【正文】 開菲爾粒純種分離及復(fù)合發(fā)酵凍干制劑的產(chǎn)業(yè)化可行性報(bào)告開菲爾粒純種分離及復(fù)合發(fā)酵凍干制劑產(chǎn)業(yè)化可行性報(bào)告一、總論(一)、項(xiàng)目的主要內(nèi)容及技術(shù)原理簡(jiǎn)述主要研究開發(fā)內(nèi)容 1)、開菲爾粒發(fā)酵劑中純種的分離和鑒定；2)、開菲爾分離純種高密度發(fā)酵培養(yǎng)；3)、開菲爾功能菌組的復(fù)配及高活性培養(yǎng)；4)、開菲爾復(fù)合發(fā)酵菌組凍干制劑的研究；5)、開菲爾凍干制劑開發(fā)新型營(yíng)養(yǎng)、保健活性奶飲料。技術(shù)原理1)、分離和鑒定利用平板稀釋分離法對(duì)開菲爾發(fā)酵液中的菌種進(jìn)行分離培養(yǎng)，單菌落純種培養(yǎng)。根據(jù)菌株純培養(yǎng)的形態(tài)特征、培養(yǎng)特性、生物學(xué)特性及微生物氨基酸序列分析的研究，參照《伯杰氏系統(tǒng)鑒定學(xué)手冊(cè)》、《乳酸菌實(shí)驗(yàn)手冊(cè)》等手冊(cè)的分類原則，對(duì)分離純化后的菌株進(jìn)行鑒定。2）、開菲爾純種高密度發(fā)酵培養(yǎng)由于每種微生物都有自己的最適合的生長(zhǎng)環(huán)境，模仿開菲爾粒形成的生態(tài)環(huán)境，在全自動(dòng)發(fā)酵罐中通過(guò)改變培養(yǎng)基組成和比例、培養(yǎng)溫度和pH值等培養(yǎng)條件，并利用正交法優(yōu)化開菲爾純種發(fā)酵的培養(yǎng)條件，最后確定最佳培養(yǎng)環(huán)境，以提高開菲爾純種發(fā)酵液菌體濃度和發(fā)酵液的生物活性。3)、功能菌組的復(fù)配及高活性培養(yǎng)根據(jù)開菲爾粒中不同菌種發(fā)酵液生物活性的互補(bǔ)和增效性原則，利用不同純種發(fā)酵劑復(fù)配，篩選復(fù)配營(yíng)養(yǎng)和生物活性良好的復(fù)合發(fā)酵劑，在酸奶、奶酒或奶茶的工藝中用開菲爾發(fā)酵劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)發(fā)酵劑，制成新的開菲爾發(fā)酵飲料，通過(guò)檢測(cè)飲料中的營(yíng)養(yǎng)成分、感官風(fēng)味評(píng)價(jià)等來(lái)確定發(fā)酵劑在酸奶、奶酒或奶茶中的最佳品種和用量，再進(jìn)一步確定純種復(fù)合的組成和比例。4）、開菲爾復(fù)合發(fā)酵液凍干制劑的研究基本原理：真空冷凍干燥是先將濕物料凍結(jié)到共晶點(diǎn)溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當(dāng)?shù)臏囟群驼婵斩认?，使冰升華為水蒸汽，再用真空系統(tǒng)的捕水器(水汽凝結(jié)器)將水蒸汽冷凝，從而獲得干燥制品。開菲爾凍干制劑是將添加有低溫保護(hù)劑的菌體細(xì)胞懸浮液凍結(jié)后，在真空條件下使冰升華，最后達(dá)到干燥的目的。產(chǎn)品具有活菌存活比例高、接種量小、運(yùn)輸方便、使用簡(jiǎn)便和保存期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)冷凍干燥方法是通過(guò)篩選冷凍干燥保護(hù)劑、控制凍干速率和溫度，使發(fā)酵劑達(dá)到理想的凍干效果。5)、利用開菲爾凍干制劑開發(fā)新型營(yíng)養(yǎng)、保健生物活性飲料結(jié)合開菲爾生產(chǎn)工藝，在巴氏殺菌乳中加入一定量的直投式開菲爾凍干發(fā)酵制劑，發(fā)酵后經(jīng)調(diào)配開發(fā)出23種風(fēng)味醇厚、新穎獨(dú)特和易為市場(chǎng)接受的活性奶飲料。(二)、項(xiàng)目的目的和意義項(xiàng)目的目的從民間流傳的功能獨(dú)特的開菲爾粒中分離到35株功能菌株；對(duì)開菲爾純種中功能菌組進(jìn)行復(fù)合和高密度、高活性培養(yǎng)；用開菲爾復(fù)合發(fā)酵液制成直投式發(fā)酵凍干制劑；利用制得的復(fù)合發(fā)酵凍干制劑開發(fā)23種營(yíng)養(yǎng)、保健、風(fēng)味醇厚易為市場(chǎng)接受的新型奶飲料。