（农产品加工及贮藏工程专业论文）直投式酸奶发酵剂的产业化研究.pdf

摘要 为提高我国酸奶的品质和生产水平，缩小与发达国家在直投式酸奶发酵剂的差距，本实 验对酸奶菌种的大量菌株进行选育，从工业化生产的角度研究了菌株的生理特性、增殖培养 基、保护剂、冷冻干燥和最佳工艺条件。 采用4 株嗜热链球菌、8 株保加利亚乳杆菌作交叉拮抗试验，筛选出8 对具有共生作用， 适合于酸乳加工的保加利亚乳杆菌( l a c t o b a c i l l u sd e l b r u e c k i is u b s p b u l g a r i c u s ) 与嗜热链球菌 ( s t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s ) 菌株组合，即s t i + l b l 、s t i + l b 2 、s t i + l b 3 、s t i + l b 4 、 s t i + l b 5 、s t i + l b 6 、s t i + y 一5 、s t i + y 6 ；进一步对这些组合的酸度、粘度、乙醛、氨基酸、 活菌数等技术指标进行了检测，筛选出3 对适于发酵生产用的菌株组合，即s t l + l b 2 、 s t l + l b l 以及s t i + y 6 。 通过四因素三水平正交试验，获得保加利亚乳杆菌l b 2 、l b l 和y 6 的最佳培养基组成 分别为番茄汁6 0 、酵母膏0 6 、乳清粉2 和1 1 麦芽汁；番茄汁6 0 、酵母膏0 4 、 乳清粉1 和1 0 麦芽汁；番茄汁7 5 、酵母膏0 6 、乳清粉3 和1 0 麦芽汁，在3 7 0 c ， 培养1 6 h ，其活菌数分别为1 7 6 x 1 0 9 c f u m l 、0 9 7 x 1 0 9 c f u m l 、1 8 8 1 0 9 c f u m i ，。嗜热链球菌 s t l 的最佳培养基组成为番茄汁7 0 、酵母膏o 3 、碳酸钙0 9 和2 o 蛋白胨，在3 7 。c ， 培养1 6 h ，其活菌数达到1 0 5 x 1 0 9 c f u m l 。 通过四因素三水平正交试验，获得保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌l b 2 + s t l 、y 6 + s t l 、 l b i + s t l 最佳培养基组成分别为番茄汁4 0 、乳糖o o 、酵母膏o 8 和1 0 蛋白胨、番 茄汁2 5 、乳糖为o o 、酵母膏为o 5 和1 5 蛋白胨、番茄汁1 o 、乳糖o o 、酵母 膏0 3 和o 5 蛋白胨。在3 7 。c ，培养1 6 h ，其活菌数分别为1 5 9 x 1 0 9 c f u m l 、1 2 2 x 1 0 9 c f i g m l 、 1 6 4 x 1 0 9 c f u m l 。在4 2 培养，l b 2 + s t l 、y 6 + s t l 、l b i + s t l 最佳培养基组成分别为番茄汁 i 0 、乳糖1 0 、酵母膏o 5 和1 0 蛋白胨、番茄汁2 5 、乳糖为0 o 、酵母膏为0 5 和1 5 蛋白胨、番茄汁1 o 、乳糖0 0 、酵母膏o 3 和o 5 蛋白胨。6 h 时其活菌数 分别为1 6 4 x 1 0 f u m l 、1 3 4 x 1 0 c f u m l 、2 0 4 x 1 0 c f u m l 。 通过四因素三水平正交试验，获得了嗜热链球菌s t l 、保加利亚乳杆菌l b 2 、嗜热链球 菌和保加利亚乳杆菌l b 2 + s t l 的最佳保护剂，其组成分别为海藻糖1 o 、甘油o 5 、谷氨 酸钠为1 5 和1 o 吐温8 0 、海藻糖2 o 、甘油o 3 、谷氨酸钠5 和0 5 吐温8 0 、海藻 糖o 5 、甘油0 3 、谷氨酸钠5 和0 3 吐温8 0 。经冷冻干燥后，产品活菌数分别为 4 7 2 x 1 0 l l c f u g 、1 3 4 1 0 c f u g 、3 5 7 x 1 0 l l c f u g 。 在摇瓶实验中保加利亚乳杆菌l b 2 在转速为4 0 r p r r d m i n 时活菌数最高，为1 0 8 x 1 0 9 c f u m l ，l b l 在转速为6 0 r p m m i n 时活菌数最高，为6 5 x 1 0 8 c f u m l ，y 6 在转速为8 0 r p m m i n 时活菌数最高，为2 8x1 0 8 c f u m l ；嗜热链球菌s t l 在转速为4 0 r p n g m i n 时活菌数最高；嗜 热链球菌和保加利亚乳杆菌l b 2 + s t l 、l b i + s t l 和y 6 + s t l 在转速为8 0 r p m m i n 时的活菌数 最高，分别为1 2 7 x1 0 9 c f u m l 、1 2 2 1 0 9 c f u m l 和1 2 1x1 0 弋f i 】，m i 。 在上述实验基础上，确定了1 0 l 发酵实验的最佳工艺参数组合，采用此组合所获得产品 的活菌数分别为：保加利亚乳杆菌1 3 4 1 0 c f u g 、嗜热链球菌4 7 2 1 0 c f u g 、嗜热链球菌 和保加利亚乳杆菌3 5 7 l0 “e f u g 。 