不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响
不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响[20200509190155]
摘要：本课题主要研究不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响。采用喷雾冷冻干燥的两种喷雾方式分别处理乳酸菌样品，研究不同条件下的菌落数量及生物活性。平板菌落计数实验结果表明嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的组合菌经干燥处理后的菌落损失最小。另外，将干燥的粉末分别置于室温、4℃及-18℃，放置不同天数，比较不同温度、不同保存时间下干燥后样品的稳定性。结果表明，瑞士乳杆菌和嗜热链球菌的组合菌在-18℃下保存菌落数量变化最小。同时，通过扫描电镜观察了菌粉的形态；通过流变学实验，发现将菌粉溶于水后的液体为假塑性流体。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
关键字:喷雾冷冻干燥；菌落；流变特性；扫描电镜
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料与试剂 2
1.1.1 菌种 2
1.1.2 培养基及培养条件2
1.1.3 实验试剂及材料2
1.2 主要仪器及设备2
1.3 实验方法3
1.3.1 实验流程3
1.3.2 干燥菌粉的制备4
1.3.3 乳酸菌菌落数量的测定4
1.3.4 菌粉形态观察4
1.3.5 流变学特征测定4
2 结果与分析4
2.1 乳酸菌菌落数量的测定4
2.1.1 干燥前后菌落数量的测定4
2.1.2 干燥一段时间后菌落数量的测定5
2.2 乳酸菌菌粉形态的测定5
2.2.1 喷雾冷冻干燥菌种干燥MB2-1的观察结果8
2.2.2 喷雾冷冻干燥菌种干燥MB2-1 + S.t的观察结果8
2.2.3 喷雾冷冻干燥菌种干燥B.L + S.t的观察结果9
2.3 乳酸菌菌粉流变学特性的测定10
2.3.1 粘度指标的测定10
2.3.2 温度与样品的储能模量和损耗模量的关系11
3 讨论 12
3.1 干燥方式及保存条件对菌活性的影响12
3.2 菌粉形态与流变学特性12
致谢12
参考文献12
不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响
引言
当前乳酸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
菌产品主要以液态乳酸菌饮料和固态乳酸菌菌粉为主。液态乳酸菌制品保质期短，不利于运输及储存。固态乳酸菌菌粉生产工艺主要采用冻干法和喷雾干燥法，冻干法生产乳酸菌菌粉虽然解决了上述问题但由于其产品生产成本太高限制其进一步被开发利用；而喷雾干燥法生产出的乳酸菌菌粉活菌量偏低不能满足生产需要。所以本课题利用喷雾冷冻干燥技术，制备乳酸菌菌粉，期望可以最大限度的提高菌粉活菌量和降低成本。
喷雾干燥或者冷冻干燥法常被用于生产植物提取物、医药产品和生物化工产品[1-3]的粉状产品。喷雾干燥直接通过雾化的方式形成雾滴并在与热气体介质接触的过程中蒸发溶剂，从而产生干燥粉末。冷冻干燥是将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。喷雾冷冻干燥作为一种新型颗粒制备技术，产品具有尺寸可控、多孔、速溶、流动性好等优点[4]。喷雾冷冻干燥技术将两者结合，本课题提出了其可能的应用领域和范围，为进一步的研究喷雾冷冻干燥技术提供相应的理论基础。
采用扫描电子显微镜对收集在微孔滤膜上的颗粒进行分析，不仅可以观察微小颗粒的表面形貌，还可以与能谱仪配合进行颗粒粒径及数量的测量与统计，测试准确度高，因而在粒度分析领域具有不可替代的作用[5]。本实验借助该仪器，观察菌粉的表形外貌，与前人研究的其他干燥方式得到的粉末的形态相比较，分析喷雾冷冻干燥后的粉末的粒度大小及形态特征。
