CN102246969B - 一种发酵剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了含有戊糖乳杆菌(Lactobacillus Pentosus)CGMCC No.2313的直投式发酵剂及其应用,以及该发酵剂的制备方法。该发酵剂可直接用于发酵肉制品,产酸较快、质量稳定、使用方便,可节约发酵肉制品生产的成本。本发明提供的发酵剂制备方法,优化了MRS培养基,菌体培养过程中增加抗逆性诱导培养,还优化了冻干保护剂配方和冻干工艺,提高冻干粉发酵剂中菌株活性的同时大大降低了发酵剂的生产成本。

Description

一种发酵剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及发酵技术领域,具体涉及一种发酵剂及其制备方法和应用。
背景技术
发酵香肠起源于2000多年前的古罗马帝国,是一种既古老又现代的发酵肉制品,具有风味独特、色泽美观和营养丰富的特点,深受消费者喜爱,在肉品加工业中占有重要地位。起初,发酵香肠的制作是将肉馅儿、香辛料混合后填充进天然肠衣,在特定的自然环境下进行发酵和干燥,制作过程完全依靠机会接种和自然环境,产品质量稳定性和安全性都极其欠缺。随着生物科技和肉类加工技术的发展,人们开始逐渐用商品发酵剂代替自然接种,用人工温湿度控制系统代替自然干燥,极大提高了发酵香肠产品的质量稳定性和安全性,也使发酵香肠的种类迅速丰富起来。因此,发酵香肠产业中,发酵剂制造和过程控制是两大核心技术领域。而发酵剂制造领域关键点在于优良性状菌株的选育、规模化菌体培养技术、高效收集技术、干燥和包装技术的研究。
1940年美国人Jensen和Paddock第一次描述了乳酸菌在发酵香肠中的应用,并获得专利,从而开创了使用纯培养的发酵剂生产发酵香肠的先河。1955年,芬兰科学家Ninivaara从芬兰传统食品中分离出微球菌(Micrococcus M53)作为发酵剂,并提出了发酵剂微生物的选择标准。发酵剂的使用能够大大提高产品的质量稳定、均一性和安全性,到目前为止,发酵剂已广泛应用于各国发酵肉制品的生产当中,以科汉森、罗地亚和丹尼斯科公司为代表的商品发酵剂生产商也得到了快速发展,并取得了垄断性的市场地位。直投式发酵剂是一种高度浓缩的冷冻或冻干发酵剂,可以直接投入发酵原料中,而不需要前期处理,既保证了产品质量的稳定,也减少了对人力、技术和设备的需求,在某种意义上也大大降低了生产成本。国内直投式肉品发酵剂产业目前还较为落后,无论是菌种选育还是直投式发酵剂的制造技术都处于实验室阶段,尚未出现产业化的应用。产酸较快、质量稳定、使用方便、价格适中的直投式发酵剂是生产厂家的需要和追求。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种发酵剂及其制备方法和应用。
本发明提供一种直投式发酵剂,其包含戊糖乳杆菌(LactobacillusPentosus)CGMCC No.2313(2008年1月30日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,参见申请号为200810247335.8的中国专利CN101531973A,发明名称“一种戊糖乳酸菌、活性保鲜增香剂及其应用”)。该发酵剂可用于发酵肉制品。
进一步地,所述的直投式发酵剂还含有冻干保护剂。
上述冻干保护剂包括脱脂乳2~4wt%、海藻糖2~3wt%、硫酸锰0.2~0.4wt%、蔗糖0.2~0.3wt%、异Vc钠0.1~0.3wt%,余量为水。
进一步地,所述直投式发酵剂含有所述戊糖乳杆菌的活菌数为109~1012CFU/g,优选为1010~1011CFU/g。
戊糖乳杆菌GMCC No.2313属于乳酸菌,是该发酵剂的核心组分,与其他乳酸菌(参见图1~3)相比,戊糖乳杆菌GMCC No.2313具有生长速度快、产酸快、耐冻干能力强的特点(参见中国专利CN101531973A)。实验表明所述戊糖乳杆菌的延滞期生长期在液体培养基中不超过2个小时、在肉馅儿中不超过5个小时。
研究表明,经过冷休克或热休克处理的微生物能够显著提高其抗冻或抗热伤的能力,这是由于细胞在压力环境下会产生一些应激蛋白,这些应激蛋白大多为分子伴侣,能够通过和功能性大分子结合来稳定他们的分子结构,从而提高细胞对不良环境的抵抗能力。因此,冻干和喷干之前对菌液进行低温和高温诱导培养后其抗冻伤和抗热伤能力都能显著提高。
本发明提供的一种发酵剂的制备方法,包括如下步骤:
1)菌体培养