項(xiàng)目的意義可以使開菲爾粒這一優(yōu)良發(fā)酵劑由民間流傳走向規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和充分利用；改變當(dāng)前國(guó)內(nèi)開菲爾生產(chǎn)廠家單純依靠國(guó)外進(jìn)口發(fā)酵劑的局面；補(bǔ)充當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)酸奶的營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味和生物活性單一的缺陷，開菲爾生物活性比其它酸奶都要好，可以更好地改善人們的飲食結(jié)構(gòu)，提高人們健康水平；為社會(huì)和國(guó)家創(chuàng)造價(jià)值，由于進(jìn)口開菲爾發(fā)酵劑價(jià)格較高，開發(fā)新的價(jià)廉物美的菌種發(fā)酵劑可降低酸奶成本，減少社會(huì)投入，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。(三)、相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)開菲爾粒(又稱西藏雪蓮或西藏靈菇，英文Kefir grains,簡(jiǎn)稱KG)是開菲爾乳品的發(fā)酵劑，可用于家庭或工業(yè)化的開菲爾生產(chǎn)。它起源于俄羅斯北高加索地區(qū)，在古時(shí)當(dāng)?shù)氐纳皆滥撩駥⑴Ｈ榛蛏窖蛉樽⑷胙蚱た诖?jīng)自然發(fā)酵生產(chǎn)酸乳酒，其殘留物再補(bǔ)加牛乳或山羊乳繼續(xù)發(fā)酵，經(jīng)長(zhǎng)期發(fā)酵后在皮口袋中形成不規(guī)則顆粒狀物體，即為開菲爾粒。此后人們便直接將開菲爾粒添加到牛乳中，使之發(fā)酵而生成具有爽快酸味和起泡性的酒精性生物活性奶飲料——開菲爾。由于開菲爾粒復(fù)雜的菌相體系和開菲爾產(chǎn)品的特殊生理功能，引起人們對(duì)它廣泛的研究，目前為止，人們對(duì)開菲爾的研究主要有以下幾個(gè)方面： 開菲爾粒中的菌相開菲爾粒中菌相比任何其它發(fā)酵劑發(fā)酵液中的菌相都要復(fù)雜，近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科研工作者進(jìn)行了大量的分離、鑒定工作，已從中分離、鑒定出的微生物有：1)、 乳酸菌 乳酸菌包括乳球菌屬、乳桿菌屬和明串珠菌屬。、乳球菌屬(Lactococcus)包括乳酸乳球菌乳酸亞種( )、乳酸乳球菌丁二酮乳酸亞種( )和乳酸乳球菌乳脂亞種()等。、乳桿菌屬(Lactobacillus)包括嗜酸乳桿菌()、德氏乳桿菌()、德氏乳桿菌乳酸亞種( )、德氏乳桿菌保加利亞亞種( )、瑞士乳桿菌()、馬乳酒樣乳桿菌()、干酪乳桿菌()、發(fā)酵乳桿菌()、短乳桿菌()、高加索奶乳桿菌()、布氏乳桿菌()、嗜熱乳桿菌()等。其中前6種屬于同型乳酸發(fā)酵菌，后5種屬于兼性異型乳酸發(fā)酵菌，干酪乳桿菌屬于異型乳酸發(fā)酵菌。、明串珠菌屬(Leuconostoc)包括腸膜明串珠菌腸膜亞種( )、腸膜明串珠菌葡聚糖亞種( )等。2)、 酵母菌 與其他發(fā)酵乳制品的發(fā)酵劑最明顯的區(qū)別是：KG中分布著不同種類和數(shù)量的酵母菌，它給開菲爾乳帶來(lái)醇味、酯香和CO2。KG中的酵母菌包括乳糖發(fā)酵型和乳糖非發(fā)酵型二類。前者包括乳酸酵母(Saccharomyces lactis)、脆壁酵母(Saccharomyces fragilis)、馬克斯克魯維酵母(Kluyveromyces marxianus)、乳酸克魯維酵母(Kluyveromyces lactis)、脆壁克魯維酵母(Kluyveromycesfragilis)、乳酒假絲酵母(Candida kefir)、酒香酵母(Bret tanomyces anomalus)等；后者包括啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、德氏酵母()等。3)、 醋酸菌 紋膜醋酸桿菌(Acetobacter aceti)和惡臭醋酸桿菌()等被認(rèn)為在維持KG中的菌相平衡和共生方面有重要作用，同時(shí)對(duì)開菲爾還有增稠的作用。開菲爾的營(yíng)養(yǎng)特性和生物活性功能 由于開菲爾發(fā)酵劑中的乳酸菌的某些特性及其益生菌的種群不同于普通酸奶，使其產(chǎn)品的生理功能優(yōu)于普通酸奶。