直投式乳酸菌发酵剂标准化方法及其应用
技术领域
本发明涉及食品微生物应用及食品制造技术领域,特别是涉及一种直投式乳酸菌发酵剂标准化方法及其应用。
背景技术
凡是能从葡萄糖或乳糖的发酵过程中产生乳酸的细菌统称为乳酸菌。这是一群相当庞杂的细菌,目前至少可分为18个属,共有200多种。除极少数外,其中绝大部分都是人体内必不可少的且具有重要生理功能的菌群,其广泛存在于人体的肠道中。目前已被国内外生物学家所证实,肠内乳酸菌与健康长寿有着非常密切的关系。乳酸菌发酵剂是一种含有高浓度乳酸菌的产品,通过乳酸菌的生长代谢作用,利用基料中的碳源和氮源,生成乳酸,同时产生其它代谢产物,完成乳酸菌发酵的过程。乳酸菌发酵剂在发酵食品的工业化生产中起着不可替代的作用,其发酵特性直接影响发酵食品的风味品质。
传统商业发酵剂所含菌量少,不能直接用于生产,需经过母发酵剂、中间发酵剂、生产发酵剂的扩大繁殖才能用于生产乳制品。传统发酵剂用量大,制作过程繁杂,质量不易控制,容易污染杂菌和噬菌体,菌种比例随着传代数的增加而改变,导致发酵酸奶等产品质量不稳定和口感差,阻碍了发酵酸奶制品的发展。因而发展出直投式发酵剂。直投式发酵剂是指不需要经过活化、扩增而直接应用于生产的一类新型发酵剂,主要特点是活菌含量高、保质期长、接种量少、使得每批发酵产品质量稳定,也防止了菌种的退化和污染,大大提高了发酵酸奶制品工业的劳动生产率和产品质量。
不同发酵特性的直投式乳酸菌发酵剂一般由不同特点的单菌株复合而成。而菌株、菌种的性能值直接决定了发酵食品的稠厚度、粘丝性、凝胶强度及香气物质等特点。以酸奶为例,目前酸奶已成为我国的第一大发酵食品,对乳酸菌发酵剂的需求量和质量要求逐年增加。当前市场上的乳酸菌发酵剂以直投式乳酸菌发酵剂为主,其经过高度浓缩,冷冻干燥或深度冷冻处理,活菌数一般达到109~1012CFU/g,无需进行活化扩培,可直接加入生牛乳中进行发酵,使用简单、方便、安全、易操作。
由于直投式乳酸菌发酵剂技术门槛较高,加之我国直投式发酵剂研究起步较晚,仅有十余年历史,国内市场基本为外国企业所垄断。因此,开发符合国人健康需求、性能值优良且稳定的标准化乳酸菌发酵剂成为亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的是提出一种直投式乳酸菌发酵剂活力标准化方法,可应用于直投式乳酸菌发酵剂的产品开发,生产控制,品质控制等,该方法也适用于采用分批发酵技术,应用于发酵食品中的质量标准化。是一种既能符合生产实际情况又能保证产品发酵特性稳定的解决方案,解决乳酸菌发酵领域长期存在的不同批次产品发酵特性差异较大的问题。为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种直投式乳酸菌发酵剂标准化方法,包括下述步骤,
S1,定义活力标准:一定量标准品菌种接种到发酵基料中,以发酵后制得一定酸度或pH值的标准活力品作为活力标准。例如,一定量的牛乳接种标准样品,在发酵温度43±1℃,发酵时间5小时条件下,滴定酸度达到70°T为标准活力,活力单位为U,规定发酵1L牛乳,活力为1U。
S2,确定标准样品:从标准活力品筛选出标准样品。
S3,制定菌种活力初步标准,以样品接种发酵,之后通过获得的活菌数、稳定性、产酸速度、产粘性能值、产香性能值中的一种或几种来制定活力初步标准。
S4,制定菌种最终活力标准,以具有初步标准的产品接种发酵,之后通过产酸速度、产粘性能值、产香性能值、后酸中的一种或几种来制定最终活力标准。
本发明进一步地,步骤S3中,若为单菌株样品,先用国标方法对样品活菌数计数,多组样品在不同温度和时长条件下保存后再分别计数活菌数,根据计数结果确定稳定性,稳定性合格,选择某一温度和时长条件下的计数结果,样品活力初步标准=单菌株样品×初步标准系数,其中,初步标准系数=标准样品活菌数/待标准样品活菌数。
