適宜用微生物種群為原料的益生菌添加工藝研究

適宜用微生物種群為原料的益生菌添加工藝研究

雙歧菌和嗜酸性菌的生理功能包括調(diào)節(jié)腸道菌群、減少膽固醇、腫瘤、免疫、合成維生素和其他生理功能。它們是微生態(tài)食品中的常見活性物質(zhì)。添加益生菌類產(chǎn)品的關(guān)鍵問題是保持其在產(chǎn)品加工后和產(chǎn)品保存期間有足夠的活菌起生理作用。雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌在產(chǎn)品的儲(chǔ)存期間活菌數(shù)均呈下降趨勢，但不同廠家的產(chǎn)品、不同菌株，下降的程度是不同的。通過本實(shí)驗(yàn)篩選出適宜用在嬰幼兒配方奶粉中的益生菌菌株，并確定最佳添加工藝。1材料和方法1.1材料和設(shè)備1.1.1益生菌科漢森、圖4、4嬰幼兒配方奶粉（黑龍江省完達(dá)山乳業(yè)股份有限公司）；益生菌（科·漢森、丹尼斯克、利統(tǒng)、弗蒙特）；培養(yǎng)基（TPY、MRS、BBL、BL）。1.1.2主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備厭氧培養(yǎng)箱；干混機(jī)；水分活度儀；無菌超凈工作臺(tái)。1.2方法1.2.1培養(yǎng)基上菌落數(shù)的確定將待測樣品作系列稀釋，選擇合適稀釋度的稀釋液接種到培養(yǎng)基上。為了確保平板計(jì)數(shù)時(shí)菌落數(shù)在30～300之間，可根據(jù)各公司提供的活菌數(shù)量級(jí)來確定適宜的稀釋度。吸取0.1mL菌液均勻涂布至平皿中，培養(yǎng)后計(jì)數(shù)。1.2.2計(jì)算活細(xì)菌數(shù)的公式為活菌數(shù)（個(gè)/g）=培養(yǎng)皿菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)×101.2.3d活菌檢測按照無菌操作的要求，將每種菌株以適當(dāng)比例與嬰幼兒配方奶粉進(jìn)行干混，分裝到包裝袋中，密封后，置于37℃，濕度為75%的恒溫、恒濕培養(yǎng)箱中保存，每隔3天進(jìn)行1次活菌檢測。保存時(shí)間為1個(gè)月，并作數(shù)據(jù)記錄。當(dāng)保存期間活菌降低幅度過大時(shí)，應(yīng)舍棄不再繼續(xù)使用。以此檢測結(jié)果為依據(jù)，選擇在嬰幼兒配方奶粉中存活率高的菌種作為原料。1.2.4工藝參數(shù)的范圍的確定單因素確定干混時(shí)的混料間溫度、相對(duì)濕度、混料時(shí)間和基料水分活度的作用范圍。1.2.5最佳操作參數(shù)的確定在各參數(shù)作用范圍內(nèi)，取不同因素水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，從而確定最佳工藝參數(shù)。1.2.6濕培養(yǎng)箱中活菌測定對(duì)樣品進(jìn)行加速實(shí)驗(yàn)，將樣品置于37℃，相對(duì)濕度為75%的恒溫、恒濕培養(yǎng)箱中保存，每隔3天進(jìn)行1次活菌檢測，保存時(shí)間為1個(gè)月，記錄數(shù)據(jù)。觀察保存期間不同工藝過程制得的產(chǎn)品中活菌數(shù)的變化情況，從而對(duì)益生菌添加工藝進(jìn)行完善。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，此保存條件相當(dāng)于室溫保存1年。1.2.7嬰兒配方中的雙螺線菌的檢測按GB/T4789.34-2003食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)———雙歧桿菌檢驗(yàn)進(jìn)行檢測。2結(jié)果與討論2.1菌種的存活率在既定條件下進(jìn)行保存，得到各單株菌的活菌數(shù)降落情況（見表1）。從表1中可以看出，由7株益生菌構(gòu)成的嬰幼兒配方奶粉加速保存期間，各菌種的活菌數(shù)均有很大變化，其中雙歧B3、雙歧B5、嗜酸La4和La5的菌數(shù)降低超過4個(gè)數(shù)量級(jí)，基本可認(rèn)為其死亡率達(dá)100%，不再繼續(xù)檢測。雙歧桿菌B2在保存期內(nèi)存活率較高，能達(dá)到22.54%；嗜酸乳桿菌中只有La1存活率高，可達(dá)34.23%。由此可以看出，不同廠家提供的菌種在同樣條件下進(jìn)行保存時(shí)，其活菌數(shù)變化差別較大，其中雙歧桿菌B2和嗜酸乳桿菌La1活菌存活率最高?？紤]到雙歧桿菌對(duì)嬰兒的作用要好于嗜酸乳桿菌，所以確定以雙歧桿菌為原料。2.2添加速率控制2.2.1新生兒配方奶粉添加工藝的確定因?yàn)橐嫔鷮儆诨钚晕镔|(zhì)，對(duì)溫度極其敏感,并且嬰幼兒配方奶粉在制粉過程中的受熱溫度達(dá)100℃以上,所以不能采取濕法添加,只能先制得嬰幼兒配方奶粉基料,然后再將益生菌干混其中。在干混過程中,對(duì)益生菌活性有較大影響的因素包括:混料間溫度、濕度、混料時(shí)間和基料水分活度。