 工 艺 舞伴 井 ：在 1 J‘B 的 玉米醇 弊麓 中每加 西缸 柿 汁 5％．3"7~C培养 16h。 鬟■饵 玉米 发 酵荆 响应由面浩 ^ Bct ln the process of the fermented corn drink the ac tivity of start@r cOuld be improved by adding proper amour~ of nutritions into com syrup T~rough the me1hod of the ana～sis of responding to curved surface， the optimal process condltions have been decided，which @re the addea emou n【of tomato iuice o the syrup {1 1 Bx)is 5％，1he lr~culation amount is 2％ and the culture condition s are 16 hours at 3他 脚 words corn．steft@r；response surface analysis 中匿分类号： O1．3 文献标识码：B 文 章 编 号 ：1002—0306(2002)04-0061—03 由于玉 米 中淀 粉 含量 较 高 ，不能 被 乳 酸菌 直 接 利 用 ．在 发酵 前要 将玉米 进 行糖 化处理 。可发 酵糖 被 乳 酸苗 利用 转 化 为乳 酸 、醋 酸等有 机 酸 ，使 饮 料 酸 甜 可 口、营养丰 富 ，是 一种 新颖 的营 养保健 饮 品 在 开发 乳 酸发 酵饮 料 时 ，发 酵剂 的 制各 是 一 个 重 要环节 ．其 品质 将直接 影 响产 品的质 量 。嗜 酸乳 杆 收稿日期：2001—11-07 作者前开 ：王金属(1963一)．士 、工程师 ，研究方 向：食品掇 生特学 基金瑶目：黑龙江省 自然升学基垒资助项目(COO～8)。 苗 和双歧 杆 菌对 营养 的要 求 比较严 格 ，为 了保证 发 酵剂 的菌 种 活 力 ．需要 对 液 体发 酵 剂基 质进 行 适 当 的 营养 补充 。二 次 回归 的正 交设 计 主 要用 于 寻求 最 佳 配 方和建 立 生产 过程 的模 型 。本文通 过二 次 回归正 交设 计 研究 制 备液 体 发 酵剂 时 ，获 得较 高 活 苗数量 的回归模 型 ，从 而确 定最佳 的工艺 条件 1 材料与 1．1 实验材料 玉米 黑龙 江 省 地 产 玉 米 ，颗粒 饱 满 ．无 霉 变 ； 高温液 化 酶 酶活 力 200OOu／g，无 锡 酶 制剂 厂 ；糖化 酶 酶 活 力 50000u／g，无 锡 酶制 剂厂 ；麦 芽浸 出液 哈 尔滨 啤 酒 厂 提 供 ；西 红 柿 、大 豆 、胡 萝 、脱 脂 粉 均 为 市 售 ；嗜 酸乳 杆 菌 ( Bbcill~ ∞ Ⅱ^ )、 两歧 双歧 杆 菌 ( doBbctentm~．6 )、乳 明 串球 菌 (Leuco~'tostoc 麻 )均 由 哈 尔 滨商 业 大 学 食 品工 程 系微 生物教研 室 提供 。 1。2 培养基配制 脱脂 乳 培 养 基 将 it28g脱 脂 粉溶 八 ]OOOm]蒸 馏水 中 ，l15℃灭 菌 2Omin； 双歧 杆菌培 养 基 略0 ； MRs培养 基 略[引； BSL培养 基 (双歧 杆 菌选 择性 培养 基 ) 略I3]。 1。3 玉米糖化培养液的制备 玉 米清 洗 去胚 后 ．