Kefir乳品中含有消化吸收性很高的乳蛋白質(zhì)和乳脂肪，其中的有益菌群將牛乳中的乳糖大部分水解為對(duì)人體有益的L(+)乳酸，只生成極少量的D()乳酸。據(jù)測(cè)定，Kefir中D()乳酸含量為2%～5%，遠(yuǎn)比普通酸奶(25%～60%)低，因?yàn)槿梭w缺乏D()乳酸代謝酶，食用D()乳酸易患酸性血液病。故Kefir乳品對(duì)乳糖不耐癥者適宜飲用。同時(shí)在L(+)乳酸作用下改善了人體對(duì)鈣、磷、鐵的吸收，而且Kefir中B族維生素(VBVBVBVB葉酸、尼克酸等)的含量亦增高。另外，Kefir乳品對(duì)人體不僅具有較高的營(yíng)養(yǎng)作用，而且其代謝活性物質(zhì)和抗菌物質(zhì)對(duì)胃腸道疾病、便秘、代謝異常疾病、高血壓、貧血、心臟病、過(guò)敏癥、肥胖癥等均有一定療效。最近研究證實(shí)，Kefir乳品具有較好的降血脂和降血糖的功效，并對(duì)結(jié)核病亦具有治療效果。此外，Kefir乳品中含有抑制癌細(xì)胞增殖的莢膜多糖和溶解癌細(xì)胞的四碳二羧酸，可降低癌癥的發(fā)病率。同時(shí)還有降低血清膽固醇含量，增強(qiáng)肝臟功能，提高機(jī)體免疫力和抗衰老作用。開菲爾粒中的活菌對(duì)結(jié)核分枝桿菌、大腸桿菌、志賀氏菌、沙門氏菌等病原菌均有強(qiáng)烈的抑制作用，經(jīng)常食用Kefir飲品可在人體胃腸道中保持有益菌群的優(yōu)勢(shì)作用。世界微生態(tài)學(xué)會(huì)主席光岡之足在《腸道革命》一本書中明確指出：“腸道疾病是萬(wàn)病之源”，健康的身體應(yīng)從腸道健康開始，人體提早老化和致癌的原因也與腸道疾病密切相關(guān)。因此，經(jīng)常食用Kefir飲品，即可在人體胃腸道中保持益生菌群的優(yōu)勢(shì)作用，減少腸道疾病的發(fā)生，最終達(dá)到人體健康和長(zhǎng)壽的目的。英國(guó)的國(guó)際乳品工業(yè)(Dairy IndustrvInternationa1)雜志和美國(guó)的發(fā)酵乳制品(Cultured Dairy Products Journa1)雜志中近年來(lái)對(duì)Kefir的論述時(shí)有發(fā)表。對(duì)Kefir冠以“發(fā)酵乳制品中之香檳’、“奇異的發(fā)酵乳”、“Kefir大自然的驚異”等等妙句加以贊揚(yáng)。 開菲爾制品的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀由于開菲爾特有的菌相體系及營(yíng)養(yǎng)生物活性功能，利用它來(lái)做成的酸奶和奶酒等各種開菲爾在前蘇聯(lián)、東歐、中東流行起來(lái)，并向西方的德國(guó)、瑞士和北歐等地傳播，最近在美、英、加拿大以及日本等國(guó)普及。其中以前蘇聯(lián)最為普遍飲用，年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上。有全脂、脫脂、果味、果料等類型。波蘭年產(chǎn)約17萬(wàn)噸，德國(guó)l3萬(wàn)噸，瑞典、芬蘭各年產(chǎn)2～3萬(wàn)噸。過(guò)去一向?qū)efir不予注意的英、美、加拿大等乳業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，近年來(lái)也開始對(duì)Kefir表現(xiàn)出極大興趣。西方各國(guó)中Kefir消費(fèi)量大的德國(guó)今后還將增加其消費(fèi)量及產(chǎn)量，我國(guó)目前開菲爾還處于起步階段，年產(chǎn)量不到3萬(wàn)噸。Kefir發(fā)酵劑幾乎被丹麥的科漢森、丹尼斯克及法國(guó)的羅地亞所壟斷，而我國(guó)開菲爾生產(chǎn)廠家的發(fā)酵劑全靠進(jìn)口，價(jià)格較高。開菲爾發(fā)酵劑及開菲爾研究展望至今，關(guān)于開菲爾粒有三個(gè)未解之謎而使它成為一種具有神奇色彩的有機(jī)物，即開菲爾粒是如何產(chǎn)生的、在不使用原粒情況下為什么不能生成新粒及開菲爾粒的成粒機(jī)理等。實(shí)質(zhì)上，開菲爾粒中菌相的共生關(guān)系和菌相比例關(guān)系不是恒定不變的。對(duì)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)而言，它存在著易變、不易控制、粒的回收、清洗及再處理后的使用都顯得過(guò)于麻煩等缺點(diǎn)