CN102885240A - 微生物发酵剂的微波干燥方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于微生物发酵剂制备技术领域，具体涉及微生物发酵剂的微波干燥方法。本发明的步骤是：1)将保藏的菌种接种到斜面培养基上进行活化，再次将活化后的菌种接种到斜面培养基上，连续三次获得活化的菌种；2)将活化的菌种接种到液体培养基中，培养24～48h，得到菌种的扩大培养液；3)将前步的扩大培养液膜过滤或离心浓缩，收集菌泥，4)向菌泥中添加保护剂和填充剂，得到含水量为13％～35％的含菌混合物；5)用造粒机对含菌混合物进行造粒，得粒状含菌物；6)用剂量为0.3～3kW/kg的微波处理粒状含菌物2～60min，得到微生物固态发酵剂。与现有技术相比，本发明干燥时间短，能耗小；干燥过程中温度低，有利于保持微生物的活性和提高发酵剂的质量。

Description

微生物发酵剂的微波干燥方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，与食品微生物发酵剂的干制技术领域有关，本发明具体涉及一种微生物发酵剂的微波干燥方法。

背景技术

微生物在人类的饮食中发挥着重要的作用，大部分食品优良的风味和功能性成分都是在微生物的发酵作用下形成的，如馒头、面包、酸奶、腊鱼、腊肉、泡菜等食品。这类发酵制品传统的制作方式是通过自然发酵，但是自然发酵的生产周期长，效率低，生产过程难以控制，现在部分发酵制品的生产已经逐步被接种微生物发酵剂所替代(谭汝成等.接种植物乳杆菌和戊糖片球菌发酵对鱼鲊制品品质的影响[J].食品科学，2007，28(2)：269-272)。

微生物发酵剂一般是从传统发酵工艺过程中筛选优良的菌种，经过进一步改良后，再经扩大培养、浓缩、填充、干燥等工艺制作而成(刘晓翠.米发糕发酵剂及复配粉的研发[D].武汉，华中农业大学图书馆，2008)。微生物发酵剂的干燥方法主要有冷冻干燥、热风干燥、喷雾干燥等。由于热风干燥时间较长，喷雾干燥的温度较高，这两种干燥方式都容易使菌种失活，同时发酵剂易结块，不易于菌种的保存(江萍等.热风喷雾干燥法生产乳酸菌粉的研究[J].食品工业，1996(5)：36-38)。冷冻干燥可以较好的保持菌种的活性，但需要加入抗冻剂，且干燥时间长，能耗较大，生产成本较高(张英华等.乳酸菌冷冻干燥技术的研究进展[J].东北农业大学学报，2005，36(6)：799-803)。

微波具有一定的穿透性，加热速度快。低剂量的微波还具有较明显非热效应(亦称生物效应)，能够改变微生物的细胞膜通透性、代谢情况以及繁殖时间(胡坚.寄生霉菌的微波效应研究[D].武汉，华中农业大学图书馆，2009)。采用较低温度的微波条件不仅可以降低物料的水分含量，起到干燥作用，同时还可以促进生物体的代谢和生长，且对食品的营养成分影响不大。目前，微关于微生物发酵剂的微波干燥方法的还曾未见有报道。

发明内容

本发明为了提高微生物发酵剂的干燥效率及发酵剂的品质，提出了一种微生物发酵剂的微波干燥方法。

本发明的具体方案如下：

一种微生物发酵剂的微波干燥方法，包括以下步骤：

(1)菌种的活化：将保藏的菌种接种到微生物生长的斜面培养基上，在37℃下培养24～48h，再将该活化后的菌种接种到上述斜面培养基上，连续进行三次活化培养得到活化的菌种；

(2)扩大培养：将步骤(1)中活化的菌种接种到液体培养基中，培养24～48h，得到微生物菌种的扩大培养液，微生物含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g。

