CN109486727A - 一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富含γ‑氨基丁酸的乳品发酵剂及其制备方法,(1)分别将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌扩大培养后,收集菌体,得到三种菌泥;(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;(3)分别将三种菌泥混合液冷冻干燥,得到三种菌的冻干菌粉;(4)将三种菌的冻干菌粉混合后,在混合菌粉中加入含有奶粉和抗氧化剂的载体保护剂混和均匀,即得。本发明制得的发酵剂高产γ‑氨基丁酸,赋予产品高的功能特性和附加值;且发酵剂的发酵活力强、活菌数达到了0.8×1010~1.5×1010cfu/g,可用于工业化生产酸奶、奶酪等发酵乳制品的直接接种。
Description
技术领域
本发明涉及乳制品领域,具体地涉及一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂及其制备方法。
背景技术
γ-氨基丁酸(GABA)是一种抑制性神经递质,2009年已被国家批准作为新食品原料,可用于食品的生产中。γ-氨基丁酸的效果主要有调控肌肉张力,抗炎症,抗焦虑和免疫调节等,同时对于糖尿病和抑郁症的防治也有相关的报道。由于其丰富的生理活性和功能,GABA已受到了众多食品厂商的青睐,添加GABA的功能性食品正成为研究的热点。
酸奶的风味独特,营养价值高,且适宜人群广,酸奶中的乳酸菌和活性组分可以改善人体肠道内微生物菌群,提高人体的免疫功能,具有一定的保健功能,是备受消费者喜爱的一种乳制品,近年来,酸奶的消费呈现高速增长态势,且是乳制品中增长速度比较快的品类。酸奶的制备离不开发酵剂,发酵剂在酸奶生产过程中的作用非常重要,是酸奶产品产酸、产粘和产香的基础和主要原因。酸奶发酵剂的品质、类型和活力决定了酸奶质量的好坏。因此,发酵剂的制备是酸奶或其它发酵乳制品生产的重要环节,其品质好坏直接影响产品的感官质量与风味适口性。
发明内容
为解决现有技术中的问题,本发明提供了一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂及其制备方法,该制备方法制得的风味发酵乳可根据消费者的需求实现高脂或低脂,且生产工艺简单,便于工厂实际操作,满足消费者的多样化需求。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
本发明提供了一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌扩大培养后,收集菌体,得到三种菌泥;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为0.1~1:0.1~1,菌泥活性保护剂由质量比为1~5:5~12:0.5-3:80~93.5的谷氨酸钠、乳粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液冷冻干燥,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1~10:10~100混合后,在混合菌粉中加入含有奶粉和抗氧化剂的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、奶粉、抗氧化剂的质量比为68~98.9:1~30:0.1~2。
进一步的,所述嗜热链球菌为嗜热链球菌CGMCC No.14810,干酪乳杆菌为干酪乳杆菌CGMCC No.0828。
进一步的,所述乳粉为脱脂奶粉、牛奶粉、豆奶粉中的一种或几种。
进一步的,所述抗氧化剂为异维生素C钠、谷氨酸、甘氨酸中的一种。
进一步的,步骤(1)中,将三种菌株在30~40℃的培养基中分别培养10~18h,然后用发酵罐分别在25~45℃中培养10~30h,收集菌体。
进一步的,将发酵液在水压0.05~0.5MPa的条件下通过粒径为0.22~0.45μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
进一步的,在4000~10000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体。
进一步的,步骤(2)中,在-80~-40℃预冻4~8h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为1~8Pa,时间为10~30h。
本发明还提供了所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法制得的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂。
本发明还提供了所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂在制备发酵乳制品中的应用。
生物材料保藏信息:
本发明涉及到的嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus),已于2017年10月16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(CGMCC),保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所,邮编:100101,该菌株的保藏编号为:CGMCC No.14810。
本发明涉及到的干酪乳杆菌CGMCC No.0828,已于2002年10月30日在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)保藏(中国北京市海淀区中关村北一条13号,中国科学院微生物研究所,邮政编码100080),保藏登记号为CGMCC No.0828。(在公开号CN1566326(CN1244686C)的专利中已经公开)。
