乳清飲料發(fā)酵條件的優(yōu)化結(jié)果與分析-文庫(kù)吧
2025-06-01 23:23 本頁(yè)面
【正文】 ………… 115 致謝 …………………………………………………………………………… 1213 / 19正交設(shè)計(jì)優(yōu)化活菌型乳清飲料工藝乳清(whey)是乳經(jīng)酸凝乳或凝乳酶凝固后剩余的液態(tài)部分，是干酪和干酪素生產(chǎn)的副產(chǎn)物，呈黃綠色[1]。一般每生產(chǎn)1kg干酪可得到9kg乳清，每生產(chǎn)1kg干酪素可得27kg乳清[2]。據(jù)FAO數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]，在近五年里，全球干酪產(chǎn)量增長(zhǎng)了近150萬(wàn)噸，目前的生產(chǎn)量約1810萬(wàn)噸。而乳清營(yíng)養(yǎng)則相當(dāng)于除去酪蛋白的脫脂乳，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)占原料乳的55%，干物質(zhì)約占68%，粗蛋白占1%，%，總糖(%)占35%，還有多種礦物質(zhì)和水溶性維生素等[4，5]。乳清的多種營(yíng)養(yǎng)成分具有重要生理功用，如乳清蛋白是一種高營(yíng)養(yǎng)優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。乳清蛋白中的必需氨基酸非常豐富，其含量等于或大于 FAO/ WHO 提出的對(duì)幼兒和成人的推薦值，因此對(duì)個(gè)體健康具有重要意義。乳清中的糖類幾乎都是乳糖，乳糖不僅可為機(jī)體提供能量，尚有多種營(yíng)養(yǎng)與保健功能。另外乳清礦物質(zhì)處于良好的平衡狀態(tài)，其中鉀和鈉的比例為 2∶1，具有完全的營(yíng)養(yǎng)功效。發(fā)酵型乳清飲料[9]是利用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極豐富的乳清作主要原料，添加乳酸菌發(fā)酵到一定程度，乳清中的乳糖經(jīng)β半乳糖苷酶的作用，轉(zhuǎn)化成高甜度的葡萄糖半乳糖糖漿，以降低乳糖，產(chǎn)生乳酸，最后生成一種口味純正、酸甜可口、營(yíng)養(yǎng)豐富的高檔飲料。因此發(fā)展研制乳清飲料，既可充分利用乳清資源，又具有比其他利用方式(乳清粉、乳清蛋白粉等)工藝簡(jiǎn)單，投資設(shè)備少，產(chǎn)量大，經(jīng)濟(jì)效益高等特點(diǎn)，故是乳清利用的一個(gè)重要方向。澳大利亞是將乳清加工成果汁飲料；日本是先用酸性蛋白酶制取透明乳清，然后加入甜味料和著色劑等物質(zhì)制成充氣飲料；美國(guó)是先將乳清制成糖漿，再與葡萄汁配制成“葡萄酒”，其風(fēng)味相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)葡萄酒[10] 。國(guó)內(nèi)對(duì)乳清飲料的研究也有報(bào)道，內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院的孫天松等人[6]研制了澄清發(fā)酵飲料，找到了乳清發(fā)酵時(shí)的pH值、酸度隨時(shí)間的變化關(guān)系；東北農(nóng)學(xué)院的萬(wàn)賢生[7]作了利用微生物生產(chǎn)乳清飲料的研究；內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院食品工程系的張和平等人[8]作了酶法多肽乳清飲料的研究。國(guó)外對(duì)乳清利用的研究，飲料形式較其他形式相對(duì)較少，歸納起來(lái)，有以下幾種情況：①直接調(diào)配，即取一部分乳清、一部分果汁或其他原料進(jìn)行調(diào)配而成；②制作蛋白澄清飲料，即通過(guò)酸化或加熱等方法使蛋白質(zhì)沉淀后再加工成飲料；③發(fā)酵型乳清飲料。其中第二種形式研究的比較多。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的一種設(shè)計(jì)方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗(yàn)中挑選出部分有代表性的點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，這些有代表性的點(diǎn)具備了“均勻分散，齊整可比”的特點(diǎn)，正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是分式析因設(shè)計(jì)的主要方法。