【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)酵酸奶 離心分離 細(xì)胞保護(hù)劑酸奶酒真空包裝 酸奶飲料工藝流程巴氏殺菌奶 過濾回收 開菲爾粒發(fā)酵 開菲爾 純種培養(yǎng) 菌種分離鑒定 菌種復(fù)合 復(fù)合菌種發(fā)酵液 發(fā)酵液濃縮 選擇與添加菌種保護(hù)劑 冷凍干燥 發(fā)酵劑 成品(真空包裝)技術(shù)關(guān)鍵的解決方案1）、培養(yǎng)高活性高密度開菲爾復(fù)合發(fā)酵劑模仿開菲爾粒形成生態(tài)環(huán)境，用分離后的復(fù)合菌組發(fā)酵巴氏殺菌乳，考慮到開菲爾發(fā)酵過程中發(fā)酵液品質(zhì)受發(fā)酵時(shí)間、溫度、接種量的影響，所以培養(yǎng)從中分離的菌種選用三水平三因素做正交實(shí)驗(yàn)[L9(34)]。三因素分別為溫度、接種量和時(shí)間，正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。正交表中的數(shù)據(jù)由單因素決定的。表1 開菲爾復(fù)合發(fā)酵發(fā)酵工藝條件實(shí)驗(yàn)因素水平表水平 因素 發(fā)酵溫度(℃) 接種量(%) 發(fā)酵時(shí)間(h)1 22 1 362 25 3 483 28 5 52通過正交實(shí)驗(yàn)確定復(fù)合菌組發(fā)酵最佳條件。2)、如何保留凍干制劑中細(xì)胞的活性真空冷凍干燥是生產(chǎn)微生物制品最理想的方法之一，但微生物細(xì)胞在真空冷凍干燥過程中容易受到冷凍傷害和干燥傷害等，降低細(xì)胞存活率。在凍干過程中保護(hù)劑的選擇、凍干方法、菌種菌齡等因素對凍干制劑活性的保留起至關(guān)重要的作用。保護(hù)劑對凍干的影響在冷凍過程中，細(xì)胞因冷凍、脫水和高濃度鹽類干擾而引起損壞，如細(xì)胞膜的選擇性破壞等，加入保護(hù)劑是防止冷凍損害更為有效的方法。冷凍保護(hù)劑可分為兩種：一是小分子量的化合物如氨基酸、有機(jī)酸、低分子量的糖類和糖醇類等：二是大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、多糖、聚乙烯吡咯烷酮和其他的合成聚合物等。凍干過程中選擇合適的大分子與小分子保護(hù)劑配合使用，會加速干燥和維持保存期間較高的細(xì)胞存活率。冷凍干燥過程對凍干制劑細(xì)胞活性的影響A、預(yù)凍階段：預(yù)凍體現(xiàn)在預(yù)凍溫度和預(yù)凍速率兩個(gè)參數(shù)上a、 預(yù)凍溫度有關(guān)對乳酸菌的研究認(rèn)為，對活性物質(zhì)影響較大的溫度是40℃或以上，而低于40℃，溫度對樣品的影響就很小，所以在樣品溫度降到40℃前的控制是非常重要的。樣品冷凍時(shí)，隨著懸浮溶液中所含化合物、盛放懸液所用容器的形狀及冷凍時(shí)所采用的冷凍速率的不同，冷凍的樣品所形成冰晶的結(jié)構(gòu)、形狀、大小及冰晶的排列等特性也不盡相同，這些特性會影響凍干后細(xì)胞的存活率，而晶體的結(jié)構(gòu)對樣品的干燥速率同時(shí)對最終樣品的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和溶解性都會產(chǎn)生重大的影響。b、預(yù)凍速率當(dāng)細(xì)胞懸液冷凍的速率較低時(shí)，細(xì)胞內(nèi)游離水大部分滲透到細(xì)胞外凍結(jié)，這種凍結(jié)方式稱為“胞外凍結(jié)”，對保存細(xì)胞活性有利。當(dāng)細(xì)胞懸液冷凍的速度過高時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的游離水來不及外滲就在細(xì)胞內(nèi)凍結(jié)了，這種冷凍方式稱為“胞內(nèi)凍結(jié)”。胞內(nèi)凍結(jié)形成的冰晶會對細(xì)胞產(chǎn)生傷害，所以凍干時(shí)采用緩慢凍結(jié)。B、干燥階段干燥對細(xì)胞存活率的影響主要集中在干燥的第二階段。