流变学是研究物质形变和流动的学科。在食品领域，流变学所研究的主要是受外力或形变作用的食品的结构。从宏观角度来说，储能（弹性）模量G′(Storage modulus G′)是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度。由于在冲压成形过程中不但存在塑性变形，还伴随有弹性变形，卸载后由于弹性变形的恢复，即产生回弹现象，因此弹性模量是影响回弹的重要材料性能参数[6]。损耗（粘性）模量G″(Loss modulus G″)，与变形异步的组元；表征材料耗散变形能量的能力，损耗模量表征的是材料耗散变形能量的能力，通常是以热能的方式表现。本实验研究干燥后的菌粉复溶后的产物，了解它的流变特性。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
1．1．1 菌种
瑞士乳杆菌MB2-1(Lactobacillus helveticus MB2-1）、保加利亚乳杆菌B.L(L. bulgaricus B.L）、嗜热链球菌S.t(Streptococcus thermophilus S.t）：均来源于实验室保藏菌种。以下简写代表：MB2-1 + S.t代表瑞士乳杆菌与嗜热链球菌的组合菌种，B.L + S.t代表保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的组合菌种。
1．1．2 培养基及培养条件
脱脂乳培养基：10%（m/v）的脱脂乳粉经108℃灭菌15min，冷却到40℃接入3%菌种，第一次活化24h，第二次活化至凝乳，42℃发酵凝乳后放置冰箱冷藏。
MRS固体培养基：121℃灭菌20min，使用前50℃恒温水浴。
依据GB 4789.28－2013所示方法配制。
1．1．3 实验试剂及材料
脱脂乳粉；葡萄糖、蛋白胨、酵母浸膏、牛肉膏、硫酸镁、硫酸锰、乙酸钠、柠檬酸二胺、磷酸氢二钾、吐温80、琼脂粉。试剂由微生物实验室提供。
1．2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
主要仪器及设备
实验型喷雾冷冻干燥机：上海雅程仪器设备有限公司；
HITACHI S-3000N扫描电镜：日本；
MCR301流变仪：奥地利Anton Paar；
LDZX-50KB立式压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；
SYG-1220恒温水浴锅：中国；
恒温培养箱：合肥华德利科学器材有限公司；
SM-CJ-1FD洁净工作台：苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；
精密鼓风干燥箱BAO-BOA：施都凯仪器设备（上海）有限公司。
图1-1 实验用仪器外形图
（a）实验型喷雾冷冻干燥机（b）HITACHI S-3000N扫描电镜（c）Anton Paar流变仪（d）立式压力蒸汽灭菌器（e）SYG-1220恒温水浴锅（f）恒温培养箱（g）洁净工作台（h）精密鼓风干燥箱
1．3 试验方法
1．3．1 实验流程
图1-2 实验基本流程图
1．3．2 干燥菌粉的制备
以后熟之后的乳酸菌发酵凝乳为原料，每次使用300ml样品，采用实验型喷雾冷冻干燥机，喷雾冷冻干燥12h。本实验采用喷雾冷冻干燥机的两种喷头：气流式和超声式，分别使用两种喷头进行试验。
干燥结束后，用蓝盖瓶收集保存菌粉，一部分直接进行菌落计数。另一部分各称取0.5g，置于10ml无菌离心管中，分别置于室温、4℃及-18℃这3种温度条件保存，14天及28天后再次计数，比较菌落情况。剩余的菌粉将用来进行扫描电镜观察形态和流变实验。
1．3．3 乳酸菌菌落数量的测定
（1）准备器材。将灭菌后的平板、10ml离心管、无菌水、5ml和1ml的枪头、以及试管架、记号笔、2000-5000μL和 100-1000μL的移液枪、酒精棉等放入超净台中紫外照射15min。与此同时，将灭菌后的固体MRS培养基化开，放入50℃水浴锅中保温。
