CN112262888A - 一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂，该菌酶协同发酵剂包括脱脂乳、复合乳酸菌和复合酶制剂，所述的复合乳酸菌由德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR‑L‑L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR‑L‑L2、嗜热链球菌LSR‑Q‑G1和嗜热链球菌LSR‑Q‑G2组成，所述的复合酶制剂由中性蛋白酶和乳糖酶组成，该发酵剂的制作方法包括下述工艺步骤：（1）调配原料乳；（2）制备复合乳酸菌；（3）添加复合酶制剂；（4）在原料乳中添加复合乳酸菌，于40‑42℃条件下发酵4‑6h，滴定酸度达90‑100°T时终止发酵，4‑6℃冷藏即得酸奶发酵剂。本发明具有在制备发酵剂时无需经多次扩培、性能稳定、活力较高等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂，属于食品发酵工程技术领域。
背景技术
酸奶发酵剂是指为制作酸奶而调制的特定的微生物培养物，是影响整个酸奶生产和保证发酵乳产品质量稳定的关键因素之一。用于酸奶生产的菌种众多，世界上几乎各地都有自己独特的发酵乳制品，目前工业化生产的乳酸菌菌种大约有几十种，我国酸奶发酵剂大部分都由嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、德氏乳杆菌保加利亚亚种（Lactobacillus bulgaricus）的单一或混合菌种构成。根据酸奶发酵剂的起源到目前酸奶发酵剂在发酵乳制品方面的应用情况，可将发酵剂主要分为三种类型，即液体发酵剂、冷冻发酵剂和干燥发酵剂三种。液体发酵剂是指以液体发酵增殖培养后保存而成的发酵剂，其具有制作工艺简单、菌种可反复多次使用、成本低廉等优点，小生产厂家均可自行调制，极大的扩充了酸奶生产领域。但液体发酵剂的制备需经多次扩培，生产周期较长，菌体在多次传代中容易出现比例失调、噬菌体污染、性状衰退等一系列问题。冷冻发酵剂是指乳酸菌经液体增殖培养、富集浓缩后，添加保护介质冷冻保藏（深度冷藏：-80至-30℃；超低温冷藏：-196℃）制备的发酵剂。干燥发酵剂是指乳酸菌经液体增殖培养、富集浓缩后，添加保护介质干燥（喷雾干燥、冷冻干燥）制成的发酵剂。冷冻发酵剂、干燥发酵剂的制备对设施设备、专业人员要求均较高，且生产成本高昂，几乎占据产品一半以上生产成本。因此，以企业自有专利菌株作为发酵菌株，创制一种无需经多次扩培、性能稳定、活力高的具有自主知识产权的酸奶发酵剂，来提高我国乳制品生产企业的国际竞争力和核心竞争力具有极其重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂，使酶解过程与发酵过程同步进行，同步酶解发酵过程中水解产生的活性多肽、还原糖，使它们能够立即被乳酸菌利用，促进乳酸菌快速增殖，制备酸奶发酵剂过程无需多次扩培，且性能稳定、活力高。
为实现上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂，其特征在于, 该发酵剂包括脱脂乳、复合乳酸菌和复合酶制剂，所述的复合乳酸菌由德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 、嗜热链球菌LSR-Q-G1和嗜热链球菌LSR-Q-G2组成，所述的复合酶制剂由中性蛋白酶和乳糖酶组成，该发酵剂的制作方法包括下述工艺步骤：
（1）调配原料乳：将固体含量为10-12%的脱脂乳于115℃灭菌5min，冷却至40-42℃，制得原料乳，备用；
（2）制备复合乳酸菌：将德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1和德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 的菌株分别转接至MRS液体培养基中；将嗜热链球菌LSR-Q-G1和嗜热链球菌LSR-Q-G2的菌株分别转接至TJA液体培养基中，38℃培养16h，得到活化菌株后，按菌体数量德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1 ：德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 ：嗜热链球菌LSR-Q-G1 ：嗜热链球菌LSR-Q-G2=2:2:5:5配制，制得到复合乳酸菌；