在i o l 发酵实验的基础上，确定了3 0 0 l 发酵实验的最佳工艺参数组合，采用此组合所 得产品的活菌数分别为：保加利亚乳杆菌o 8 5 x1 0 1 1 c f u g 、嗜热链球菌1 5 0 1 0 1 1 c f u g 、嗜热 链球菌和保加利亚乳杆菌1 3 0 x1 0 1 1 c f u g 。达到了国外同类产品的水准。 在4 2 0 c 恒温培养6 h ，在不同时间测定酸度，表明在4 h 罗地亚公司产品、丹麦汉森产品、 本实验产品混合菌株、单株复配的酸度分别为6 5 0 t 、7 5 0 t 、7 0 0 t 、8 0 0 t ，6 h 酸度分别为9 0 0 t 、 1 0 0 ”t 、9 3 ”t 、9 5 叮，适宜作为直投式发酵剂用于发酵乳的生产。 关键词：乳酸菌；直投式酸乳发酵剂；增殖培养；保护剂；冷冻干燥 s t u d yo nd v sc o m m e r c i a ls t a r t e rc u l t u r e sf o ry o g u r tp r o d u c t s p o s t g r a d u a t e ：w ur o n g r o n g m a j o r ：p r o c e s s i n ga n ds t o r a g eo f a g r i c u l t u r ep r o d u c t s s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rz h a n gb o l i n a b s t r a c t s t r a i n so fs t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u sa n dl a c t o b a c i l l u sd e l b r u e c k i is u b s p b u l g a r i c u s i s o l a t e df r o my o g u r tp r o d u c t sw e r es c r e e n e df o rc o m m e r c i a ld i r e c t v a t s t a r t e r s v s l t h e p h y s i o l o g yo fy o g u r ts t r a i n s ，m e d i af o rt h e i rp r o l i f e r a t i o n ，p r o t e c t a n t sf o rt h ev i a b i l i t yo f c e l l s ，a n dt h eo p t i m a lt e c h n i q u ef o rp r o d u c i n gl y o p h i l i z e dc e l l sw e r ei n v e s t i g a t e dt o i m p r o v et h eq u a l i v yo f c o m m e r c i a ly o g u r ts t a r t e r s o n eo f t h ep u r p o s e so f t h ep r e s e n ts t u d y w a st os t o pag a pb e t w e e nc h i n aa n dd e v e l o p e dc o u n t r i e si nt h ep r o d u c t i o no f d i r e c t i n o c u l a t e d - s t a r t e rc u l t u r e su s e df o ry o g u r tp r o d u c t s t h ei n t e r a c t i o n s ，i n c l u d i n gt h es y m b i o s i sa n da n t a g o n i s mb e t w e e n4s t r e p t o c o c c u s t h e r m o p h i l u ss t r a i n sa n d8l a c t o b a c i l l u sd e l b r u e c 舫fs u b s p b u l g a r i c u ss t r a i n sw e r es t u d i e d t h er e s u l t sp r o v e dt h a ta m o n gt h et e s t e ds t r a i n s ，s t la n dl b l ，s t l a n dl b 2 ，s t la n dl b 3 ， s t la n dl b 4 ，s t la n dl b 5 ，s t la n dl b 6 ，s t la n dy - 5 ，a n ds t la n dy 6w e r es y m b i o t i c i nm e d i a n es t r a i n so fs t r e p t o c o c c ia n dl a c t o b a c i l l iw e f ep a i r e df o rf u r t h e rs c r e e n i n g b a s e do nt h e i ra b i l i t i e st op r o d u c el a c t i ca c i d v i s c o s i t y , v i 曲l ec o u n t s a n dt h ei e v e l so f a m i n oa c i da n da c e t a l d e h y d e i tw a ss e e nt 1 1 a tt h ep a i r e ds t r a i n ss t la n dl b l s t l a n d l b 2 。