本发明的积极进步效果在于:本发明制得的发酵剂高产γ-氨基丁酸,赋予产品高的功能特性和附加值;且发酵剂的发酵活力强、活菌数达到了0.8×1010~1.5×1010cfu/g,可用于工业化生产酸奶、奶酪等发酵乳制品的直接接种。
具体实施方式
为更清楚的对本发明技术方案予以阐述,下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步阐述:
本发明提供的技术方案之一是:
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌扩大培养后,收集菌体,得到三种菌泥;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为0.1~1:0.1~1,菌泥活性保护剂由质量比为1~5:5~12:0.5-3:80~93.5的谷氨酸钠、乳粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液冷冻干燥,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1~10:10~100混合后,在混合菌粉中加入含有奶粉和抗氧化剂的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、奶粉、抗氧化剂的质量比为68~98.9:1~30:0.1~2。
本发明的乳品发酵剂制备方法中,以特定的三种菌株为主要组分,将三种菌分别培养后加入菌泥保护剂,干燥混合后再加入载体保护剂,显著提高了发酵剂菌株的存活率。
具体的,菌泥活性保护剂的主要组分为谷氨酸钠、乳粉和山梨醇。其中,乳粉为干燥后的发酵剂提供多孔结构,同时高浓度的蛋白质可以提高溶液的粘度,降低冰晶生成的概率,同时包裹在分子的周围,阻止蛋白质的伸展,维持蛋白质结构稳定。谷氨酸钠的作用主要在于氨基和微生物蛋白的梭基基团之间的反应可以稳定蛋白质的结构,抑制氧化作用和自由基的形成,另外谷氨酸钠可以使冻干样品保留一定的残余水分。山梨醇可以提高干燥时的升华速度,减轻细胞损伤,山梨醇作为醇类物质具有多个羟基结构,可以与细胞表面的自由基相结合,在细胞膜表面形成一层保护层和骨架支撑结构,避免细胞在冻干和复水过程中产生机械损伤;同时羟基结构也可以与膜蛋白结合形成氢键取代水分子,增强膜蛋白稳定性,避免细胞膜损伤。
载体保护剂的主要组分为奶粉和抗氧化剂,奶粉的作用与上述乳粉的作用相似,主要作为赋型剂使用;抗氧化剂作用为避免冷冻干燥和储藏过程中,细胞内蛋白质与空气中的氧发生氧化作用,引起变质,目的是提高发酵剂存储期稳定性。
本发明中,所述嗜热链球菌为嗜热链球菌CGMCC No.14810,干酪乳杆菌为干酪乳杆菌CGMCC No.0828。嗜热链球菌CGMCC No.1481为产γ-氨基丁酸的菌种。干酪乳杆菌CGMCC No.0828增加了柔和的风味,掩盖添加谷氨酸钠后的不良风味影响,且干酪乳杆菌CGMCC No.0828能高产胞外多糖,有利于增加酸奶发酵后的稳定性。
本发明中,所述乳粉为脱脂奶粉、牛奶粉、豆奶粉中的一种或几种。
本发明中,所述抗氧化剂为异维生素C钠、谷氨酸、甘氨酸中的一种。
本发明中,所述奶粉为脱脂奶粉、牛奶粉、豆奶粉中的一种或几种。
本发明中,步骤(1)中,将三种菌株在30~40℃的培养基中分别培养10~18h,然后用发酵罐分别在25~45℃中培养10~30h,收集菌体。
优选的,将发酵液在水压0.05~0.5MPa的条件下通过粒径为0.22~0.45μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
优选的,在4000~10000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体。
本发明中,步骤(2)中,在-80~-40℃预冻4~8h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为1~8Pa,时间为10~30h。
本发明中,步骤(4)中,在加入载体保护剂的同时,还可以加入甜味剂或者低聚糖,所述甜味剂为蔗糖或阿斯巴甜。甜味剂改善了发酵酸奶的口感;低聚糖有助于菌株发酵,帮助菌株复水后生长。
本发明提供的技术方案之二是:
一种由上述制备方法制得的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂。
本发明提供的技术方案之三是:
上述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂在制备发酵乳制品中的应用。发酵乳制品包括酸奶、奶酪、发酵乳饮料、酸奶油等。本发明制得的发酵剂的发酵活力强、活菌数高,应用于发酵乳制品,得到的产品高产γ-氨基丁酸,风味独特。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明所有组分的添加量均未超过国家标准所规定的范围。
实施例1
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌CGMCC No.14810、干酪乳杆菌CGMCCNo.0828、保加利亚乳杆菌在30℃的培养基中分别培养18h,然后用发酵罐分别在25℃中培养30h,然后将发酵液在水压0.05MPa的条件下通过粒径为0.22μm的陶瓷膜过滤分离,收集菌体;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为0.1:1,菌泥活性保护剂由质量比为1:5:0.5:93.5的谷氨酸钠、脱脂奶粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液在-80℃预冻4h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为1Pa,时间为10h,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1:10混合后,在混合菌粉中加入含有脱脂奶粉和异维生素C钠的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、脱脂奶粉、异维生素C钠的质量比为98.9:1:0.1。