加 水 浸 泡 4h左 右 磨 浆 ，加 ^ itou／g淀粉 a一耐 高温 淀粉 酶 ，itOO℃液化 3Omln，冷 却 表 3 丝素肽饮料贮藏稳定性比较『4℃，12个月 3 小结 对 下脚 蚕 茧 采 用 双 酶 水 解 工 艺 ．得 到 分 子 量 it0000以内 的丝 素肽 降解 物 占总 量 的 92．4％，经过 对 降 解物 进行 脱 色 、脱 味处 理 ，用超 滤 技术 分 离 出分 子 量 itO000以 内 的丝 素 肽 ，制成 含 丝 素 肽 3％、含糖 量 it2％ 、pH4．4的 不 同水 果 香型 的功 能 性 丝 素 肽 饮 料 ． 贮 藏 期 达 12个 月 以上 ，解 决 了丝 素 蛋 白 酶水 解率 低 、成 本 高 、生物 妓 价低 和产 品稳 定 性 差 等 问 ，为 蚕 茧 蛋 白食 品 的开 发提供 了一 条有效 途径 。 参考文献 1 末莲军，曼坤，等 叠蛹蛋白豌醇水解工艺夺件研宄．河南农 业太学学报．]999(it1：72—74 2 李德远，等 叠丝蛋白食品的研究开发 食品科学，1994c4】 36—39 3 张龙翔 ，等．生化实验方岳和技术 北京：人民教育出版社， 1982 维普资讯 http://www.cqvip.com 至 55-60oc。调 整 pH 至 4．5．按 l00-120mg／g淀 粉 加 ^ 糖 化 酶 ，保 温 4h。过 滤 除 渣 ，加 水 调 整 糖 度 至 11 oBx，即 为 玉 米 糖 化 培 养 液 。 1．4 菌株的活化 将 三 株 菌分 别 活化 和扩 培 。嗜酸乳 杆 菌 和乳 明 串珠 菌用脱 脂 乳 培 养基 活化 、扩 培 ；两 岐 双歧 杆菌 在 厌氧 条件 下采 用 双 歧杆 菌培 养基活 化 ，脱 脂 乳培 养 基 扩 培 。 1．5 促生长物质的选择 选 用 豆 浆 (1l％ )、西 红 柿 汁 、胡 萝 汁 、麦 芽 浸 出 液 (15~Bx)、脱脂 乳 (10％)作 为补 充物 质 ，分别 按 5％加 ^玉米糖化 培养 液中 ，三株菌间的 比例为 1：1：1，接 种量 为 1％，37℃条件 下培养 48h，每 4h测一次活菌总 数。 1．6 二次回归正交实验设计 = 次 回归正 交 实验 设计 是 以组 合 设计 而 形 成 的 实验计 划 ，它是在 一 次 回归的基础 上 获得 的 在 三个 变 量 x 、x：、 场合 下 ，组 合设 计 由 N=15个点组 成 。 用 组 合设 计 安排 的实验 计划 是 在 因子 空 间 中选 择 几 类 具 有 不 同特点 的 点 ，所 以它 的 实验 点 比三水 平 的 全 因子 实验 要少得 多 ，但 却 能保持 足够 的 自由度日。 在 制 备液 体发 酵 剂时 ，接种 量 和培 养 时间 是 主 要 的 影响 因素 ，同 时补 充物 质 的 添加 量也 对活 菌 总 数 有较 大影 响 。采 用二次 回归正交 设计安 排实验 ，因 子水 平 表见 表 1。基 质 pH6．8．37~C条 件下培 养 ，以乳 酸 菌总 数和 双歧杆菌 数作 为评 定指标 。 表 1 液体发酵剂制备的因素水平表 1．7 方法 乳 酸菌 总数 测定 MRS培养 基平板 计 数 ； 双歧 杆菌数 测定 BSL培 养基平板 计数 。 2 结果与讨论 2．1 促生长物质的选择 为 了提 高 乳酸 菌发 酵 剂 的产菌 量 、保 证 菌种 活 力 和加快 发酵 速 度 ，对 玉米 糖化 培 养液 进行 适 当 的 营养 补充 。国内外都 在寻 找乳 酸菌 的促生 长物 质 ．报 道较 多 的有 添加 西 红柿 汁 、玉米浸 出 物 、胡 萝 汁 等 ，亦有 报 道 低聚糖 、酵 母代 谢 产物对 肠 道 有益 菌 (如 嗜酸乳杆 菌 、双歧 杆菌 )有 促进 作用 。