文献综述

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石河子大学

毕业论文(设计)文献综述

课题名称： 不同培养条件对乳酸菌冷冻干燥的影响 学生姓名： 崔浩 学 号： 2008113266 学 院： 食品学院 专业、年级： 食品科学与工程2008级 指导教师： 李宝坤

毕业论文(设计)起止时间：

2011年11月—2012年6月

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不同培养条件对乳酸菌冷冻干燥活性的影响

摘要：乳酸菌的培养条件决定了乳酸菌的冷冻干燥存活率，而不同的培养环境会使乳酸菌处于不同的理化环境。冻干使乳酸菌的理化性质发生变化研究不同环境的成活率可以更好的把握乳酸菌的生长特性。从而为培养乳酸菌提供理论事实依据。而以后的发展也会要求更加精细化，高成活率的方向。

关键词：乳酸菌 冷冻干燥，生存活性

前言

乳酸菌（Lactic acid bacteria）是发酵碳水化合物产生乳酸，并使发酵食品具有特定性质的一类微生物，主要包括乳球菌、乳杆菌、明串珠菌等属种的一些菌株，是发酵乳制品制造过程中常见的重要的一类微生物。自然界中目前已经发现的这类细菌在分类学上至少23个属。乳酸菌在食品工业中主要是作为发酵剂使用。在食品生物制造与加工过程要求乳酸菌能够保持较高的细胞存活数量和较高的细胞活力，以充分发挥乳酸菌的功能性质。其保藏和运输可用液体（liquid）、冷冻（freeze）、喷雾干燥（spray-drying）或冷冻干燥(freeze-drying， lyophilization)等形式，在以上的保藏方法中，冷冻干燥法是最为有效的方法之一。尽管冷冻干燥有许多优点，但它会对乳酸菌细胞造成一定的损伤，降低细胞存活率，主要表现在冻结过程中冰晶的机械损伤、冻结及干燥过程中引起的溶质损伤、冷冻干燥前后细胞膜的结构、功能及成分的变化、关键酶失活、DNA结构的变化等。王飚等研究发现德氏乳杆菌保加利亚亚种在冻干前后细胞膜在冻干前后通透性有显著增加, 并与活力的损失成反相关。影响乳酸菌冷冻干燥活性的因素很多，国内外也展开了大量的研究，主要可以归纳为以下几点：菌种特性、培养条件、预处理方式、保护剂的使用与选择、冷冻干燥的方式方法、冷冻干燥后的含水量及贮藏和复水条件等。菌体培养期间有许多因素如：培养pH、培养基的组成、生长时间、气体成分等会影响细胞的生理状态，进而影响细胞冻干后的活力和稳定性。本课题以乳酸菌为研究对象，研究不同培养pH值、培养基成分对乳酸菌活力及相关代谢酶的影响；在单因素实验基础上，选取对乳酸菌冻干活力影响显著的因素进行正交实验，确定最佳冻干工艺参数。为乳酸菌冻干发酵剂的制备提供参考。

2 国内(外)研究现状及进展

乳酸菌，共有18个属，200多个种。除少数几个属外绝大部分都是有益菌。

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乳酸菌在食品工业中主要是作为发酵剂使用。在食品生物制造与加工过程要求乳酸菌能够保持较高的细胞存活数量和较高的细胞活力，以充分发挥乳酸菌的功能性质。其保藏和运输可用液体（liquid）、冷冻（freeze）、喷雾干燥（spray-drying）或冷冻干燥(freeze-drying， lyophilization)等形式，在以上的保藏方法中，冷冻干燥法是最为有效的方法之一。尽管冷冻干燥有许多优点，但它会对乳酸菌细胞造成一定的损伤，降低细胞存活率，主要表现在冻结过程中冰晶的机械损伤、冻结及干燥过程中引起的溶质损伤、冷冻干燥前后细胞膜的结构、功能及成分的变化、关键酶失活、DNA结构的变化等。随着乳酸菌发酵产品市场的飞速发展，市场对乳酸菌发酵剂的需求越来越大。

随着乳酸菌对人体健康有益作用的不断深入研究和揭示，乳酸菌制品逐渐受到人们的青睐，发酵乳制品的消费量呈快速增长趋势，各类乳酸菌制品也层出不穷。所以研制高活力和高稳定性的发酵剂以适应我国发酵乳制品的进一步发展已经成必然。优良菌株的获得、培养方式和乳酸菌的保存工艺研究是制备浓缩发酵剂的三大技术难题，目前冷冻发酵剂和冻干发酵剂应用较为广泛，所以对乳酸菌冷冻技术和冻干技术及其机理的的研究具有重要的理论和实际意义。

