【摘 要】
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近年来,随着乳酸菌的潜在益生功能不断被证实,国内外对乳酸菌相关产品的需求量逐年扩大。因此,采用廉价、安全的食材原料培养、制备高活性的乳酸菌菌粉,对提高我国乳酸菌相关产业的竞争力具有重要意义。本研究选用鼠李糖乳杆菌LS-8为研究菌株,首先利用食材原料将MRS培养基进行替换,通过Plackett-Burman试验和响应面试验优化鼠李糖乳杆菌LS-8发酵工艺;其次在全自动发酵罐内研究鼠李糖乳杆菌LS-8
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近年来,随着乳酸菌的潜在益生功能不断被证实,国内外对乳酸菌相关产品的需求量逐年扩大。因此,采用廉价、安全的食材原料培养、制备高活性的乳酸菌菌粉,对提高我国乳酸菌相关产业的竞争力具有重要意义。本研究选用鼠李糖乳杆菌LS-8为研究菌株,首先利用食材原料将MRS培养基进行替换,通过Plackett-Burman试验和响应面试验优化鼠李糖乳杆菌LS-8发酵工艺;其次在全自动发酵罐内研究鼠李糖乳杆菌LS-8的发酵动力学,并采用反复补料分批发酵的方式实现高密度发酵;再次采用真空冷冻干燥和喷雾干燥两种干燥方式对菌体抗冻抗热保护剂进行筛选并对喷雾干燥工艺进行优化,制备出高活性菌粉;最后将制备的乳酸菌菌粉进行直投式酸奶发酵应用。具体结果如下:（1）鼠李糖乳杆菌LS-8培养基及培养条件的简化优化:在三角瓶水平实现了鼠李糖乳杆菌LS-8培养基及培养条件的简化优化。简化优化后的培养基为麦芽糖浆（50g/L）、乳清粉（62.5g/L）、玉米浆（55g/L）、Na Cl（1g/L）和赖氨酸（0.05g/L）;培养条件为起始p H（6.3）、接种量（3.5%）、发酵温度（37℃）。鼠李糖乳杆菌LS-8在简化优化后的条件下发酵16h,最大菌体密度达到1.64×10~9（CFU/m L）,与使用MRS培养基发酵相比最大菌体密度提高了约3倍,进入稳定生长期的时间缩短了约12h,且培养基成本节约近60%。（2）鼠李糖乳杆菌LS-8高密度发酵及动力学分析:在发酵罐培养水平,确定了鼠李糖乳杆菌LS-8的发酵工艺,鼠李糖乳杆菌LS-8在恒p H（4.7）、中和剂（Na OH）、通氧速率（0.2L/min）以及搅拌速率（200r/min）的条件下,菌体密度可达4.5×10~9（CFU/m L）,与MRS培养基发酵相比提高了近9倍。同时利用Logistic方程和Luedeking-Piret-Like方程分别研究鼠李糖乳杆菌LS-8的菌体生长和底物消耗动力学,得到的动力学模型R~2均在99.00%以上,表明所建模型能够较好的描述鼠李糖乳杆菌LS-8的菌体生长和底物消耗规律。此外,在反复补料分批发酵中,五次循环表现出良好的发酵稳定性和重复性。（3）采用真空冷冻干燥和喷雾干燥两种菌体干燥方式确定了菌体最优抗冻、抗热复合保护剂,以及最优的喷雾干燥工艺。当以甘油（3.4%）、海藻糖（11%）、明胶（0.1%）作为抗冻复合保护剂时,所得菌粉活性为1.6×1010（CFU/g）;当以海藻糖（6%）、麦芽糊精（6%）、乳糖（3%）作为抗热复合保护剂时,在浓缩比（2:1）、进口温度（130℃）、出口温度（61.5℃）、进料量（310m L/h）的喷雾干燥工艺参数下,所得菌粉活性为1.5×10~9（CFU/g）;研究发现,制备的两种干燥粉均适合储藏在低温环境中,并且在-20℃下储藏90d,真空冷冻干燥粉活性没有发生显著性变化,而喷雾干燥粉活性仍高达1.0×10~9（CFU/g）。（4）鼠李糖乳杆菌LS-8菌粉直投式酸奶发酵应用:建立了自制菌粉发酵奶的发酵工艺参数,并通过感官评定、理化指标和风味物质分析综合评价自制菌粉的发酵性能。在接种量（0.15%）、发酵时间（11h）、发酵温度（41℃）条件下,自制菌粉发酵奶的感官评分与商业菌粉发酵奶相比没有显著性差异（p＞0.05）。同时,自制菌粉发酵奶中的活菌数高达2.2×10~8（CFU/m L）。此外,从自制菌粉发酵奶中分离鉴定出了40种挥发性风味成分,其中包括乙醛、2,3-丁二酮、3-羟基丁酮和多种挥发性酸等主要的酸奶风味成分,表明自制菌粉具有开发功能性酸奶的潜能。
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