s t la n dy - 6w e r em o r es u i t a b l ef o rt h ep r o d u c t i o no f y o g u r t t h eo p t i m a lm e d i af o rg r o w i n gt h ea b o v e - m e n t i o n e dy o g u r ts t r a i n sw e r ei n v e s t i g a t e d i tw a sf o u n dt h a tt h es t r a i nl b 2r e q u i r e dt h ef o l l o w i n gi n g r e d i e n t sf o rt h eo p t i m a lg r o w t h ： t h a ti s6 0 o f t o m a t oe x t r a c t 0 6 o f y e a s te x t r a c t 。2 o f w h e yp o w d e r , a n d1 1 o f m a l t e x t r a c t t h eo p t i m a lm e d i 岫f o rt h eg r o w t ho f s t r a i nl b lw a st o m a t oe x t r a c tf 6 o ) ，y e a s t e x t r a c t ( o 4 ) ，w h e yp o w e r ( 1 ) a n dm a l te x t r a c t ( 1 0 ) ，r e s p e c t i v e l y t h eo p t i m a l m e d i u ms u p p o r t i n gs t r a i ny - 6 w a s7 5 o ft o m a t oe x t r a c t 0 6 o fy e a s te x t r a c t 3 o f w h e yp o w e r , a n d1 0 o f m a l te x t r a c t w h e ni n c u b a t e da t3 7 。cf o r1 6h t h ep o p u l a t i o n so f t h e31 a c t o b a e i l l is t r a i n sr e a c h e d1 7 6 x 1 0 c f u m l ，0 9 7 x 1 0 c f u m l a n d1 8 8 x 1 0 c f u m l ， r e s p e c t i v e l y m e a n w h i l e ，m e d i u ms u p p o r t i n gt h eo p t i m a lg r o w t ho fs t r e p t o c o c c is t r a i ns t l w a st o m a t oe x t r a c t ( 7 o l ) ，y e a s te x t r a c t ( o 3 ) ，c a t 0 3 ( o 9 ) a n dp e p t o n e ( 2 o ) w h e n i n c u b a t e da t3 7 0 cf o r1 6h t h el i v ec e l l so f t h es t r a i ns t lw e r e1 0 5 x 1 0 c f u m l t h eo p t i m a lm e d i u mf o rt h ep a i r e dy o g u r ts t r a i n sl b 2 - s t lw a st o m a t oe x t r a c t ( 4 0 ) ， y e a s te x t r a c t ( o 8 ) a n dp e p t o n e ( 1 0 ) 1 1 1 a tf o rt h ep a i r e dy o g u r ts t r a i n sl b l - s t lw a s t o m a t oe x t r a c t ( 2 5 ) ，y e a s te x t r a c t ( 0 5 ) a n dp e p t o n e ( 1 5 ) t h a tf o rt h ep a i r e dy o g u r t s t r a i n sy - 6 - s t