目前乳酸菌菌粉可采用真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥等不同的方法进行制备，许多研究者发现冷冻干燥具有其他方法无法比拟的优点，是制备和保存生物材料最有效的方法之一，并得到越来越广泛的应用。真空冷冻干燥发酵剂于70年代初期开始研制，现在已经开始商业化，这种发酵剂含活菌数高，发酵活力强，遗传性稳定，便于储藏，携带方便，使用安全，因而它被广泛地应用。

多年以来，针对乳酸菌冷冻干燥后活力低下的问题，国内外开展了大量的研究工作。在乳酸菌冷冻干燥方面，深入研究乳酸菌在冷冻干燥过程中的微生物学性质和存活机理，结合添加冷冻干燥保护剂、乳酸菌生长培养控制、细胞生理状态调控和冷冻干燥工艺参数选择等多种手段，以提高冻干乳酸菌的活力，一直是乳酸菌冷冻干燥研究的重点。总的来说，关于乳酸菌冷冻干燥的研究工作主要集中在以下几个方面: 2.1培养条件的影响

Palmfeldt等人研究了培养pH对罗伊氏乳酸杆菌冻干活力的影响，研究发现：在低pH条件下培养有利于提高其冻干活力。Li hua等人研究了培养pH对

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酒酒球菌SD-2a冻干活力的影响，研究发现：随着pH降低菌体的冻干活力得到提高，同时检测到细胞膜脂肪酸成分中环丙烯脂肪酸含量增加，棕榈酸的含量降低，说明低pH条件下可以诱导酒酒球菌D-2a生成环丙烯脂肪酸提高菌体的抗性。Saarela等人研究了鼠李糖乳杆菌在pH5.0和5.8下培养，冻干后再苹果汁中的活性变化，研究的结果显示经过pH5.0培养的菌体的活力要高于pH 5.8菌体活力。以上研究表明在较低的pH条件下培养有利于乳酸菌的冻干，这可能是在低pH条件下，菌体被酸胁迫诱导了交叉保护Mitchell等研究表明适当的培养基营养成分，可以提高嗜酸乳杆菌的冻藏存活率。培养基中的碳源不同对乳酸菌冷冻干燥的影响也不同。Ferreira研究发现在培养基中加入蔗糖可以显著的提高沙克乳酸杆菌在干燥过程中的存活率。 2.2预处理的影响

乳酸菌在预冻前要经过离心、浓缩等步骤。Streit等人研究发现，离心条件会影响保加利亚乳杆菌CFL1 的冷冻抗性，宋金慧等人研究发现不同离心条件对冻干嗜酸乳杆菌菌株存活率会产生影响。不同的菌浓度对乳酸的冻干也有影响，Costa等人研究发现当菌体浓度达到1010 cfu /mL时，相对低浓度的菌体来说可以显著的提高其冷冻干燥的活力。赵建新等人研究了不同预培养条件对酸奶冻干发酵剂活力的影响，研究发现在42℃，预培养40 min，可以提高冻干菌体存活率和贮藏稳定性，田丰伟等人研究发现在42℃预处1h，可以提高德氏乳杆菌保加利亚亚种Lb18的冻干存活率。 2.3保护剂的影响

为了提高微生物冷冻干燥的存活率，在冻干前常常会加入一些保护剂，以减少冷冻干燥带来的损伤。冷冻保护剂的种类有很多，可以根据分子大小分为低分子和高分子保护。也可以根据保护剂的结构分为糖和糖醇类、氨基酸类、维生素类、肽和蛋白质类及表面活性剂等。在保护剂中糖和糖醇类、氨基酸类、肽和蛋白质类应用的最多。在糖类中应用最多的是蔗糖、海藻糖和乳糖。在国内外有大量的研究不同糖类对乳酸菌冷冻干燥的影响。Miao等人研究了不同双糖对鼠李糖LGG 冻干的保护作用，其顺序为海藻糖= 乳糖+麦芽糖≥乳糖+海藻糖≥ 麦芽糖> 乳糖> 蔗糖。海藻糖是一种天然非还原双糖，由两个葡萄糖组成的，它作为冻干保护剂的效果非常显著，一直以来是研究的热点。这是因为海藻糖具有

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