(3)菌体浓缩：将步骤(2)中的扩大培养液进行膜过滤或以4000r/min的转速离心浓缩20min，弃掉滤液，得到菌泥，菌泥中微生物含量为1×10⁸～1×10¹⁰cfu/g。

(4)配料混合：向步骤(3)中的菌泥中添加保护剂和填充剂，得到含水量在13％～35％的含菌混合物，混合物中微生物的含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g；

(5)造粒成型：将步骤(4)中得到的含菌混合物通过造粒机(SET-60-双螺杆挤出造粒机，山东淄博威镭造粒机械有限公司)进行造粒成型，得到粒状含菌物，粒状含菌物中微生物的含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g；

(6)微波干燥：将步骤(5)中得到的粒状含菌物进行微波干燥，得到微生物固态发酵剂，发酵剂中微生物的含量为1×10⁶～1×10⁹cfu/g；

其中：

步骤(1)的斜面培养基成分如下：

MRS固体培养基：蛋白胨10g，酵母浸膏5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，牛肉膏10g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K₂HSO₄2g，MgSO₄·7H2O 0.58g，MnSO₄·4H2O 0.58g，琼脂粉12g，用蒸馏水补充至1000mL，用于乳酸菌的培养；PDA固体培养基：马铃薯(300g)加500mL蒸馏水煮沸30min后取其滤液，葡萄糖20g，琼脂粉12g，补充蒸馏水至1000mL，用于酵母菌的培养；

NA固体培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂粉12g，用蒸馏水补充至1000mL，用于葡萄球菌的培养；

步骤(2)的液体培养基成分如下：

MRS液体培养基：蛋白胨10g，酵母浸膏5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，牛肉膏10g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K₂HSO₄2g，MgSO₄·7H2O 0.58g，MnSO₄·4H2O 0.58g，用蒸馏水补充至1000mL，用于乳酸菌的培养；

PDA固体培养基：马铃薯(300g)加500mL蒸馏水煮沸30min后取其滤液，葡萄糖20g，用蒸馏水补充至1000mL，用于酵母菌的培养；NA固体培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，用蒸馏水补充至1000mL，用于葡萄球菌的培养；

步骤(4)的保护剂成分如下：每1000g菌泥添加蔗糖10g，甘油1.5g，脱脂乳10g和海藻酸钠10g；

步骤(4)的填充剂成分如下：每1000g菌泥添淀粉10g和麦芽糊精10g；

步骤(6)所述的微波条件是：采用脉冲微波或间歇微波，微波剂量为0.3～3kW/kg，总处理时间为2～60min，其中微波时间占总处理时间的30～70％，使干燥结束时发酵剂的温度至70℃以下，水分含量至15％或以下。