步骤S3中,若为复合菌株样品,多组样品分别按活力梯度进行接种发酵,测定其产酸速度,根据其产酸速度,制作产酸曲线,通过曲线获得样品活力初步标准。所述复合菌株标准样品可优选0.5U/L、1U/L、1.5U/L、2U/L等梯度进行接种发酵。
本发明更进一步地,所述多组样品温度和时长条件包括-18℃、4℃、25℃条件下保存1周、1个月、3个月,选择-18℃条件下,1个月的计数结果。
本发明更进一步地,步骤S4中,若为单菌株标准样品,根据初步标准的产品,按活力梯度进行接种发酵,测定产酸速度,根据其产酸速度,制作产酸曲线,通过曲线获得二次标准,再根据二次标准的产品,按活力梯度进行接种发酵,测定粘度和芳香物质含量,制作粘度和芳香物质曲线,通过曲线获得单菌株最终活力标准。单菌株标准样品时,初步标准的产品可优选0.5U/L、1U/L、1.5U/L、2U/L梯度进行接种发酵。二次标准的产品可优选0.9U/L、1U/L、1.1U/L梯度进行接种发酵。
步骤S4中,若为复合菌株标准样品,按活力梯度进行接种发酵,测定粘度和芳香物质含量,如粘度和芳香物质成正比,则制作粘度和芳香物质曲线,通过曲线获得二次标准;如粘度和芳香物质不成正比,则通过单菌株测试曲线,对产生粘度和芳香物质的主要菌株量进行微调,获得弥补粘度和芳香物质所需的调整量,获得复合菌种最终活力标准。二次标准的产品可优选0.9U/L、1U/L、1.1U/L梯度进行接种发酵。
本发明进一步地,步骤S1,标准活力品,发酵1L牛乳,酸度达到70±2°T,活力标准为1U。
本发明进一步地,步骤S2,若是单株菌标准活力品,根据单株菌自身发酵特性,选出与分离纯化的单菌株发酵特性差异不超过10%的产品作为标准样品,所述单株菌自身发酵特性包括滴定酸度值、pH值、产粘性能值、产香性能值、后酸性能值;若是复合菌种标准活力品,根据复合菌种自身发酵特性,选出与产品开发时确定的复合菌种发酵特性差异不超过10%的产品作为标准样品,所述复合菌种发酵特性包括滴定酸度值、pH值、产粘性能值、产香性能值、后酸性能值。
本发明进一步地,步骤S4后还有活力标准化验证步骤,若是单菌株最终活力标准产品时,测定产酸速度、产粘和产香性能,如符合要求,则完成单菌株标准化;如不符合要求,则重复S1-S4步骤直至通过活力标准化验证。若是复合菌株最终活力标准产品时,测定其产酸速度、产粘、产香性能和后酸,如符合要求,则完成复合菌种标准化;如不符合要求,则重复S1-S4步骤直至通过活力标准化验证。
本发明进一步地,所述产酸速度是通过滴定酸度、pH值来测定。
此外本发明直投式乳酸菌发酵剂标准化方法可应用在产品开发、生产控制、品质控制、分批发酵技术中。
借由上述方案,本发明至少具有以下优点:本发明方法可对直投式乳酸菌发酵剂产品的质量控制起到规范作用,确保不同生产批次的直投式乳酸菌发酵剂产品发酵性能良好,发酵特性稳定,适应性强,保证发酵的产品均一,具有稳定的状态、口感、粘度和风味。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是嗜热链球菌-01产酸曲线图;
图2是嗜热链球菌-01产粘、产香曲线图;
图3是发酵乳菌种-01产酸曲线图;
图4是发酵乳菌种-01产粘、产香曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进一步说明,下述实施例是说明性的,不是限定性的,不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。制备本发明所使用的各类原料及设备均符合食品安全相关的法律及质量标准,均可通过市场购买获得。
【实施例一】在单菌株活力标准化中的应用
将嗜热链球菌-01单菌株接种到1L牛乳中,在发酵温度43±1℃,发酵时间5小时条件下,滴定酸度达到70°T为标准活力1U。