将所述的戊糖乳杆菌GMCC No.2313种子液先按0.1~1%的接种量接种到改良MRS培养基(用于乳酸菌培养,以其发明人de Man、Rogosa和Sharp名字的首字母MRS命名)中进行分批培养,30~35℃、200~300r/min培养10~12h;再将温度调整至39~45℃、200~300r/min继续培养2~4h,该39~45℃高温培养过程可诱导菌体抗热能力;上述培养过程中控制pH 6.5~7.0;
其中,所述改良MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖20~24g、蛋白胨2~4g、牛肉膏4~8g、酵母浸膏3~7g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.4~0.6g、硫酸锰0.1~0.3g、吐温1ml,余量为水,pH 6.5~7.0;
2)收集菌体
将上述菌体培养得到的培养液于5~10℃、3500~4000rmp条件下离心8~12min收集菌体,该5~10℃低温离心过程可诱导菌体抗冻能力,用无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作;
3)冷冻干燥
将辐照过的冻干保护剂(粉剂辐照灭菌,再用灭菌水配制冻干保护液)加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于-25~-35℃预冻2~6小时,油温调至20~30℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-80~-85℃,开启真空泵后隔板温度调至20~30℃;当被干燥的样品温度升至7~10℃即可收获冻干粉发酵剂样品,物料温度大于7℃时即判断冻干终点的依据。
上述发酵剂在发酵肉制品生产中的应用。
进一步地,所述发酵肉制品为发酵香肠,所述戊糖乳杆菌GMCCNo.2313在该发酵香肠中的用量为106~107CFU/g。
进一步地,所述发酵香肠中所述戊糖乳杆菌的用量为107CFU/g,并添加0.8~1%的糖,30℃发酵,该肉馅体系pH值下降到5.3以下的时间不超过15个小时。
本发明方法具有如下优点:
本发明发酵剂用于发酵肉制品,其中的戊糖乳杆菌GMCCNo.2313通过快速生长,可消耗发酵体系中的能源物质如葡萄糖、蔗糖、乳糖等,从而降低体系pH值,同时分泌戊糖乳杆菌素,可达到有效抑制有害微生物生长的目的,并有利于香肠干燥成熟和特有风味、色泽的形成。该发酵剂在实际生产中可快速生长和产酸,使肉馅体系pH迅速降低,产酸速度和最终pH值可通过葡萄糖添加量来控制(如图1~4),适合的添加范围为:0.5~1g/kg。
本发明提供的发酵剂为直投式冻干粉发酵剂,其具有较高活性,用于肉制品生产,产酸较快、质量稳定、使用方便,可节约肉制品生产成本。
本发明提供的发酵剂制备方法,优化了菌株培养基和冻干保护剂配方;增加了抗逆(抗热、抗冻)性诱导培养过程,菌株经过抗逆诱导培养后抗逆性得到增强,从而增强了菌株的活力;优化了菌体培养工艺和冻干工艺,提高冻干粉中菌株活性的同时大大降低了发酵剂的生产成本。
附图说明
图1为30℃下,1-戊糖乳杆菌GMCC No.2313、2-植物乳杆菌、3-乳酸片球菌GMCC No.2312、4-清酒乳杆菌的生长曲线。
图2为40℃下,1-戊糖乳杆菌GMCC No.2313、2-植物乳杆菌、3-乳酸片球菌GMCC No.2312、4-清酒乳杆菌的生长曲线。
图3为30℃下,1-戊糖乳杆菌GMCC No.2313、2-植物乳杆菌、3-乳酸片球菌GMCC No.2312、4-清酒乳杆菌的产酸曲线。
图4为戊糖乳杆菌GMCC No.2313干粉发酵剂在不同葡萄糖含量肉馅体系产酸曲线。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本发明发酵剂的制备方法,其步骤如下:
1)菌体培养
将戊糖乳杆菌GMCC No.2313种子液按1%的接种量接种到改良MRS培养基中进行分批培养,30℃、转速300r/min培养10h;再将温度调至40℃、转速300r/min继续培养3h,该40℃高温培养过程可诱导菌体抗热能力;上述培养过程中控制pH 6.5;
其中,上述MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖22g、蛋白胨4g、牛肉膏6g、酵母浸膏5g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.4g、硫酸锰0.1g、吐温1ml,余量为水,pH6.5。