在同樣的配方條件下,利用單因素對(duì)每一因素的作用范圍進(jìn)行逐一確定,產(chǎn)品在室溫保存1周后,檢測其中的活菌數(shù)。以雙歧桿菌在各種條件下的變化來確定產(chǎn)品的添加工藝。(1)混料間溫度其它條件固定,當(dāng)混料間溫度不同時(shí),試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出,在溫度低于22℃的條件下,隨著溫度的降低,所混樣品中的活菌數(shù)基本沒有變化。當(dāng)溫度高于28℃時(shí),混料間溫度越高,對(duì)益生菌在嬰幼兒配方奶粉中的存活越不利。因此,在嬰幼兒配方奶粉中添加益生菌時(shí),混料間溫度應(yīng)控制在22～28℃。(2）混料間相對(duì)濕度其它條件固定，當(dāng)混料間相對(duì)濕度不同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，當(dāng)濕度高于50%時(shí)，對(duì)益生菌的存活會(huì)產(chǎn)生影響，而且存在一定的線性關(guān)系。濕度越高，對(duì)菌種越不利。因此，在嬰幼兒配方奶粉中添加益生菌時(shí)，混料間相對(duì)濕度應(yīng)低于50%。(3）混料時(shí)間其它條件固定，當(dāng)混料時(shí)間不同時(shí)（也就是菌粉在空氣中停留時(shí)間不同），試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖中可以看出，當(dāng)混料時(shí)間高于35min時(shí)，對(duì)益生菌的存活會(huì)產(chǎn)生影響，而且存在一定的線性關(guān)系。時(shí)間越長，對(duì)菌種越不利。因此，在嬰幼兒配方奶粉中添加益生菌時(shí)，混料時(shí)間應(yīng)低于30min。(4）基料中水分活度其它條件固定，當(dāng)嬰幼兒配方奶粉基料中水分活度不同時(shí)，對(duì)益生菌的存活也會(huì)有不同的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，當(dāng)水分活度高于0.17時(shí)，對(duì)益生菌的存活就會(huì)產(chǎn)生影響，而且是水分活度越大，越不利于菌種存活。因此，在嬰幼兒配方奶粉中添加益生菌時(shí)，嬰幼兒配方奶粉基料水分活度應(yīng)小于0.17。2.2.2新生兒配方奶粉最佳添加工藝的確定因混料間溫度、濕度、混料時(shí)間對(duì)嬰幼兒配方奶粉中活菌數(shù)的影響不是獨(dú)立存在的，而是同時(shí)作用于益生菌，所以，在確定的范圍內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行正交試驗(yàn)，因素水平見表2。根據(jù)不同工藝參數(shù)制得的產(chǎn)品，1周后樣品中活菌數(shù)如表3所示。因各菌數(shù)處于同一數(shù)量級(jí)，所以只對(duì)數(shù)量級(jí)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，其結(jié)果如表4所示。從結(jié)果中可以看出，混料間溫度和混料時(shí)間對(duì)活菌數(shù)都有極顯著影響，而混料間相對(duì)濕度對(duì)結(jié)果也有顯著影響。所以，在工藝中將三者均定為最佳水平。驗(yàn)證試驗(yàn)如表5所示。從表中可以看出，該工藝過程重復(fù)性好，結(jié)果穩(wěn)定。即嬰幼兒配方奶粉中益生菌的最佳添加工藝確定為：混料間溫度25℃；混料間相對(duì)濕度50%，混料時(shí)間25min。2.2.3最佳工藝確定驗(yàn)證將益生菌添加于食品中后，最重要的問題就是要保證食品中益生菌的存活率。對(duì)益生菌存活率有較大影響的因素有3個(gè)，即菌種的包埋效果、添加工藝和貯存環(huán)境。所以，在確定嬰幼兒配方奶粉中益生菌的添加工藝時(shí)，要確保工藝對(duì)菌種的破壞程度低，能有效延長產(chǎn)品保質(zhì)期。按確定的最佳工藝條件制得4份樣品，分別編號(hào)為A、B、C、D;同時(shí),按混料間溫度35℃、混料間相對(duì)濕度55%、混料時(shí)間35min制得2份樣品,編號(hào)為E、F。將6份樣品同時(shí)在37℃,相對(duì)濕度75%的條件下進(jìn)行破壞試驗(yàn),對(duì)工藝結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出,按確定工藝制得的產(chǎn)品中活菌數(shù)明顯好于其它工藝過程。由此可以得出,嬰幼兒配方奶粉中益生菌的添加工藝對(duì)產(chǎn)品中益生菌的活菌數(shù)及保質(zhì)期內(nèi)的存活率均有影響,所以產(chǎn)品要嚴(yán)格按最佳工藝進(jìn)行生產(chǎn)。其最佳工藝條件為:基料水分活度應(yīng)小于0.17