作为优选方案之一，本发明的微波干燥的条件可以是：微波剂量为0.5～2kW/kg，微波处理时间为10～50min。

作为优选方案之二，本发明的微波干燥的条件可以是：微波剂量为1～1.5kW/kg，微波处理时间为30～40min。

其中本发明所述的步骤(4)中的菌泥包含一种或多种微生物菌体，例如酵母菌或乳酸菌或葡萄球菌其中一种或其组合。

本发明克服了目前微生物发酵剂干燥方法上存在缺陷，具有干燥时间短，能耗小；干燥过程中温度低，有利于保持微生物的活性和提高发酵剂的质量。

附图说明

图1：本发明技术流程图。

图2：不同干燥方式对发酵剂中微生物含量的影响。

图3：不同干燥方式制备的发酵剂对米浆发酵速度的影响。

具体实施方式

下面结合实例，详细的说明本发明的方法和效果，但本发明不限于以下实施例。

实施例1 酵母菌发酵剂的微波干燥方法举例

将分离自米发糕传统制作工艺中的卡斯特酒香酵母为本申请人分离鉴定(菌株编号为ZSM-001，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M207150，参见中国公开说明书公开号：CN101173223A，，公开日：2008年05月07日)，用PDA斜面培养基活化培养三代，然后转接到三角瓶PDA液体培养基中，在37℃下恒温摇床扩大培养48h后，4000r/min离心浓缩20min，收集菌泥。向1000g菌泥中添加米粉20g、蔗糖10g、脱脂乳10g、海藻酸钠10g制成水分含量为25％左右的含菌混合物。配料混合搅拌均匀后，采用造粒机(SET-60-双螺杆挤出造粒机，山东淄博威镭造粒机械有限公司生产)造粒，形成粒状含菌物。最后采用微波炉(PLC控制智能微波炉，江苏省南京本和微波科技开发有限公司生产)进行干燥，采用间歇微波干燥，微波剂量为1kW/kg，微波处理总时间为30min，间歇微波的总工作量为50％(工作3min，停止3min，反复5次)，干燥结束时发酵剂的温度为40～45℃，水分含量在10％左右。

采用平板计数法(PDA培养基)，检测干燥前和干燥后发酵剂中酵母菌的活菌数，干燥前酵母菌的活菌数为1×10⁷cfu/g，干燥后为7.6×10⁶cfu/g，存活率为76％。

利用上述获得的菌剂，采用传统方法制作米发糕与接种干燥后的发酵剂制作米发糕，两种方式的制作工艺和品质评价方法参照刘晓翠的方法进行(刘晓翠.米发糕发酵剂及复配粉的研发[D].武汉，华中农业大学图书馆，2008，http://epub.cnki.net/grid2008/detail.aspx？QueryID＝10&CurRec＝12008)。采用干燥后的发酵剂制作的米发糕的感官评分为：形态8、色泽7.5、香气8.5、口感8、滋味8、综合评分8。用传统方法制作米发糕的感官评分为形态7.5、色泽7.5、香气8.5、口感8.5、滋味8.5、综合评分8.1。两种方式制作的米发糕，感官品质相近，具有酸甜适宜、黏弹适度、发酵香气自然的品质。

实施例2 酵母菌和乳酸菌混合发酵剂的微波干燥方法举例

将本申请分离筛选的植物乳杆菌(菌株编号为ZSM-002，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏号为CCTCC NO：M209127，见中国发明专利申请公开说明书，公开号为CN101691551A，公开日为2010年04月07日)和卡斯特酒香酵母ZSM-001(来源同上)，分别用MRS和PDA斜面培养基活化培养三代，然后分别转接到三角瓶MRS和PDA液体培养基中，在37℃下恒温摇床扩大培养48h后，4000r/min离心浓缩20min，收集菌泥。取卡斯特酒香酵母菌ZSM-001菌泥900g，植物乳杆菌ZSM-002菌泥100g，两种菌泥混匀后，向1000g菌泥中添加米粉20g、蔗糖10g、脱脂乳10g、海藻酸钠10g制成水分含量为25％左右的含菌混合物。配料混合搅拌均匀后，采用造粒机(SET-60-双螺杆挤出造粒机，山东淄博威镭造粒机械有限公司)造粒，形成粒状含菌物，最后采用微波炉(PLC控制智能微波炉，江苏省南京本和微波科技开发有限公司)进行干燥，采用间歇微波干燥，微波剂量为1kW/kg，微波处理总时间为30min，间歇微波的总工作量为50％(工作3min，停止3min，反复5次)，干燥结束时发酵剂的温度为40～45℃，水分含量在10％左右。

采用平板计数法(MRS和PDA培养基)，检测干燥前和干燥后发酵剂中乳酸菌和酵母菌的活菌数。干燥前乳酸菌的活菌数为8.9×10⁷cfu/g，干燥后为8×10⁷cfu/g，存活率为90％；干燥前酵母菌的活菌数为7.8×10⁶cfu/g，干燥后为6.3×10⁶cfu/g，存活率为80％。