lw a st o m a t oe x t r a c t ( 1 o 呦，y e a s te x t r a c t ( o 3 ) a n dp e p t o n e ( 0 5 呦1 h e l i v ec e l l so ft h e s ey o g u r ts t r a i n s w h e ng r o w ni nt h e i rr e s p e c t i v em e d i u mf o ri n e u b a t i o na t 3 7 0 cf o r1 6h ，w e r e1 5 9 x 1 0 c f u m l ，1 2 2 x 1 0 9 c f u m l ，a n d1 6 4 x 1 0 c f u m l ，r e s p e c t i v e l y i ft h e yw e r ec u l t i v a t e da t4 2 。cf o r6h ，t h e3y o g u r ts t a r t e r sr e q u i r e dd i f f e r e n t c o m p o n e n t si nm e d i at os u p p o r tt h e i rm a x i m u mg r o w t h f o rs t r a i n sl b 2 一s t l ，t h eb e s t m e d i u mw a s1 0 o f t o m a t oe x t r a c t , 1 0 o f l a c t o s e 0 5 o f y e a s te x t r a c ta n d1 o o f p e p t o n e f o rs t r a i n sl b l s t l ，t h a tw a s2 5 o f t o m a t oe x t r a c t ，0 5 o f y e a s te x t r a c ta n d 1 5 o fp e p t o n e f o rs t r a i n sy - 6 一s t lt l l a tw a s1 0 o ft o m a t oe x t r a c t 0 3 o fy e a s t e x t r a c ta n d0 5 o fp e p t o n e t h ee e l lp o p u l a t i o nv c a su pt o1 6 4 x l 矿c f u m l ， 1 3 4 x 1 0 9 c f u m l a n d2 0 4 x 1 0 r c f i g m l r e s p e c t i v e l y t h eo p t i m a lc r y o p r o t e c t a n t st oi m p r o v e 也ev i a b i l i t yo fs t r a i n ss t l ，l b 2a n d l b 2 - s t lw e r ei n v e s t i g a t e d i tw a ss e e nt h a tt h ec o m b i n a t i o no f t r e h a l o s e ( 1 0 1 g l y c e r i n ( o 5 1 ，g l u t a m a t e - n a ( 15 1a n d1 o o fs o r b i t a nm o n o o l e a t eo f i e r e dt h eo p t i m a l p r o t e c t i o nt ot h ev i a b i l i t yo f 也es t r a i ns t i n l em i x t u r eo ft r e h a l o s e ( 2 0 ) ，g l y c e r i n ( o 3 ) ，g l u t a r n a t e - n a ( 5 ) a n ds o r b i t a nm o n o o l e a t e ( 0 5 0 ) f a v o r e dt h ec e l l so fs t r a i n l b 2t os u r v i v eb e s ti ns t r e s sc o n d i t i o n s ac o m b i n a t i o nc o n s i s t i n go ft r e h a l o s e ( 0 5 ) ， g l y c e r i n ( o 3 ) ，g l u t a m a t e - n a ( 5 ) a n ds o r b i t a nm o n o o l e a t e ( o 3 ) p r o d u c e dav e r y p o s i t i v ee f f e c to np r o m o t i n gt h ev i a b i l i t yo ft h ep a i r e ds t r a i n sl b 2 一s t l t h e i rv i a b l ec e l l s a f t e rf r e e z e - d r y i n gw e r e4 7 2 x i 0 