实施例2
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌CGMCC No.14810、干酪乳杆菌CGMCCNo.0828、保加利亚乳杆菌在40℃的培养基中分别培养10h,然后用发酵罐分别在45℃中培养10h,然后将发酵液在水压0.5MPa的条件下通过粒径为0.45μm的陶瓷膜过滤分离后,收集菌体;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为1:0.1,菌泥活性保护剂由质量比为5:12:3:80的谷氨酸钠、牛奶粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液在-40℃预冻8h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为8Pa,时间为30h,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:10:100混合后,在混合菌粉中加入含有牛奶粉、谷氨酸、蔗糖的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、牛奶粉、谷氨酸、蔗糖的质量比为65:30:2:3。
实施例3
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌CGMCC No.14810、干酪乳杆菌CGMCCNo.0828、保加利亚乳杆菌在30℃的培养基中分别培养15h,然后用发酵罐分别在30℃中培养20h,然后将发酵液在4000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为1:1,菌泥活性保护剂由质量比为4:10:1:85的谷氨酸钠、豆奶粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液在-50℃预冻5h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为5Pa,时间为20h,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1:10混合后,在混合菌粉中加入含有豆奶粉、甘氨酸、低聚糖的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、豆奶粉、甘氨酸、低聚糖的质量比为66:30:2:2。将发酵液在水压0.1MPa的条件下通过粒径为0.25μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
实施例4
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌CGMCC No.14810、干酪乳杆菌CGMCC No.0828、保加利亚乳杆菌在35℃的培养基中分别培养10h,然后用发酵罐分别在30℃中培养15h,然后将发酵液在5000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为1:1,菌泥活性保护剂由质量比为4:10:1:85的谷氨酸钠、豆奶粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液在-60℃预冻5h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为4Pa,时间为20h,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1:100混合后,在混合菌粉中加入含有豆奶粉、甘氨酸、低聚糖的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、豆奶粉、甘氨酸、低聚糖的质量比为66:30:2:2。将发酵液在水压0.1MPa的条件下通过粒径为0.35μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
实施例5
一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌CGMCC No.14810、干酪乳杆菌CGMCCNo.0828、保加利亚乳杆菌在35℃的培养基中分别培养15h,然后用发酵罐分别在35℃中培养30h,然后将发酵液在10000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为1:1,菌泥活性保护剂由质量比为5:12:3:80的谷氨酸钠、脱脂奶粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液在-40℃预冻4h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为5Pa,时间为20h,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1:10混合后,在混合菌粉中加入含有脱脂奶粉和谷氨酸的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、脱脂奶粉、谷氨酸的质量比为70:28:2。将发酵液在水压0.2MPa的条件下通过粒径为0.3μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
对比例1
对比例1的制备方法中,涉及到的菌株没有干酪乳杆菌CGMCCNo.0828,只有两种菌,其余同实施例5。
对比例2
对比例2的制备方法中,步骤(2)中,加入的菌泥保护剂的组分只有水,其余同实施例5。
对比例3
对比例3的制备方法中,步骤(2)中,加入的载体保护剂只含有脱脂奶粉,其余同实施例5。
效果实施例