按照实施例1的方法制作米发糕，采用干燥后的发酵剂制作的米发糕的感官评分为形态8、色泽7.5、香气8.5、口感8、滋味8、综合评分8。

实施例3 乳酸菌和葡萄球菌发酵剂的微波干燥方法举例

本实施例用的戊糖片球菌(菌株编号：CICC 22227，购自北京北纳创联生物技术研究院)和木糖葡萄球菌(菌株编号：CICC 10145，购自北京北纳创联生物技术研究院)分别用MRS和NA斜面培养基活化培养三代，然后分别转接到三角瓶液体MRS和三角瓶液体NA培养基中，在37℃下恒温摇床扩大培养48h后，4000r/min离心浓缩20min，收集菌泥。取戊糖片球菌菌泥500g，木糖葡萄球菌菌泥500g，混合均匀后，向1000g菌泥中添加蛋白胨20g、白糖10g、脱脂奶粉10g和乳糖10g，制成水分含量为28％左右的含菌混合物。混合后采用造粒机(SET-60-双螺杆挤出造粒机，山东淄博威镭造粒机械有限公司)造粒，形成粒状含菌物。最后采用微波炉(PLC控制智能微波炉，江苏省南京本和微波科技开发有限公司)进行干燥，采用间歇微波干燥，间歇微波的总工作量为50％(工作3min，停止3min，反复5次)，干燥结束时发酵剂的温度为35～40℃，水分含量在10％左右。

采用平板计数法(MRS和NA培养基)，检测干燥前和干燥后发酵剂中戊糖片球菌和木糖葡萄球菌的活菌数，干燥前戊糖片球菌的活菌数为8.7×10⁷cfu/g，干燥后为7.7×10⁷cfu/g，存活率为88％；干燥木糖葡萄球菌的活菌数为1×10⁸cfu/g，干燥后为8.6×10⁷cfu/g，存活率为86％。

分别采用传统方法和接种干燥后的混合发酵剂制作腊鱼，两种方式的制作工艺和品质评价方法参照曾令彬的方法进行(曾令彬.腊鱼加工过程中微生物菌群、理化特性及挥发性成分的研究[D].武汉，华中农业大学图书馆，2008，http://epub.cnki.net/grid2008/detail.aspx？QueryID＝13&CurRec＝1)。按照传统工艺制作的腊鱼感官评分为：形态7.5、色泽8、香气9、口感8、滋味8、综合评分8.1；接种干燥的后的混合发酵剂作的腊鱼的感官评分为：形态7.5、色泽7.5、香气9、口感8、滋味9、综合评分8.2。两种方式制作的腊鱼都具有良好的形态、香气和滋味等，品质相近。

实施例4 微波干燥工艺举例

以酵母菌发酵剂的微波干燥为例。按照实施例1中的方法完成酵母菌发酵剂的微波干燥工艺，仅改变微波剂量和时间，比较不同微波剂量和时间对酵母菌发酵剂的影响，结果见表1。

表1 不同微波干燥剂量和时间对酵母菌含量的影响

实施例5 不同干燥方式举例

采用喷雾干燥、冷冻干燥、热风干燥(37℃)和微波干燥(按照实施例2的工艺进行)四种干燥方式制成水分含量相同的乳酸菌和酵母菌的混合发酵剂。采用平板计数法(MRS和PDA培养基)获得不同干燥方式下乳酸菌和酵母菌的含量，结果见图1。结果显示，微波干燥与冷冻干燥在发酵剂的活菌保存率方面具有相同的效果。

用四种方式干燥得到的发酵剂制作米发糕，米浆的发酵速度见图2(用发酵米浆的体积膨胀率表示发酵速度)。结果显示，微波干燥制成的发酵剂对米浆的发酵速度高于喷雾干燥和热风干燥，与冷冻干燥接近。

用四种方式干燥得到的发酵剂制作米发糕，米发糕的感官品质见表2。结果显示，微波干燥制成的发酵剂和冷冻干燥制成的发酵剂所制成的米发糕的感官品质接近，都优于喷雾干燥和热风干燥。

表2 采用不同干燥方式制备的发酵剂所制作的米发糕的感官品质

Claims (4)