c f u g ，1 3 4 x 1 0 “c f u ga n d3 5 7 x 1 0 c f u g ，r e s p e c t i v e l y i tw a sp r o v e dt h a t4 0r p m m i no fr o t a t i n gs p e e dg u a r a n t e e ds t r a i nl b 2t oh a v ea v i a b i l i t yo f1 5 9 xl0 9 c f u m l i nt h ep r e s e n c eo fr o t a t i n gs p e e d 、i t l l6 0 r p m m i n , t h ee e l l p o p u l a t i o no fs i r a i nl b lw a su dt 0o 6 5 x 1 0 9 c f u m l n l ev i a b l ec o u n t so fs t r a i ny 一6 r e a c h e d0 2 8 x 1 0 c f u m lw h e nr o t a t i n gs p e e do f 8 0 r p r n m i nw a su s e dd u r i n gf e r m e n t a t i o n t h ev i a b l ec o u n t so ft h ep a i r e dy o g u r ts t r a l n sl b 2 s t l l b l s t la n dy - 6 - s t lw e r e 1 2 7 x 1 0 9 c f u m l 1 2 2 x 1 0 c f u m la n d1 2 1 1 0 c f u m l r e s p e c t i v e l 3 rw h e ng l ：o w ni n f e r m e n t e rw i t hr o t a t i n gs p e e d8 0 r p m m i n t h eo p t i m a l p a r a m e t e r sf o rt h ep r o d u c t i o no fy o g u r t s t a r t e r sf r o ml a b o r a t o r y e x p e r i m e n t sw e r es c a l e du di na1 0lf e r m e n t e r t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ev i a b l ec o u n t s o fy o g u r tb a c t e r i aw e r e4 7 2 x 1 0 1 1 c f u gf o rs t r e p t o c o c c u st h e r m o p h i l u s s t l ， 1 3 4 x 1 0 “c f u gf o rl a c t o b a c i l l u sd e i b r u e v 舫fs u b s p b u l g a r i c u sl b 2 a n d3 5 7 x 1 0 “e f t f i g f o rl b 2 。s t ls t r a i nc o m b i n a t i o n ，r e s p e c t i v e l y f u r t h e r m o r e ，t h eo p t i m a lt e c h n o l o g yf o rp r o d u c i n gd v sy o g u r tc u l t u r e s ，b a s e do n d a t af r o m1olf e r m e n t e gw a sf i x e di na3 0 0lf e r i f l e n t e tt h ev i a b l ec o u n t so fy o g u r t b a c t e r i aw e r e 1 5 0 x 1 0 n c f u gf o r s t r a i ns t l ，0 8 5 x 1 0 “c f u gf o rs t a i nl b 2 ，a n d 1 3 0 x 1 0 “c f u gf b rl b 2 一s t ls t r a i nc o m b i n a t i o n ，r e s p e c t i v e l y f i n a l l y , t h ed v sy o g u r t s t a r t e rp r o d u c e dmt h ep r e s e n ts t a d ys h o w e dag o o d a c i d i f y i n ga c t i v i t yi np a s t e u r i z e dm i l ki n c u b a t e da t4 2 。cf o r4h t h et i t r a t i a b l ea c i d i t yw a s 7 0 。