2)收集菌体
将上述菌体培养得到的培养液于10℃、3500rmp条件下离心8min收集菌体,该10℃低温离心过程可诱导菌体抗冻能力,用0.9%NaCl无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作;
3)冷冻干燥
将辐照过的冻干保护剂加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于DURA箱体隔板式冷冻干燥机(日本株式会社)中-35℃预冻2小时(温度传感器放置到样品托盘底部),油温调至20℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-80℃,开启真空泵后隔板温度调至20℃;当被干燥的样品温度升至7℃即可收获样品;
其中,以质量百分比计上述冻干保护剂包括:脱脂乳4%、海藻糖2%、硫酸锰0.2%、蔗糖0.3%、异Vc钠0.1%,余量为水。
实施例2
本发明发酵剂的制备方法,其步骤如下:
1)菌体培养
将戊糖乳杆菌GMCC No.2313种子液按照0.5%的接种量接种到改良MRS培养基中进行分批培养;培养基初始pH6.5,此后控制pH7.0,转速250r/min;培养阶段1的温度为32℃,培养时间11h;培养阶段2的温度为35℃,培养时间4h;
其中,上述MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖24g、蛋白胨3g、牛肉膏8g、酵母浸膏7g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.5g、硫酸锰0.2g、吐温1ml,余量为水,pH6.5。
2)收集菌体
将上述菌体培养得到的培养液于10℃、3500rmp条件下离心10min收集菌体,用0.9%NaCl无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作;
3)冷冻干燥
将辐照过的冻干保护剂加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于DURA箱体隔板式冷冻干燥机(日本株式会社)中-30℃预冻4小时,油温调至25℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-82℃,开启真空泵后隔板温度调至25℃;当被干燥的样品温度升至8℃即可收获样品;
其中,以质量百分比计上述冻干保护剂包括:脱脂乳3%、海藻糖1%、硫酸锰0.3%、蔗糖0.25%、异Vc钠0.2%,余量为水。
实施例3
本发明发酵剂的制备方法,其步骤如下:
1)菌体培养
将戊糖乳杆菌GMCC No.2313种子液按照0.1%的接种量接种到改良MRS培养基中分批培养;培养基初始pH7.0,此后控制pH7.0,转速200r/min;培养阶段1的温度为33℃,培养时间12h;培养阶段2的温度为38℃,培养时间2h;
其中,上述MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖20g、蛋白胨2g、牛肉膏4g、酵母浸膏3g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.6g、硫酸锰0.3g、吐温1ml,余量为水,pH6.5。
2)收集菌体
将上述菌体培养得到的培养液于8℃、4000rmp条件下离心12min收集菌体,用0.9%NaCl无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作;
3)冷冻干燥
将辐照过的冻干保护剂加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于DURA箱体隔板式冷冻干燥机(日本株式会社)中-25℃预冻6小时,油温调至30℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-85℃,开启真空泵后隔板温度调至30℃;当被干燥的样品温度升至10℃即可收获样品。
其中,以质量百分比计上述冻干保护剂包括:脱脂乳2%、海藻糖3%、硫酸锰0.4%、蔗糖0.3%、异Vc钠0.3%,余量为水。
