【正文】 開菲爾粒純種分離及復合發(fā)酵凍干制劑的產業(yè)化可行性報告開菲爾粒純種分離及復合發(fā)酵凍干制劑產業(yè)化可行性報告一、總論(一)、項目的主要內容及技術原理簡述主要研究開發(fā)內容 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配及高活性培養(yǎng)；4)、開菲爾復合發(fā)酵菌組凍干制劑的研究；5)、開菲爾凍干制劑開發(fā)新型營養(yǎng)、保健活性奶飲料。技術原理1)、分離和鑒定利用平板稀釋分離法對開菲爾發(fā)酵液中的菌種進行分離培養(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)鑒定學手冊》、《乳酸菌實驗手冊》等手冊的分類原則，對分離純化后的菌株進行鑒定。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環(huán)境，模仿開菲爾粒形成的生態(tài)環(huán)境，在全自動發(fā)酵罐中通過改變培養(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和增效性原則，利用不同純種發(fā)酵劑復配，篩選復配營養(yǎng)和生物活性良好的復合發(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，通過檢測飲料中的營養(yǎng)成分、感官風味評價等來確定發(fā)酵劑在酸奶、奶酒或奶茶中的最佳品種和用量，再進一步確定純種復合的組成和比例。4）、開菲爾復合發(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到共晶點溫度以下，使水分變成固態(tài)的冰，然后在適當?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劑的菌體細胞懸浮液凍結后，在真空條件下使冰升華，最后達到干燥的目的。產品具有活菌存活比例高、接種量小、運輸方便、使用簡便和保存期長等優(yōu)點。目前國內冷凍干燥方法是通過篩選冷凍干燥保護劑、控制凍干速率和溫度，使發(fā)酵劑達到理想的凍干效果。5)、利用開菲爾凍干制劑開發(fā)新型營養(yǎng)、保健生物活性飲料結合開菲爾生產工藝，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)酵后經調配開發(fā)出23種風味醇厚、新穎獨特和易為市場接受的活性奶飲料。(二)、項目的目的和意義項目的目的從民間流傳的功能獨特的開菲爾粒中分離到35株功能菌株；對開菲爾純種中功能菌組進行復合和高密度、高活性培養(yǎng)；用開菲爾復合發(fā)酵液制成直投式發(fā)酵凍干制劑；利用制得的復合發(fā)酵凍干制劑開發(fā)23種營養(yǎng)、保健、風味醇厚易為市場接受的新型奶飲料。項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)模產業(yè)化，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和充分利用；改變當前國內開菲爾生產廠家單純依靠國外進口發(fā)酵劑的局面；補充當前國內市場酸奶的營養(yǎng)、風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構，提高人們健康水平；為社會和國家創(chuàng)造價值，由于進口開菲爾發(fā)酵劑價格較高，開發(fā)新的價廉物美的菌種發(fā)酵劑可降低酸奶成本，減少社會投入，獲得良好的經濟效益。(三)、相關技術領域國內外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢開菲爾粒(又稱西藏雪蓮或西藏靈菇，英文Kefir grains,簡稱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。它起源于俄羅斯北高加索地區(qū)，在古時當?shù)氐纳皆滥撩駥⑴Ｈ榛蛏窖蛉樽⑷胙蚱た诖涀匀话l(fā)酵生產酸乳酒，其殘留物再補加牛乳或山羊乳繼續(xù)發(fā)酵，經長期發(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。由于開菲爾粒復雜的菌相體系和開菲爾產品的特殊生理功能，引起人們對它廣泛的研究，目前為止，人們對開菲爾的研究主要有以下幾個方面： 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雜，近一個世紀以來，科研工作者進行了大量的分離、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()等被認為在維持KG中的菌相平衡和共生方面有重要作用，同時對開菲爾還有增稠的作用。開菲爾的營養(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人體有益的L(+)乳酸，只生成極少量的D()乳酸。據(jù)測定，Kefir中D()乳酸含量為2%～5%，遠比普通酸奶(25%～60%)低，因為人體缺乏D()乳酸代謝酶，食用D()乳酸易患酸性血液病。故Kefir乳品對乳糖不耐癥者適宜飲用。同時在L(+)乳酸作用下改善了人體對鈣、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乳品對人體不僅具有較高的營養(yǎng)作用，而且其代謝活性物質和抗菌物質對胃腸道疾病、便秘、代謝異常疾病、高血壓、貧血、心臟病、過敏癥、肥胖癥等均有一定療效。最近研究證實，Kefir乳品具有較好的降血脂和降血糖的功效，并對結核病亦具有治療效果。此外，Kefir乳品中含有抑制癌細胞增殖的莢膜多糖和溶解癌細胞的四碳二羧酸，可降低癌癥的發(fā)病率。同時還有降低血清膽固醇含量，增強肝臟功能，提高機體免疫力和抗衰老作用。開菲爾粒中的活菌對結核分枝桿菌、大腸桿菌、志賀氏菌、沙門氏菌等病原菌均有強烈的抑制作用，經常食用Kefir飲品可在人體胃腸道中保持有益菌群的優(yōu)勢作用。世界微生態(tài)學會主席光岡之足在《腸道革命》一本書中明確指出：“腸道疾病是萬病之源”，健康的身體應從腸道健康開始，人體提早老化和致癌的原因也與腸道疾病密切相關。因此，經常食用Kefir飲品，即可在人體胃腸道中保持益生菌群的優(yōu)勢作用，減少腸道疾病的發(fā)生，最終達到人體健康和長壽的目的。英國的國際乳品工業(yè)(Dairy IndustrvInternationa1)雜志和美國的發(fā)酵乳制品(Cultured Dairy Products Journa1)雜志中近年來對Kefir的論述時有發(fā)表。對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。 開菲爾制品的產業(yè)化現(xiàn)狀由于開菲爾特有的菌相體系及營養(yǎng)生物活性功能，利用它來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，并向西方的德國、瑞士和北歐等地傳播，最近在美、英、加拿大以及日本等國普及。其中以前蘇聯(lián)最為普遍飲用，年產120萬噸以上。有全脂、脫脂、果味、果料等類型。波蘭年產約17萬噸，德國l3萬噸，瑞典、芬蘭各年產2～3萬噸。過去一向對Kefir不予注意的英、美、加拿大等乳業(yè)發(fā)達國家，近年來也開始對Kefir表現(xiàn)出極大興趣。西方各國中Kefir消費量大的德國今后還將增加其消費量及產量，我國目前開菲爾還處于起步階段，年產量不到3萬噸。Kefir發(fā)酵劑幾乎被丹麥的科漢森、丹尼斯克及法國的羅地亞所壟斷，而我國開菲爾生產廠家的發(fā)酵劑全靠進口，價格較高。開菲爾發(fā)酵劑及開菲爾研究展望至今，關于開菲爾粒有三個未解之謎而使它成為一種具有神奇色彩的有機物，即開菲爾粒是如何產生的、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理等。實質上，開菲爾粒中菌相的共生關系和菌相比例關系不是恒定不變的。對大規(guī)模工業(yè)化生產而言，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于麻煩等缺點