但 一些 生 长促 进 物 (酵母 膏 、蛋 白胨 等 )在工 业 化 生 产 中是 禁 止添加 的 。因此 我们 选择 了一 些天 然 添加 物用 于 提 高 乳酸菌 的菌 体 产量 ．以适用 于工业 化生 产 。分别 添 加 5种补 充物 质后 的生长 曲线见 图 1。 工艺技术 9．5 85 9 萤 錾 ． 7 一 一 Ⅱ 一 盎芽浸出藏 一 h 一 一 M 0 4 8 12 16 24 32 40 48 发酵时间(h) 图 1 添加不同促 生长物质时的生 氏曲线 由图 l可 以看 出 ，所 有 添加物 对乳 酸菌 的生 长都 有一定的 促进作用 。豆浆 中含有蔗糖 、棉 籽糖 、水 苏糖 等 ，这些糖对乳 酸菌尤其是 对双歧杆菌具 有促进作 用 ； 麦芽浸出液 和胡萝 汁中也含有丰富 的糖类 、氨基 酸 等 营养物 质 ，较好 地促进 了乳 酸菌的生长 ；脱 脂乳 中的 乳糖是乳 酸菌发酵的 良好基质 ，有资料认 为牛乳 中含 有 双歧 杆菌所 必须的营养成 分和促 生长 因子n。 西 红 柿 汁是 最佳 的 促生 长物 质 ，这主 要 是 由 于 西 红柿 汁含有 丰 富的营 养 成分 ，尤 其 是 维生 素 C的 含 量较 高 。乳酸 菌在 糖类代 谢 中主要生 成乳 酸 ，从生 化 角度 看 ，必 须在 氧 化 还原 电位 较低 的 、通 常是 魇 氧 的状态 下 才能 实 现 。乳 酸菌 生长 的微 环境 也 必须 低 电 位 ，而 大量维 生 素 C的存在 为基 质 创造 了较 低 的 氧化 还 原 电位 ．增 加 了乳 酸 菌的 耐 氧能 力 ，促进 了 乳 酸 菌 的 生 长 。 西 红 柿 的 价 格 低 廉 ，生 产 成 本 鞍 低 ，因 此选 择西 红柿 汁作 为玉米糖 化 培养 液的补 充物 质 ： 2．2 液体发酵剂制备工艺条件的确定 采 用二次 回归正交 法安排实验 ．实验结 果 见表 2。 表 2显示 了乳 酸菌接 种量 、西红 柿 汁添加 量和培 养 时 间对 乳 酸菌总数 和双歧杆菌 数两个指标 的影 响。 以最 小二 乘 法求 得 回归 方程 的系 数 ，从 而确 定 回 归 方 程 如 下 ： 乳 酸 菌 总 数 ： YI=8．507—0．714xl+O 164x2--0 326x3+O 186xlX2— 0-5 19x~x3+0 0846x2x 一O．579 ~-'-0．73)-0 3 19( --0 73)一 0 406(x~--0 73) 双歧杆 菌 数 ： Yl=7 695 --0 626xI+O 2 17x2-0．804x3—0 053xl 2— 0．420xI --0 0921 xgx~--0 614 (xI 一0．73)--0 402 (x2 一 0．73)-0 785fx 0．73) 对 以上 两个 回归 方 程及 其 同归 系 数 的显 著性 F 检 验 ，检验结 果见 表 3。 从 以上 分 析结 果可 见 ，y】和 y2同归 方 程 显 著 性 均 很高 ，FF的显 著水平 均 达到 0 O1．说 明实验 设计 所 得 的 回归方 程 可靠 ，能正 确 反 映 出各 因 素对发 酵 剂 菌 数的 影响 。对 于 Y，和 Yz．X 的系 数均 较 小 ．且 为正 值 ，说 明添 加 西红 柿 汁 可增 加乳 酸 菌总 数 和双 歧 杆 菌 数 ，但 在 3％～7％ 的 添 加 范 围 内 对 结 果 影 响 不 大 这 里取 西红 柿汁 的添加 量 为 0水 平 (5％)，用 响应 曲 维普资讯 http://www.cqvip.com 工艺接术 表 2 液体 发酵剂制备实验结果 Vo 1．