菌种气流式喷雾冷冻干燥28d后菌落计数（CFU/g）
摘要：本课题主要研究不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响。采用喷雾冷冻干燥的两种喷雾方式分别处理乳酸菌样品，研究不同条件下的菌落数量及生物活性。平板菌落计数实验结果表明嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的组合菌经干燥处理后的菌落损失最小。另外，将干燥的粉末分别置于室温、4℃及-18℃，放置不同天数，比较不同温度、不同保存时间下干燥后样品的稳定性。结果表明，瑞士乳杆菌和嗜热链球菌的组合菌在-18℃下保存菌落数量变化最小。同时，通过扫描电镜观察了菌粉的形态；通过流变学实验，发现将菌粉溶于水后的液体为假塑性流体。
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关键字:喷雾冷冻干燥；菌落；流变特性；扫描电镜
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摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料与试剂 2
1.1.1 菌种 2
1.1.2 培养基及培养条件2
1.1.3 实验试剂及材料2
1.2 主要仪器及设备2
1.3 实验方法3
1.3.1 实验流程3
1.3.2 干燥菌粉的制备4
1.3.3 乳酸菌菌落数量的测定4
1.3.4 菌粉形态观察4
1.3.5 流变学特征测定4
2 结果与分析4
2.1 乳酸菌菌落数量的测定4
2.1.1 干燥前后菌落数量的测定4
2.1.2 干燥一段时间后菌落数量的测定5
2.2 乳酸菌菌粉形态的测定5
2.2.1 喷雾冷冻干燥菌种干燥MB2-1的观察结果8
2.2.2 喷雾冷冻干燥菌种干燥MB2-1 + S.t的观察结果8
2.2.3 喷雾冷冻干燥菌种干燥B.L + S.t的观察结果9
2.3 乳酸菌菌粉流变学特性的测定10
2.3.1 粘度指标的测定10
2.3.2 温度与样品的储能模量和损耗模量的关系11
3 讨论 12
3.1 干燥方式及保存条件对菌活性的影响12
3.2 菌粉形态与流变学特性12
致谢12
参考文献12
不同干燥工艺对乳酸菌活性及流变学特性的影响
引言
当前乳酸 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
菌产品主要以液态乳酸菌饮料和固态乳酸菌菌粉为主。液态乳酸菌制品保质期短，不利于运输及储存。固态乳酸菌菌粉生产工艺主要采用冻干法和喷雾干燥法，冻干法生产乳酸菌菌粉虽然解决了上述问题但由于其产品生产成本太高限制其进一步被开发利用；而喷雾干燥法生产出的乳酸菌菌粉活菌量偏低不能满足生产需要。所以本课题利用喷雾冷冻干燥技术，制备乳酸菌菌粉，期望可以最大限度的提高菌粉活菌量和降低成本。
喷雾干燥或者冷冻干燥法常被用于生产植物提取物、医药产品和生物化工产品[1-3]的粉状产品。喷雾干燥直接通过雾化的方式形成雾滴并在与热气体介质接触的过程中蒸发溶剂，从而产生干燥粉末。冷冻干燥是将含水物料冷冻到冰点以下，使水转变为冰，然后在较高真空下将冰转变为蒸气而除去的干燥方法。喷雾冷冻干燥作为一种新型颗粒制备技术，产品具有尺寸可控、多孔、速溶、流动性好等优点[4]。喷雾冷冻干燥技术将两者结合，本课题提出了其可能的应用领域和范围，为进一步的研究喷雾冷冻干燥技术提供相应的理论基础。
采用扫描电子显微镜对收集在微孔滤膜上的颗粒进行分析，不仅可以观察微小颗粒的表面形貌，还可以与能谱仪配合进行颗粒粒径及数量的测量与统计，测试准确度高，因而在粒度分析领域具有不可替代的作用[5]。本实验借助该仪器，观察菌粉的表形外貌，与前人研究的其他干燥方式得到的粉末的形态相比较，分析喷雾冷冻干燥后的粉末的粒度大小及形态特征。