（3）添加复合酶制剂：在原料乳中添加中性蛋白酶和乳糖酶，使每1kg原料乳中的中性蛋白酶的酶活力单位达到0.25×104-0.5×104U，使每1kg原料乳中的乳糖酶的酶活力单位达到0.5×103 -1.0×103NLU；
（4）添加复合乳酸菌：将步骤（2）制备的复合乳酸菌按原料乳质量的0.07-0.14%添加到原料乳中，于40-42℃条件下发酵4-6h，滴定酸度达90-100°T时终止发酵，4-6℃冷藏即得酸奶发酵剂。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 与传统式继代型发酵剂制作流程相比，本发明仅需通过一次扩培即可实现乳酸菌的快速增殖，具有生产周期短、菌种比例波动小、性能稳定、活力高等效果。
2. 由于乳酸菌水解蛋白能力较弱，不能快速水解乳中的蛋白来满足自身生长代谢需求，使用中性蛋白酶对乳基质中乳蛋白进行特异性水解，产生多种复合活性乳多肽、游离氨基酸，弥补了脱脂乳中氨基酸、活性多肽等营养物质的缺乏。水解产生的营养物质直接供乳酸菌进行代谢合成，起到促进休眠态乳酸菌复苏、减短乳酸菌发酵延滞期、促进乳酸菌快速增殖、缩短发酵周期、提高发酵剂活菌数等作用。
3. 以脱脂乳作为发酵培养基，由于其缺乏乳酸菌生长代谢所必须的速效碳源，乳酸菌需对其中的乳糖进行代谢产生半乳糖、葡萄糖等以满足自身生长代谢所需。使用乳糖酶对脱脂乳中的乳糖进行水解生成半乳糖和葡萄糖，可直接被乳酸菌利用，在乳酸菌的乳糖酶未完全激活时即可进行糖代谢，加快乳酸菌对糖的利用，减短乳酸菌的延滞期、促进乳酸菌快速增殖、缩短发酵周期、提高发酵剂活菌数，并起到缓解部分乳糖不耐症的效果。
4. 本发明酶解和乳酸菌发酵同步进行，大大缩短了发酵剂制备的生产周期，降低工业化生产成本。同步酶解发酵过程产生的多肽、葡萄糖能够立即被乳酸菌利用，消除了还原糖等对蛋白酶的产物抑制作用，减少蛋白酶、乳糖酶用量，避免了还原糖、多肽、氨基酸的损失。
具体实施方式
下面接结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：复合乳酸菌菌株选择及发酵性能测定
（1）选择复合乳酸菌菌株：本发明以德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、LSR-L- L2，嗜热链球菌LSR-Q-G1、LSR-Q-G2作为酸奶发酵剂的候选菌株，这四个菌株已于2017年9月26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，四个菌株的保藏说明如下：
A 德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1 的保藏说明
分类命名：德氏乳杆菌保加利亚亚种；
拉丁名： Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus
参椐的生物材料：LSR-L-L1；
保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
保藏机构简称：CGMCC；地址：北京市朝阳区北辰西路 1 号院 3 号;
保藏日期：2017年9月26日;
保藏中心登记入册编号：CGMCC No .14750。
B 德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L2 的保藏说明
分类命名：德氏乳杆菌保加利亚亚种；
拉丁名： Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus
参椐的生物材料：LSR-L-L2；
保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
保藏机构简称：CGMCC；地址：北京市朝阳区北辰西路 1 号院 3 号;
保藏日期：2017年9月26日;
保藏中心登记入册编号：CGMCC No .14753。
C 嗜热链球菌LSR-Q-G1 的保藏说明
分类命名：嗜热链球菌；
拉丁名：Streptococcus thermophilus
参椐的生物材料：LSR-Q-G1
保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
保藏机构简称：CGMCC；地址：北京市朝阳区北辰西路 1 号院 3 号;
保藏日期：2017年9月26日;
保藏中心登记入册编号：CGMCC No .14756。
D 嗜热链球菌LSR-Q-G2 的保藏说明
分类命名：嗜热链球菌；
拉丁名：Streptococcus thermophilus
参椐的生物材料：LSR-Q-G2；
保藏机构：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心；
