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高活菌数复合益生菌发酵乳工艺优化.pdf

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第29卷第13期农业工程学报Vol.29No.13 2862013年7月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJul.2013 高活菌数复合益生菌发酵乳工艺优化 1,211,2 刘成国，易文芝，周辉 （1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙410128； 2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室，湖南长沙410128） 摘要：益生菌发酵乳中的活菌数是保证其功能特性的关键因素，为提高益生菌发酵乳中的活菌总数，以干酪乳 杆菌和双歧杆菌复合菌种为试验对象，以发酵过程中的pH值和吸光度平均值OD值为试验指标，在单因素试验 的基础上，利用Box-Benhnken中心组合试验和响应面分析法研究了接种量、益生菌接种比例、发酵温度、葡萄 糖添加量以及大豆多肽添加量对发酵乳pH值和活菌数的影响，并建立了复合益生菌发酵模型。响应面优化试验 结果表明复合益生菌发酵的最佳工艺条件是脱脂乳乳固体质量分数为12%,接种量为6%，干酪乳杆菌：双歧杆菌 接种体积比为31∶，葡萄糖添加量为2.9%，大豆多肽添加量为0.8%，发酵温度为34℃，在此条件下OD预测值 为1.076，验证试验得到实际OD值为1.087，与理论预测值相比，相对误差为1.0%。发酵乳最大活菌数为4.1×1011 cfu/mL，与已有研究相比，活菌数提高了1～2个对数级。在4℃条件下贮藏21d后，发酵乳的活菌数仍然保持在 4.7×1010cfu/mL。研究结果为工业化生产高活菌数的益生菌饮料提供参考。 关键词：发酵，优化，模型，益生菌，干酪乳杆菌，双歧杆菌 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.13.036 中图分类号：Q939.11+7文献标志码：A文章编号：1002-6819(2013)-13-0286-11 刘成国，易文芝，周辉.高活菌数复合益生菌发酵乳工艺优化[J].农业工程学报，2013，29(13)：286－296. LiuChengguo,YiWenzhi,ZhouHui.Optimizationoffermentationconditionsofmilkwithblendprobioticstrainsbased onhighviablecount[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE), 2013,29(13):286－296.(inChinesewithEnglishabstract) 目前相关研究主要集中在某一成分或发酵条 0引言 件的探究，对于系统地研究整个发酵体系，包括发 益生菌是一类可通过改变肠道菌群平衡而对酵条件、营养物质之间的相互作用尚无文献报导。 动物产生有利影响的活微生物添加剂，并广泛应用本试验将乳酸菌高密度培养技术应用于发酵乳的 于食品生产中[1-2]。益生菌不仅可加工成为各种食品发酵工程中。为实现益生菌的高密度培养，应提供 通过消化道产生有益功效，还可以外用于同样存在一个适宜环境供其生长，包括温度，溶氧量，营养 固有菌群的泌尿系统和皮肤[3]。研究发现[4-5]，益生条件[11]等。而发酵乳的发酵过程中，提供营养的主 菌在人体肠道内的存活和增殖对益生菌发挥保健要为牛乳，牛乳的乳糖不足以满足益生菌生长的需 功效起到决定性作用，要获得理想的治疗效果，益求，葡萄糖能为菌种生长提供额外的能源物质[12]。 生菌必需达到足够多的数量。然而，益生菌最大的大豆多肽是大豆蛋白质的酶分解产物，具有促进菌 缺点是活菌期时间短[6]。在加工过程和贮藏期间保种繁殖和代谢的作用[13]。将葡萄糖和大豆多肽添加 证其存活和保持生物活性仍是益生菌产品面临的到牛乳中作为菌种的生长因子，同时研究发酵温 挑战之一[7]。度、益生菌（干酪乳杆菌：双歧杆菌）比例、接种 益生菌进入人体并发挥重要功效的主要产品载量等发酵条件对益生菌生长的影响。相关研究表 体是益生菌发酵乳。市场上的益生菌乳饮料普遍含菌明，复合菌种发酵存在共生机制时，其发酵能力要 数量少，随着货架期延长，益生菌数量逐渐下降[8-9]。优于单菌种发酵[14]；而干酪乳杆菌和双歧杆菌复合 相关研究表明，有些市售产品货架期结束后活菌数可发酵的产酸能力和活菌数都明显高于其他复合菌 达90%的衰减[10]。因此，提高发酵乳中的活菌数是目种。为简化生产工艺、缩短生产周期，本试验选择 前益生菌乳饮料需要解决的重大技术难题之一。直投式干酪乳杆菌和双歧杆菌为研究对象。在单因 素试验基础上，利用Box-Benhnken中心组合试验 收稿日期：2013-04-17修订日期：2013-06-07和响应面分析法建立干