选出符合嗜热链球菌-01自身发酵特性和性能的一批次,作为标准样品。根据嗜热链球菌-01发酵特性,选出与分离纯化的嗜热链球菌-01单菌株发酵特性差异不超过10%的产品作为标准样品,具体需测定滴定酸度值、pH值、产粘性能值、产香性能值、后酸性能值,其差异性均与分离纯化的嗜热链球菌-01单菌株不超过10%,则符合标准样品要求。
首先,采用国标方法对嗜热链球菌-01进行计数,再分别在-18℃、4℃、25℃下保存1周、1个月、3个月,并分别采用国标方法进行计数,根据多次计数结果,确定其稳定性;然后根据-18℃条件下的计数结果,加权换算成标准样品的活菌数水平,获得初步标准化结果。样品活力初步标准=单菌株样品×初步标准系数,而初步标准系数=标准样品活菌数/待标准样品活菌数。
其次根据初步标准化结果,进行产酸速度测试,分别按0.5U/L、1U/L、1.5U/L、2U/L等梯度进行接种发酵,测定其滴定酸度或pH值,根据其产酸速度,加权换算成标准样品的活力水平,如制作产酸曲线,通过曲线获得二次标准,获得第二次标准化结果。
如图1所示,新批次嗜热链球菌-01产酸曲线图。根据产酸曲线,新批次接种1.8U达到70°T,则二次标准化结果为:新批次嗜热链球菌-01需1.8U=1U标准活力。
再次根据第二次标准化结果,进行产粘、产香性能测试,分别按0.9U/L、1U/L、1.1U/L等梯度进行接种发酵,测定其粘度和芳香物质含量,制作粘度和芳香物质曲线,通过曲线获得单菌株最终活力标准。
如图2所示,为新批次嗜热链球菌-01产粘、产香曲线图。取产粘2700mPa·s,产香8ppm为标准值,则根据产粘曲线需0.945U,根据产香曲线为1U,取平均值为0.9725U,则最终标准化结果为:新批次嗜热链球菌-01在二次标准化基础上需0.9725U=1U标准活力。
根据单菌株标准化结果,进行发酵特性的复测验证,测定其产酸速度、产粘、产香性能,如符合要求,则完成单菌株标准化,如不符合要求,则需重复单菌株标准化步骤,直至通过复测验证。
【实施例二】在复合菌种活力标准化中的应用
将发酵乳菌种-01(含嗜热链球菌-01、保加利亚乳杆菌-01)接种到1L牛乳中,在发酵温度43±1℃,发酵时间5小时条件下,滴定酸度达到70°T为标准活力1U。
以开发发酵乳菌种-01定型时的样品,作为标准样品。取产粘3150mPa·s,产香28ppm为标准值。首先,进行产酸速度测试,分别按0.5U/L、1U/L、1.5U/L、2U/L等梯度进行接种发酵,测定其滴定酸度或pH值,根据其产酸速度,根据其产酸速度,制作产酸曲线,通过曲线获得样品活力初步标准。
如图3所示,为发酵乳菌种-01产酸曲线图。根据产酸曲线,新批次接种1.3U达到70°T,则初步标准化结果为:发酵乳菌种-01需1.3U=1U标准活力。
其次根据初步标准化结果,进行产粘、产香性能测试,分别按0.9U/L、1U/L、1.1U/L等梯度进行接种发酵,测定粘度和芳香物质含量,如粘度和芳香物质成正比,则制作粘度和芳香物质曲线,通过曲线获得二次标准;如粘度和芳香物质不成正比,通过单菌株测试曲线,获得弥补粘度和芳香物质所需的调整量,对产生粘度和芳香物质的主要菌株量进行微调,获得复合菌种标准化结果。
如图4所示,为发酵乳菌种-01产粘、产香曲线图。则根据产粘曲线需1U,根据产香曲线0.975U,取平均值为0.9875U,则最终标准化结果为:发酵乳菌种-01在初步标准化基础上需0.9875U=1U标准活力。
根据复合菌种标准化结果,进行发酵特性的复测验证,测定其产酸速度、产粘、产香性能、稳定性和后酸,如符合要求,则完成复合菌种标准化,如不符合要求,则需重复复合菌种标准化步骤,直至通过复测验证。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在。