将实施例1-5及对比例1-3制得的发酵剂以谷氨酸底物的进行GABA含量的检测,并对其活菌数进行检测,检测的结果如表1。
表1
GABA(g/kg) | 活菌数(cfu/g) | |
实施例1 | 118 | 0.8×10<sup>10</sup> |
实施例2 | 125 | 1.0×10<sup>10</sup> |
实施例3 | 130 | 1.5×10<sup>10</sup> |
实施例4 | 115 | 1.2×10<sup>10</sup> |
实施例5 | 120 | 1.4×10<sup>10</sup> |
对比例1 | 98 | 0.8×10<sup>7</sup> |
对比例2 | 76 | 1.0×10<sup>6</sup> |
对比例3 | 95 | 1.5×10<sup>6</sup> |
应用实施例1
本发明实施例5制得的发酵剂在制备酸奶的应用,具体的,一种酸奶的制备方法包括以下步骤:
(1)取原料乳加热至50℃进行乳脂分离,得到脂肪含量小于0.05%的脱脂乳;
(2)将得到的脱脂乳与5%的乳清蛋白粉WPC 70、0.01%谷氨酸钠混合后在60℃,18MPa条件下进行均质;
(3)均质后的混合物在95℃热处理5min后,冷却至40℃;
(4)加入实施例5制得的发酵剂至杀菌后的混合物中,接种量为0.1×106cfu/ml,在40℃发酵至终点pH为4.4;
(5)将完成发酵的希腊酸奶降温至15℃进行灌装,即得所述希腊酸奶。
本发明发酵剂制备的希腊式酸奶产品中GABA含量为4mg/mL,且风味独特,有一种酪香味。
应用实施例2
本发明实施例5制得的发酵剂在制备奶酪的应用,具体的,一种原制奶酪的制备方法包括以下步骤:
(1)牛乳经65℃、20min杀菌,降温至30℃;
(2)将实施例5制得的发酵剂加入至牛乳中,接种量为0.2×106cfu/ml搅拌均匀,静置20min;
(3)将凝乳酶加入至步骤(2)得到的牛乳中,搅拌均匀,静置20min;
(4)将步骤(3)的已凝乳的物料切割成1-2cm3的小立方体,静置至pH值6.6;
(5)搅拌排出乳清;
(6)切块,加盐,装模,压榨;
(7)脱模,真空包装,成熟1个月,即得。
本发明发酵剂制备的奶酪产品中GABA含量为3mg/g,且风味独特,有一种酪香味。
应用实施例3
本发明实施例5制得的发酵剂在制备发酵乳饮料的应用,具体的,一种发酵乳饮料的制备方法包括以下步骤:
将新鲜原料乳巴氏杀菌后,冷却至42℃,接入实施例5制得的发酵剂,接种量为0.1×106cfu/ml,置于42℃的发酵室中发酵5h至凝乳。冷却搅拌后,加入其他配料(营养强化剂、稳定剂、乳化剂、螯合剂等),均质包装即得发酵乳饮料。
本发明发酵剂制备的发酵乳饮料中GABA含量为2mg/mL,且风味独特,有一种酪香味。
以上对本发明所提供的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)分别将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌扩大培养后,收集菌体,得到三种菌泥;
(2)在三种菌泥中分别加入菌泥活性保护剂进行混合乳化,得到三种菌泥混合液;菌泥与菌泥活性保护剂的质量比为0.1~1:0.1~1,菌泥活性保护剂由质量比为1~5:5~12:0.5-3:80~93.5的谷氨酸钠、乳粉、山梨醇和水组成;
(3)分别将三种菌泥混合液冷冻干燥,得到三种菌的冻干菌粉;
(4)将嗜热链球菌、干酪乳杆菌、保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按质量比1:1~10:10~100混合后,在混合菌粉中加入含有奶粉和抗氧化剂的载体保护剂混和均匀,即得;其中,混合菌粉、奶粉、抗氧化剂的质量比为68~98.9:1~30:0.1~2。
2.根据权利要求1所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,所述嗜热链球菌为嗜热链球菌CGMCC No.14810,干酪乳杆菌为干酪乳杆菌CGMCC No.0828。
3.根据权利要求1所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,所述乳粉为脱脂奶粉、牛奶粉、豆奶粉中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,所述抗氧化剂为异维生素C钠、谷氨酸、甘氨酸中的一种。
5.根据权利要求1所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将三种菌株在30~40℃的培养基中分别培养10~18h,然后用发酵罐分别在25~45℃中培养10~30h,收集菌体。
6.根据权利要求5所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,将发酵液在水压0.05~0.5MPa的条件下通过粒径为0.22~0.45μm的陶瓷膜过滤后,收集菌体。
7.根据权利要求5所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,在4000~10000rpm条件下在管式或碟片式离心机中离心,收集菌体。
8.根据权利要求1所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,在-80~-40℃预冻4~8h后进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件为:冷冻干燥温度为-60℃,真空度为1~8Pa,时间为10~30h。
9.权利要求1-8任一项所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂的制备方法制得的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂。
10.权利要求9所述的富含γ-氨基丁酸的乳品发酵剂在制备发酵乳制品中的应用。
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