是一種高效率、快速、經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。日本著名的統(tǒng)計(jì)學(xué)家田口玄一將正交試驗(yàn)選擇的水平組合列成表格，稱為正交表。例如作一個(gè)三因素三水平的實(shí)驗(yàn)，按全面實(shí)驗(yàn)要求，需進(jìn)行33=27種組合的實(shí)驗(yàn)，且尚未考慮每一組合的重復(fù)數(shù)。若按L9(33)正交表安排實(shí)驗(yàn)，只需作9次，按L18(37)正交表進(jìn)行18次實(shí)驗(yàn)，顯然大大減少了工作量。因而正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在很多領(lǐng)域的研究中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。正交表的符號(hào)：Ln(ji)，其中 L代表正交表的符號(hào)，n代表正交表的行數(shù)(試驗(yàn)次數(shù)，試驗(yàn)方案數(shù))，j代表正交表中的數(shù)碼(因素的水平數(shù))，i代表正交表的列數(shù)(試驗(yàn)因素的個(gè)數(shù))。通過(guò)前面對(duì)活菌型乳清飲料進(jìn)行的單因素研究，我們知道菌種比例、發(fā)酵溫度、乳清濃度、接種量等因子對(duì)活菌型乳清飲料的發(fā)酵都有一定的影響；且發(fā)酵活菌型乳清飲料的最佳菌種比例為：保加利亞乳桿菌:嗜熱鏈球菌:干酪乳桿菌:嗜酸乳桿菌=1:2:1:1，最佳發(fā)酵溫度為38℃；最佳乳清培養(yǎng)濃度4%；最佳接種量為7%。在此基礎(chǔ)上活菌型乳清飲料的理化性質(zhì)和風(fēng)味都較好。結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法優(yōu)化發(fā)酵乳清飲料的四種影響因素:接種量、發(fā)酵溫度、乳清濃度和菌種比例，確定最佳的工藝條件，以更好的滿足理論研究和工業(yè)生產(chǎn)的需要。1 材料和方法 材料市售脫脂奶粉D90脫鹽乳清粉為荷蘭進(jìn)口（乳糖含量82%），酵母粉、胰蛋白胨、牛肉膏為生化試劑，其他試劑為分析純。 菌種保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus，)、嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus，）、嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus，)、干酪乳桿菌（Lactobacillus casei，） 培養(yǎng)基脫脂乳培養(yǎng)基：脫脂奶粉100g，蒸餾水1L，自然pH值，用于菌種的保藏活化。MRS液體培養(yǎng)基：，，吐溫80 ，，硫酸錳 ，加蒸餾水至1000 mL。， MPa，滅菌20 min備用。%的瓊脂。乳清培養(yǎng)基：乳清粉，水；按試驗(yàn)所需比例配制 主要試劑標(biāo)準(zhǔn)乳糖糖溶液：取分析純?nèi)樘侵糜?05℃烘箱干燥2 h，精確稱取20 mg溶解后置于100 mL容量瓶?jī)?nèi)，用蒸餾水定容至刻度， mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)乳糖溶液。鄰甲基苯胺試劑： mL冰醋酸中， g硫脲， mL，用冰醋酸定容至250 mL，貯于棕色瓶?jī)?nèi)。36％中性甲醛：用酚酞指示劑，將甲醛用氫氧化鈉中和至剛出現(xiàn)粉紅色為止。酚酞指示液：，用少量乙醇溶解并定容至500 mL 氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液NaOH= mo1/L：分析純75%乙醇 儀器和設(shè)備立式萬(wàn)用電爐 上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司Spx250BG微電腦光照培養(yǎng)箱 上海博
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