凍干樣品中殘存5%左右的水分對于維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)和胞內(nèi)大分子穩(wěn)定性是必要的。干燥時(shí)樣品表面失水較快，容易使樣品局部過干，破壞生物大分子的水分子保護(hù)層，這不僅會損壞生物細(xì)胞的生物活性，而且還會導(dǎo)致脂類或蛋白質(zhì)的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生自由基，影響細(xì)胞活性。為了使樣品均勻干燥，降低樣品厚度，增大干燥表面積可改善干燥效果。另外采用適度的真空度和較高的板層溫度(但不能使樣品熔化)比用高真空、低溫度時(shí)冰晶升華速度快，減輕樣品的過干程度。菌種菌齡對凍干的影響細(xì)菌抗凍干能力因?qū)佟⒎N甚至菌株的不同而異。例如鏈球菌屬抗凍干能力較強(qiáng)，而明串珠菌和乳桿菌對凍干的抵抗能力較差。細(xì)菌應(yīng)在稍低于最適生長溫度的最適培養(yǎng)基中培養(yǎng)，因?yàn)橐苑敝乘俣茸羁斓淖钸m溫度培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞的死亡速率比生長速率對溫度變化更為敏感。此外菌體收獲時(shí)期也很重要，對數(shù)期的細(xì)胞很脆弱，而處于對數(shù)末期、平衡期前期的細(xì)胞對凍干的耐受力強(qiáng)。3)、功能菌組的復(fù)合及高活性培養(yǎng)由于開菲爾中每一純種發(fā)酵產(chǎn)物生物活性和營養(yǎng)價(jià)值不同，利用不同發(fā)酵菌種生物活性和發(fā)酵性能互補(bǔ)性和增效性，將分離出來的純種發(fā)酵后的混合液或純種混合后發(fā)酵的發(fā)酵液制成凍干制劑。用此類發(fā)酵劑可以發(fā)酵生理功能優(yōu)良的奶飲料，但因分離出的發(fā)酵純種脫離開菲爾粒的共生環(huán)境，表現(xiàn)出和開菲爾不一樣的生物活性。本研究通過復(fù)合后的發(fā)酵劑發(fā)酵巴氏殺菌乳，發(fā)酵完畢通過評價(jià)發(fā)酵奶的品質(zhì)來確定復(fù)合發(fā)酵劑的活性及開菲爾純種在復(fù)合發(fā)酵劑中的最佳組成、比率和接種量。 (六)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)分析純種復(fù)合制劑對奶制品的影響以往對開菲爾的理論研究，基本上被“神奇”開菲爾粒中的菌相所吸引，熱衷于開菲爾粒中菌種的分離鑒定與成粒機(jī)理及其對腫瘤作用等方面的研究，而忽視了開菲爾粒中菌相之間的相互作用及共生關(guān)系的研究，致使純培養(yǎng)發(fā)酵劑的研究缺乏明確的科學(xué)理論指導(dǎo)。由于傳統(tǒng)的開菲爾工作發(fā)酵劑的制備，一旦不使用開菲爾原粒，就無法繼續(xù)增殖、傳代，即使采用增殖后的開菲爾原粒的濾液制備工作發(fā)酵劑，不僅連續(xù)傳代時(shí)活力不穩(wěn)定，而且也易發(fā)生雜菌污染或因開菲爾原粒共生菌群失衡，而使發(fā)酵乳制品的風(fēng)味等品質(zhì)性能下降，因此在研制純培養(yǎng)和復(fù)合培養(yǎng)時(shí)，要充分考慮可能遇到的失活、染菌和菌群失衡等風(fēng)險(xiǎn)因素。如何保持發(fā)酵制劑凍干后活性冷凍干燥是生產(chǎn)和保存微生物制劑最理想的方法之一，但微生物細(xì)胞在冷凍干燥過程中容易產(chǎn)生冷凍和干燥傷害等，降低細(xì)胞存活率，影響細(xì)胞的活性。另外保護(hù)劑種類、凍干方法、菌種菌齡等因素也影響著細(xì)胞的凍干存活率，而國內(nèi)對開菲爾發(fā)酵劑凍干工藝研究相對較少，無成功經(jīng)驗(yàn)借鑒，所以需通過多次實(shí)驗(yàn)來確定嚴(yán)格的凍干工藝。 (七)、分年度的工作內(nèi)容、目標(biāo)研究開發(fā)的年度計(jì)劃及年度目標(biāo)表研究開發(fā)的年度計(jì)劃及年度目標(biāo)安排表起止時(shí)間 研究內(nèi)容 目標(biāo)20072001220079 Kefir菌種的分離 分離到35株功能菌株2001012 微生物菌種的鑒定 鑒定出分離到的功能菌株20012001220012003 純種發(fā)酵 摸索發(fā)酵最佳條件20042006 復(fù)合菌種的發(fā)酵 濃度1011cfu/mg,活性1g＞100U20072009 凍干發(fā)酵劑的研究 活性保持率＞95%2001020012 發(fā)酵酸奶 開發(fā)出3種新型奶飲品2001月份 2001 結(jié)題 申請專利2項(xiàng)(八)、申請單位、合作申請單位及主要人員的分工申請單位：南昌泰康食品科技有限公司；合作單位：南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。課題組主要成員及分工表課題組主要成員情況及課題研究分工姓 名年齡職務(wù)職稱畢業(yè)院校學(xué)歷(專業(yè))分工馬小明33總經(jīng)理南昌大學(xué)本科(食品科學(xué))資源配置曾友明30經(jīng)理南昌大學(xué)碩士(食品科學(xué))菌種分離段學(xué)輝47教授南昌大學(xué)博士(生物化工)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)曾文兵26工程師南昌大學(xué)碩士(食品科學(xué))凍干研究羅武全32工程師宜春學(xué)院本科(藥物化學(xué))凍干研究楊東財(cái)27工程師華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)本科(生物工程)酸奶發(fā)酵徐江林25工程師南昌大學(xué)本科(食品科學(xué))分析檢測游慧英23工程師江西農(nóng)業(yè)大學(xué)本科(生物化學(xué))動物實(shí)驗(yàn)(九)、組織及管理的運(yùn)行機(jī)制全面實(shí)行項(xiàng)目的合同制，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目科研組織和管理的良性循環(huán)；本項(xiàng)目依托南昌大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為技術(shù)指導(dǎo)，由其對該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行日常的管理和后勤保障。項(xiàng)目設(shè)有獨(dú)立財(cái)務(wù)，撥出專項(xiàng)開發(fā)資金。經(jīng)費(fèi)僅用于開發(fā)研究與儀器設(shè)備的添置、更新、維護(hù)；公司成立了項(xiàng)目開發(fā)小組，以南昌大學(xué)為指導(dǎo)機(jī)構(gòu)，其主要職能是協(xié)助公司決定項(xiàng)目的研究方向，審定研究課題，指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施過程中的技術(shù)關(guān)鍵等；公司實(shí)行課題中長期研發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃相結(jié)合，成立專門的監(jiān)督小組，定期對項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督和驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前和中長期計(jì)劃的良性互動；對于本課題，原則上統(tǒng)一收取課題經(jīng)費(fèi)的10%作為實(shí)驗(yàn)室的管理費(fèi)；加強(qiáng)合作，項(xiàng)目實(shí)施過程中采用國內(nèi)外先進(jìn)的儀器，借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，努力把課題做到國際領(lǐng)先水平；積極接受國家科技部門的監(jiān)督和建議，遵守合同，把課題完成時(shí)間盡量縮短。(十)、