1.一种微生物发酵剂的微波干燥方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)菌种的活化：将保藏的菌种接种到微生物生长的斜面培养基上，在37℃下培养24～48h，再次将该活化后的菌种接种到斜面培养基上，连续进行三次活化培养得到活化的菌种；

(2)扩大培养：将步骤(1)中活化的菌种接种到液体培养基中，培养24～48h，得到微生物菌种的扩大培养液，微生物的含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g；

(3)菌体浓缩：将步骤(2)中的扩大培养液用膜过滤或以4000r/min的转速离心浓缩20min，弃掉滤液，得到菌泥，菌泥中微生物含量为1×10⁸～1×10¹⁰cfu/g；

(4)配料混合：向步骤(3)的菌泥中添加保护剂和填充剂，得到含水量为13～35％的含菌混合物，含菌混合物中微生物的含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g；

(5)造粒成型：将步骤(4)的含菌混合物用造粒机造粒成型，得到粒状含菌物，粒状含菌物中微生物的含量为1×10⁷～1×10⁹cfu/g；

(6)微波干燥：将步骤(5)中得到的粒状含菌物进行微波干燥，得到微生物固态发酵剂，发酵剂中微生物的含量为1×10⁶～1×10⁹cfu/g；

其中：

步骤(1)所述的斜面培养基包括MRS固体培养基和MRS液体培养基，PDA固体培养基，NA固体培养基，成分如下：

MRS固体培养基：蛋白胨10g，酵母浸膏5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，牛肉膏10g，吐温801mL，乙酸钠5g，K₂HSO₄2g，MgSO₄·7H2O 0.58g，MnSO₄·4H2O 0.58g，琼脂粉12g，用蒸馏水补充至1000mL，用于乳酸菌的培养；

PDA固体培养基：马铃薯300g加蒸馏水500mL煮沸30min后取其滤液，葡萄糖20g，琼脂粉12g，用蒸馏水补充至1000mL，用于酵母菌的培养；

NA固体培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，琼脂粉12g，用蒸馏水补充至1000mL，用于葡萄球菌的培养；

步骤(2)的液体培养基成分如下：

MRS液体培养基：蛋白胨10g，酵母浸膏5g，柠檬酸二胺2g，葡萄糖20g，牛肉膏10g，吐温80 1mL，乙酸钠5g，K₂HSO₄2g，MgSO₄·7H2O 0.58g，MnSO₄·4H2O 0.58g，用蒸馏水补充至1000mL，用于乳酸菌的培养；

PDA固体培养基：马铃薯(300g)加500mL蒸馏水煮沸30min后取其滤液，葡萄糖20g，用蒸馏水补充至1000mL，用于酵母菌的培养；

NA固体培养基：牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl 5g，用蒸馏水补充至1000mL，用于葡萄球菌的培养；

步骤(4)的保护剂成分如下：每1000g菌泥添加蔗糖10g，甘油1.5g，脱脂乳10g和海藻酸钠10g；

步骤(4)的填充剂成分如下：每1000g菌泥添加淀粉10g和麦芽糊精10g；

步骤(6)所述的微波条件是：采用脉冲微波或间歇微波，微波剂量为0.3～3kW/kg，总处理时间为2～60min，其中微波时间占总处理时间的30～70％，使干燥结束时发酵剂的温度至70℃以下，水分含量至15％或以下。

2.根据权利要求1所述的一种微生物发酵剂的微波干燥方法，其特征在于，微波干燥的条件是：微波剂量为0.5～2kW/kg，微波处理时间为10～50min。

3.根据权利要求1所述的一种微生物发酵剂的微波干燥方法，其特征在于，微波干燥的条件是：微波剂量为1～1.5kW/kg，微波处理时间为30～40min。

4.根据权利要求1所述的一种微生物发酵剂的微波干燥方法，其特征在于，所述的微生物菌体包括酵母菌或乳酸菌或葡萄球菌。

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