to r8 0 0 ti n4 hf e r m e n t a f i o nw h e ne i t h e rt h ep a i r e ds t r a i n sw e r eu s e do rs i n g l es t r a i n w a sp r o d u c e di n d i v i d u a l l yf o rs t a r t e ra n dt h e nm i x e dt o g e t h e rf o ry o g u r tp r o d u c t i o n u n d e r t h es a m ec o n d i t i o n s ，t w oc o m m e r c i a ld v ss t a r t e r sf r o mr h o d i aa n dh a n s e nc o m p a n i e s w e r eu s e dt om a k ey o g u r t t h et i t r a t i a b l ea c i d i t yw a s6 5 0 ta n d7 5 0 ta f t e rt h et w os t a r t e r s w e r ei n o c u l a t e di n t op a s t e u r i z e dm i l ki n c u b a t e da t4 2 。cf o r4 h i f4k i n d so fs t a r t e r sw e r e i n o c u l a t e di n t op a s t e u r i z e dm i l ki n c u b a t e da t4 2 。c ，t h et i t r a f i a b l ea c i d i t yi n6 h - f e r m e n t e d m i l kw a s9 0 0 tf o rr h o d i as t a r t e r , 1 0 0 。tf o rh a n s e ns t a r t e r ，a n d9 3 。to r9 5 。tf o ro u r s t a r t e r s ，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t sp r o v e dt h a tt h es t a r t e r sp r o d u c e di no u rp r e s e n ts t u d y w o u l db ev e r yp r o m i s i n ga sd v si h o e u l u m sf o ry o g u r tm a n u f a c t u r e k e y w o r d s ：l a c t i ca c i db a c t e r i md i r e c t - v a t - s t a r t e r ( d v s ) ；m u l t i p l i c a t i o n ；c r y o p r o t e e t a n t s ；l y o p h i l i z a f i o n 独创性声明 本人声明所星交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我蹶知，除了文中特别加以橡注积致谢的遗方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得鎏j g 壅墼太堂或冀它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者箍名：卓灞鸟签字日期： 刀华年f , 目2 h 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解逦l l 窒些塞堂煮关保醑及馊厨学位论文的觏定，有投 保留并向国家有关部门( 机构) 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查( 借) 阅。本人授权通j s 盛! 哒坐可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或翔拦等方法加以保存或编成学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后墩遵守此协议) 学位论文作者签名；鬃集篱 签字日期： 却中年g 月彦目 导师签名：乡乒霾乙兰岛纱 攘字日期：文巩叩年6 月够日 直投式酸奶发酵剂的产业化研究 1 1 立项的背景和意义 1 引言 酸乳及其它类型的发酵乳营养丰富，口感独特，有着非常悠久的生产加工历史，是一类 最大宗的乳制品。目前，全世界的酸奶产量正以每年1 5 左右的速度递增。近年来，除液态 奶制品外，我国酸奶的人均消费量上升非常快，以大约2 5 的速度递增，全国近1 5 0 0 多家乳 制品生产厂家基本上都设有发酵乳或酸奶生产线，且产品的种类和包装形式也不断丰富和提 高。 1 1 1 酸乳发酵剂的重要地位 除良好的原料乳和生产工艺外，在很大程度上，酸奶发酵剂的品质和质量直接决定着酸 奶及其酸乳饮品的最终品质。