流变学是研究物质形变和流动的学科。在食品领域，流变学所研究的主要是受外力或形变作用的食品的结构。从宏观角度来说，储能（弹性）模量G′(Storage modulus G′)是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度。由于在冲压成形过程中不但存在塑性变形，还伴随有弹性变形，卸载后由于弹性变形的恢复，即产生回弹现象，因此弹性模量是影响回弹的重要材料性能参数[6]。损耗（粘性）模量G″(Loss modulus G″)，与变形异步的组元；表征材料耗散变形能量的能力，损耗模量表征的是材料耗散变形能量的能力，通常是以热能的方式表现。本实验研究干燥后的菌粉复溶后的产物，了解它的流变特性。
1 材料与方法
1．1 材料与试剂
1．1．1 菌种
瑞士乳杆菌MB2-1(Lactobacillus helveticus MB2-1）、保加利亚乳杆菌B.L(L. bulgaricus B.L）、嗜热链球菌S.t(Streptococcus thermophilus S.t）：均来源于实验室保藏菌种。以下简写代表：MB2-1 + S.t代表瑞士乳杆菌与嗜热链球菌的组合菌种，B.L + S.t代表保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的组合菌种。
1．1．2 培养基及培养条件
脱脂乳培养基：10%（m/v）的脱脂乳粉经108℃灭菌15min，冷却到40℃接入3%菌种，第一次活化24h，第二次活化至凝乳，42℃发酵凝乳后放置冰箱冷藏。
MRS固体培养基：121℃灭菌20min，使用前50℃恒温水浴。
依据GB 4789.28－2013所示方法配制。
1．1．3 实验试剂及材料
脱脂乳粉；葡萄糖、蛋白胨、酵母浸膏、牛肉膏、硫酸镁、硫酸锰、乙酸钠、柠檬酸二胺、磷酸氢二钾、吐温80、琼脂粉。试剂由微生物实验室提供。
1．2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
主要仪器及设备
实验型喷雾冷冻干燥机：上海雅程仪器设备有限公司；
HITACHI S-3000N扫描电镜：日本；
MCR301流变仪：奥地利Anton Paar；
LDZX-50KB立式压力蒸汽灭菌器：上海申安医疗器械厂；
SYG-1220恒温水浴锅：中国；
恒温培养箱：合肥华德利科学器材有限公司；
SM-CJ-1FD洁净工作台：苏净集团苏州安泰空气技术有限公司；
精密鼓风干燥箱BAO-BOA：施都凯仪器设备（上海）有限公司。
图1-1 实验用仪器外形图
（a）实验型喷雾冷冻干燥机（b）HITACHI S-3000N扫描电镜（c）Anton Paar流变仪（d）立式压力蒸汽灭菌器（e）SYG-1220恒温水浴锅（f）恒温培养箱（g）洁净工作台（h）精密鼓风干燥箱
1．3 试验方法
1．3．1 实验流程
图1-2 实验基本流程图
1．3．2 干燥菌粉的制备
以后熟之后的乳酸菌发酵凝乳为原料，每次使用300ml样品，采用实验型喷雾冷冻干燥机，喷雾冷冻干燥12h。本实验采用喷雾冷冻干燥机的两种喷头：气流式和超声式，分别使用两种喷头进行试验。
干燥结束后，用蓝盖瓶收集保存菌粉，一部分直接进行菌落计数。另一部分各称取0.5g，置于10ml无菌离心管中，分别置于室温、4℃及-18℃这3种温度条件保存，14天及28天后再次计数，比较菌落情况。剩余的菌粉将用来进行扫描电镜观察形态和流变实验。
1．3．3 乳酸菌菌落数量的测定
（1）准备器材。将灭菌后的平板、10ml离心管、无菌水、5ml和1ml的枪头、以及试管架、记号笔、2000-5000μL和 100-1000μL的移液枪、酒精棉等放入超净台中紫外照射15min。与此同时，将灭菌后的固体MRS培养基化开，放入50℃水浴锅中保温。
菌种气流式喷雾冷冻干燥28d后菌落计数（CFU/g）
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