上述实施例制得的发酵剂,其中的菌株经过抗逆诱导培养后抗逆性得到增强,从而增强了菌株的活力;经检测其活菌数可达1011CFU/g,所述发酵剂产酸速度快,其用于发酵香肠的接种量<0.5g/kg,15小时内香肠pH下降到5.3以下;4℃条件下6个月后其活菌数在90%以上,具有较长的保质期。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种直投式发酵剂,包括戊糖乳杆菌(Lactobacillus Pentosus)CGMCC No.2313和冻干保护剂; 
其中,所述的冻干保护剂由以下成分组成:脱脂乳2~4wt%、海藻糖2~3wt%、硫酸锰0.2~0.4wt%、蔗糖0.2~0.3wt%和异Vc钠0.1~0.3wt%,余量为水; 
所述的戊糖乳杆菌的活菌数为109~1012CFU/g,其由以下方法制备: 
包括如下步骤: 
1)菌体培养 
将所述的戊糖乳杆菌种子液先按0.1~1%的接种量接种到改良MRS培养基中进行分批培养,30~35℃、200~300r/min培养10~12h;再将温度调整至39~45℃、200~300r/min继续培养2~4h;上述培养过程中控制pH6.5~7.0; 
其中,所述改良MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖20~24g、蛋白胨2~4g、牛肉膏4~8g、酵母浸膏3~7g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.4~0.6g、硫酸锰0.1~0.3g、吐温1ml,余量为水,pH6.5~7.0; 
2)收集菌体 
将上述菌体培养得到的培养液于5~10℃、3500~4000rmp条件下离心8~12min收集菌体,用无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作; 
3)冷冻干燥 
将辐照过的冻干保护剂加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于-25~-35℃预冻2~6小时,油温调至20~30℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-80~-85℃,开启真空泵后隔板温度调至20~30℃;当被干燥的样品温度升至7~10 ℃即可收获冻干粉发酵剂样品。 
2.根据权利要求1所述的直投式发酵剂,其特征在于,含有所述的戊糖乳杆菌的活菌数为1010~1011CFU/g。 
3.权利要求1或2所述的直投式发酵剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: 
1)菌体培养 
将所述的戊糖乳杆菌种子液先按0.1~1%的接种量接种到改良MRS培养基中进行分批培养,30~35℃、200~300r/min培养10~12h;再将温度调整至39~45℃、200~300r/min继续培养2~4h;上述培养过程中控制pH6.5~7.0; 
其中,所述改良MRS培养基的配比为,1升培养基中含有:葡萄糖20~24g、蛋白胨2~4g、牛肉膏4~8g、酵母浸膏3~7g、磷酸氢二钾2g、柠檬酸氢二铵2g、乙酸钠2g、硫酸镁0.4~0.6g、硫酸锰0.1~0.3g、吐温1ml,余量为水,pH6.5~7.0; 
2)收集菌体 
将上述菌体培养得到的培养液于5~10℃、3500~4000rmp条件下离心8~12min收集菌体,用无菌生理盐水清洗一次,重复上述离心操作; 
3)冷冻干燥 
将辐照过的冻干保护剂加入到上述收集所得菌体中,其中菌体量和冻干保护剂的比例为1012个/g保护剂固形物,于-25~-35℃预冻2~6小时,油温调至20~30℃开启真空泵冷冻干燥,冷阱温度-80~-85℃,开启真空泵后隔板温度调至20~30℃;当被干燥的样品温度升至7~10℃即可收获冻干粉发酵剂样品。 
4.权利要求1或2所述的直投式发酵剂在肉制品发酵生产中的应用。 
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述发酵肉制品 为发酵香肠,所述戊糖乳杆菌 CGMCC No.2313在该发酵香肠中的用量为106~107CFU/g。 
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,在所述发酵香肠中戊糖乳杆菌的用量为107CFU/g,并添加0.8~1wt%的糖,30℃发酵。 
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