倘若酸乳发酵剂两菌株之间产生不协同生长现象，则会影响到 菌株的产酸过程，使其产酸缓慢，或根本不能凝乳，直接影响到产品质量；若酸奶发酵剂产 酸过快，会导致过多的乳清析出，产品涩味严重，容易产生过度的后酸化，影响到产品的货 架期；酸奶发酵剂若有产胞外多糖菌株存在，则会极大提高产品的质地、组织状态和功能特 性。因此，酸奶发酵剂的质量成为影响整个酸奶发酵生产的关键因素之一。所以，各国的乳 制品加工企业历来十分重视酸奶发酵剂的质量优劣，并对酸乳发酵剂的数量、种类和产品系 列作了大量的研究和改进工作。 1 1 2 直投式酸乳发酵剂简介 随着发酵剂制备技术的不断提高，7 0 年代中期，国外开始了高效浓缩型酸奶直投式发酵 剂的研究工作。高效直投式酸奶发酵剂是指发酵活力强，每克含活菌数在1 0 ”个，在生产酸 奶或发酵乳制品时可以直接接种，无须中间继代培养过程，使用方便，发酵产品质量稳定的 一类新型的商品化生产菌种。直投式酸奶发酵剂所含活菌数高，活力强，类型多样，可以进 行商品化生产，如冷冻干燥形式的直投式发酵剂。商品化生产的直投式发酵剂可以直接供应 给中小型乳品企业使用，生产企业可以根据菌种的类型、最终形成的发酵产品种类以及不同 嗜好任意选择直投式发酵剂菌种的类型，按照生产要求、市场需求和消费者的需要生产加工 不同类型的酸乳及酸乳饮品，从而能丰富企业上市的产品种类，为企业带来可观的经济利益。 同时，企业可以省去菌种生产车间，减少投资和扩大产品加工空间，简化生产工艺，避免因 技术力量不足而造成的菌种污染和退化的问题。最重要的是，直投式发酵剂的生产和应用促 使酸乳及其它发酵乳制品生产专业化、社会化、规范化和统一化，从而使发酵乳产品的生产 走向标准化，提高发酵乳产品质量，保障了消费者的利益和健康。 河北农业大学硕士学位论文 1 1 3 国内外直投式酸奶发酵剂用量 在乳品行业中，发酵剂每年的生产量和使用量及其种类仍缺乏合理的数据。然而，基于 每年全球发酵乳制品的生产量还是可以对发酵剂的用量作初步的估计的。1 9 8 6 年，世界粮农 组织测算全球千酪生产量为1 3 4 亿吨，其中9 0 是硬质和半硬质干酪，1 0 是软干酪，累计 需要1 4 7 亿吨鲜奶来加工这些干酪产品。如果按平均1 1 5 的接种量计算，则全球用于干酪 生产的发酵剂为1 4 0 2 1 0 万吨。国际乳品联合会( i d f ) 的测算数据表明，1 9 8 5 年全球主要发 酵乳制品消费量为9 7 0 万吨，其中k e f i r 和k o u m i i s 的产量为2 2 0 万吨，酸奶和其他发酵乳的 产量为7 5 0 万吨。生产k e f i r 和k o u m i s s 奶时的接种量为1 0 3 0 ，如果按1 7 5 的平均接种 量用量计算，则生产k e f i r 和k o u m i s s 奶所需的发酵剂用量为3 8 5 0 0 0 吨。商业化生产酸奶中， 如果按平均2 的接种量计算，则1 9 8 5 年生产酸奶或其他发酵乳时所需的发酵剂量为1 4 4 0 0 0 吨。日本每年大约生产酸奶和乳酸菌饮料各为5 0 万吨以上，据估计，1 9 9 5 年英国有4 0 的 干酪是以d v i 菌种生产：而法国为2 0 以上，据统计资料数据表明，2 0 0 1 年国内的酸奶及其 发酵乳饮料的生产量接近8 0 万吨，按2 的平均接种量计算，发酵剂需求量至少为1 6 万吨。 1 2 直投式酸乳发酵剂制备的关键技术 1 2 1 菌株的选育 ( 1 ) 菌株之间的共生作用：普通酸奶发酵剂是由保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌共同制各 的，两种菌之间的共生作用已被广泛认可。1 9 5 0 年，p e t e 等人首次证实保加利亚乳杆菌在乳 中生长代谢产生的氨基酸对嗜热链球菌有刺激作用【1j 。o f l a - j e n s n 等研究发现强热处理的乳可 加速保加利亚乳杆菌的产酸过程，因为熟处理的乳中含有甲酸钠，甲酸那可以促进保加利亚 乳杆菌的生长。v e f i n g a 等( 1 9 6 8 ) 研究发现嗜热链球菌在生长过程中代谢产生的甲酸可以刺 激保加利亚乳杆菌的生长口】。h i g a s h o 等( 1 9 7 7 ) 发现除甲酸外，丙酮酸、二氧化碳也能够刺 激保加利亚乳杆菌的生长【3 】。r a j a g o p a l 等( 1 9 9 0 ) 研究发现，九株嗜热链球菌菌株与保加利 亚乳杆菌的混合培养物在蛋白质水解活性上存在良好的协同作用h i , c r a i g j o b e r g ( 1 9 9 1 ) 发现 3 4 株l b 之间蛋白水解度差异很大1 5 1 。a n a l i a g ，a b r a h a m ( 1 9 9 3 ) 研究认为l b 的蛋白水解力受 温度及可溶性氮含量的影响”1 众所周知，与两者单独培养相比，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合培养后的产酸速度 非常快，因为混合培养过程将促进两者维持更好的生长。