23，No．4，2002 表 3 回归方程及同归系数的统计检验 注：Fl吣(9,6)_7 98： Fao-(1、6)=13 7； For+{1．6)：5 99； Fn 1．6)=3．78 面法直 观分 析此 时 x。和 X，对乳 酸菌 总数 和双歧 杆 菌 数 的 影 响 ．结 果 如 图 2和 图 3所 示 。 { 辙 魍 2 h) 图2 xf 时 x．和x 对乳酸苗总数的影响 从 图 2可 以 看 出 ，随 着 接 种 量 的 增 加 ，乳 酸 菌 总 数 增加 ，在 一1水 平 达到 最 佳值 +此 时再增 加 接 种量 ， 总数 又开 始下 降 ，这 说明接 种量 不宜 过高 。随培养 时 间延 长 ，乳 酸 菌 总数 呈下 降趋 势 ，在 一O．5水 平 左右 时 较 好 ，说 明培养 时 间的 延 长使 乳 酸含 量增 加 ，pH 下 图3 x 时 X 和 对双歧杆菌数的影响 降 +不利 于乳 酸菌 菌体 的积 累 。 对 于双歧 杆 菌数 ．乳 酸菌 接 种量 在一O 5左右 达 到 最佳 值 +而 培 养时 间在 O水平 达 到最 佳 值 +这说 明 双歧 杆 菌 的生 长 较其 他乳 酸菌 的生 长滞 后 ，需 较 大 接种 量 和较长 的培 养 时间才能 达到 最 大值 。比较 图 2 和 图 3，x 和 对双歧 杆 菌数 的影响 较平 缓 +而且 乳 酸 菌总 数 为 主要 评定 指标 ．因此 ，液 体发 酵 剂 制备 的 最 佳工 艺 条 件 为 ：在 l】 Bx酶 懈 液 中 添加 西 红 柿 汁 5％，乳 酸菌接 种茸 2％．37℃条件 下 培养 16h。 3 结论 制 备液体 发 酵 剂时 ，在 玉 米糖 化 培养 液 中+西红 柿 汁为最 佳 的营养 *1"315~ 质 。通 过 =次 回归 正 交设 计X,t发 酵剂 中影 响活菌 数 的兰个 主要 因 素进 行 了研 究 ，建立 了接 种 量 、西红 柿 汁 添加 量 和培 养 时 间与 菌 数之 间 的 同归 方程 ．回归方 程 具有 很 高 显著 性 ，可用 于 对 发 酵 剂 中 菌 数 的 预 测 ， 在 业 化 生 产 中 具 有 实 际 的 指 导 作 用 ， 参考文献 l Buchanan．R E． et al Bergey s Manual of Determ Jnative Bacteriolo~．9th ED．Wiliiams ＆ Wilkins Co Baltimo~．． 1986．235～237 2 [美]Douglas CM 著．汪仁官等译 实验设计与分析．中国统 计 由版 社 ．1998．162～l74 4 顾瑞 霞．提 高嗜酸乳杆 菌产 酸速率 的研 究 食 品科 学，l992 (5 ：l0一l3 5 罗珍兰 ．跹歧杆 菌和乳酸茵在不 同基 质中混告发 酵的情 况 比较．食品工业科技 ．1997(4)：50-53 6 石 彦 国，任莉．大豆制品工 艺学．北京：中国轻工 业 由版 社 ， 1993．53～55 7 许奉发，等 双歧杆菌在迂原乳和豆浆中生长厦存活情况的 观察 食品科 学．1995(8)：58 8 MiLsuoka 1 e Lactic Acid Bacteria． I~ndon and York．Elserier Applied Science Press Inc． 1992 l2卜 l23 _' ， ～l ～ 封 之接 一 、 量 、 一 P 。 ；“● 接 一 口＼IIJ0辙忸 醛 维普资讯 http://www.cqvip.com