p e t c e ( 1 9 5 0 a ) ，b a u t i s t a ( 1 9 6 6 ) ， g a l e s l 0 0 t ( 1 9 6 8 ) ，v e r i n g a ( 1 9 6 8 ) ，b o t t a z z i ( 1 9 7 1 ) , s h a n k e r ( 1 9 7 7 ) , b r a c q u a r t ( 1 9 7 8 ) ，b r a c q u a r t a n dl o r i e n t ( 1 9 7 9 ) ，等研究了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌之间的共生作用，研究结果表明保 加利亚乳杆菌在乳中生长的代谢产物氨基酸( 如亮氨酸，赖氨酸，胱氨酸，缬氨酸) 可以刺 激嗜热链球菌的生长；嗜热链球菌代谢产生的肽，嘌呤，草酰乙酸，磷酸二钠，延胡索酸， 酪蛋白水解产物，= 氧化碳等可以促进保加利亚乳杆菌的生长m 9 1 0 1 1 ，1 ”。 ( 2 ) 菌株之间的非协同生长现象：近年来的研究表明，尽管嗜热链球菌与保加利亚乳杆 菌两个种之间存在协同共生作用，但并非所有的菌株之间都是共生的。事实上，它们的菌株 之间仍然存在不同程度的拮抗抑制作用。b i e l e c l a a n d m a j k a o w s k a 在研究了3 6 6 对保加利亚乳 2 直投式酸奶发酵剂的产业化研究 杆菌和嗜热链球菌之间的协同生长后发现，仅有8 对菌株间存在协同共生作用，即非协同生 长的比例为9 7 咐”i 。v i n d e r o l aa n dm o c c h l v i t t i 研究了6 4 对菌株组合，仅有1 2 对菌株间存在 共生作用，即8 0 的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌之间存在拮抗抑制作用，它们之间不可能 表现出协同生长的能力 1 4 1 。 g i l l i l a n d 和s p e c k ( 1 9 7 5 ) 指出，保加利亚乳杆菌产生的过氧化氢对具有益生作用的乳酸菌 有抑制作用；p u l u s a n i 等( 1 9 7 9 ) 指出，嗜热链球菌能够产生细菌素；r e d d y 等( 1 9 8 3 ) 强调， 保加利亚乳杆菌可以产生细菌素，如b u l g r i e a n c 等；v i l l a n i ( 1 9 9 5 ) 研究了嗜热链球菌产生的细 菌索3 4 7 的抑菌活性，结果表明1 0 0 ，1 h 加热处理后，其抑菌活性仍存在，s d s p a g e 分析 显示其杀菌活性与分子量在2 5 6 2 k d a 的蛋白类物质有关；m i t e w a 等( 1 9 9 8 ) 在对大量分离 获得的德氏乳杆菌菌株产细菌素能力的研究表明，德氏乳杆菌菌株代谢生成细菌素是一种普 遍现象”，y a n g ( 1 9 9 8 ) 认为嗜酸乳杆菌对德氏乳酸杆菌的抑制作用主要与细菌素物质的产生有 关【l “；y i l d i r i m ( 1 9 9 8 ) 研究表明，乳杆菌之间的生长抑制作用是由细菌素引起的，这种细菌素 属于热稳定的、小分子量的非羊毛硫多肽物质【l7 】；a k t y p i s ( 1 9 9 8 ) 研究了嗜热链球菌 a c a - d c 0 0 4 0 产生的细菌素t ，结果表明其抑菌活性与分子量大约为2 5 k d a 的蛋白质有关； v a nd eg u c h t ea n de h r l i c h ( 2 0 0 1 ) 的研究指出，德氏乳杆菌可以产生除乳酸外的多种抑菌物质， 包括过氧化氢和细菌素等生长抑制因素【l q ；v a nd eg u c h t e ( 2 0 0 1 ) 细致研究了保加利亚乳杆 菌苗株v 1 1 0 0 5 与德氏乳杆菌菌株v i l 0 0 7 之间的相互关系。他们指出，当在菌株v 1 1 0 0 5 的培 养液中添加菌株v 1 1 0 0 7 无细胞发酵液后，4 2 。c 培养4 h 时，菌株v 1 1 0 0 5 的活菌数较培养开始 时下降了1 0 0 0 倍，2 4 h 后的活菌数为0 ；而v 1 1 0 0 5 菌株对照组的活菌数培养4 h 后增加了4 0 倍。如果用蛋白酶处理菌株v i l 0 0 7 的无细胞发酵液，则可以缓解德氏乳杆菌v 1 1 0 0 7 无细胞 发酵液对保加利亚乳杆菌v 1 1 0 0 5 的杀菌作用，这意味着菌株v 1 1 0 0 7 无细胞发酵液的抑菌物 质属于蛋白类成分”。v i n d e r o l a 等( 2 0 0 2 ) 昂近的调查表明，德氏保加利亚乳杆菌对嗜热链球 菌菌株表现出强烈的抑制作用1 1 。 1 2 2 乳酸菌的增殖培养 ( 1 ) s t a dh o u d e r s ( 1 9 6 9 ) 等认为乳酸菌浓缩发酵剂增殖培养基应具有如下特点：适合菌 体生长，繁殖速度快，在较短时间内可得到大量高活力细胞；菌体与培养基易分离；成本低 廉，最好能反复利用。 乳是乳酸菌的良好的天然培养基，传统上一直采用全脂奶、脱脂奶、1 2 复原脱脂乳来 制备发酵剂，但菌体不易分离。菌体在经典乳酸菌分离和计数培养基中生长和分离状况均较 好，但成本很高。乳和乳清基质培养基是近年来发展起来的增菌培养基，s l m i t c h e l l ( 1 9 9 2 ) 研究肽化甜乳清培养基对嗜酸乳杆菌的促生长作用时发现，菌体在低固形物组分( 2 5 、5 ) 中生长的效果优于