保藏机构简称：CGMCC；地址：北京市朝阳区北辰西路 1 号院 3 号;
保藏日期：2017年9月26日;
保藏中心登记入册编号：CGMCC No .14748。
（2）单菌株发酵性能测定：配制固体浓度为10%的脱脂乳，调配均匀后进行均质、过滤、灭菌，降温至39-40℃，分别接种德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2、嗜热链球菌LSR-Q-G1、嗜热链球菌LSR-Q-G2 ，使菌体的接种量为1.0×106CFU/ml，于38℃发酵24h后终止发酵，摇匀并对发酵样进行感官品评及滴定酸度测定，品评测定结果如下表1。
表1
表1的实验结果表明：单菌株发酵表明德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、LSR-L- L2 和嗜热链球菌LSR-Q-G1、LSR-Q-G2具有良好的发酵性能，产酸速度快,产香能力良好,产粘性能优良,后酸低，可以作为酸奶发酵剂的优良菌株。
实施例2：菌酶协同发酵性能测定
（1）制备复合乳酸菌：将德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L2 、嗜热链球菌LSR-Q-G1和嗜热链球菌LSR-Q-G2四个菌株分别按照下述步骤进行活化和复配。
A 菌株活化 ：分别将德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、LSR-L- L2菌株接种至MRS液体培养基中，于38℃培养16h，得到活化菌株；分别将嗜热链球菌LSR-Q-G1、LSR-Q-G2菌株接种至TJA液体培养基中，于38℃培养16h，得到活化菌株。
MRS液体培养基由以下重量百分比的成分组成：酪蛋白胨10g；牛肉膏10g；酵母粉5g；葡萄糖20g；K2HPO4 2g；柠檬酸三铵2g；Tween-80 1g；无水乙酸钠5g；MgSO4.7H2O0.58g；MnSO4.H2O 0.25g；半胱氨酸0.25g；ddH2O 1000mL。该培养基pH值6.8±0.1。
TJA液休培养基由以下重量百分比的成分组成：番茄汁50g；牛肉膏10g；葡萄糖2g；Tween-80 1g；酵母粉5g；乳糖20g；K2HPO4 2g；无水乙酸钠5g。
B菌株复配 ：将上述得到的德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L2 、嗜热链球菌LSR-Q-G1、嗜热链球菌LSR-Q-G2 四个活化菌株，按菌体数量为德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1：德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L2：嗜热链球菌LSR-Q-G1：嗜热链球菌LSR-Q-G2=2:2:5:5配制，得到复合乳酸菌。
（2）调配原料乳：取固体浓度为10%的脱脂乳原料乳10kg ，搅拌均匀后进行均质、过滤，于115℃灭菌5min，冷却至42℃后输送至种子罐。
（3）添加复合酶制剂：在步骤（2）制得的10kg原料乳中，添加酶活力单位为50000U/g的中性蛋白酶和酶活力单位为10000NLU/g的乳糖酶，中性蛋白酶的添加量为0.5g，使每1kg原料乳中的中性蛋白酶的酶活力单位为0.25×104U，乳糖酶的添加量为0.5g，使每1kg原料乳中的乳糖酶的酶活力单位为0.5×103NLU。
（4）添加复合乳酸菌：将步骤（2）制备的复合乳酸菌按原料乳质量的0.07%添加到原料乳中，于42℃条件下发酵4h，滴定酸度达90°T时终止发酵，4℃冷藏即得酸奶发酵剂。发酵期间记录发酵时间、活菌数等相关指标，测定结果见表2。
对照例1
同实施例1，只是在原料乳中不添加复合酶制剂。发酵期间记录发酵时间、活菌数等相关指标，测定结果见表2。
表2
表2的实验结果表明：实施例1达到发酵终点发酵时间为6h，而对照例1为18h，发酵时间节约了12h；实施例1发酵剂达到发酵终点时的活菌数为2.20×109CFU/mL，而对照例1发酵剂达到发酵终点时的活菌数为1.25×109CFU/mL，实施例1相比对照例1，其活菌数提高了76%。本发明将嗜热链球菌LSR-Q-G1、LSR-Q-G2与德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L- L1、LSR-L- L2作为发酵剂的组成部分，利用嗜热链球菌与德氏乳杆菌保加利亚亚种间的协同促进作用，促进发酵剂快速发酵，缩短发酵周期；通过添加外源蛋白酶、乳糖酶水解乳中大分子物质，弥补了乳酸菌酶系统不发达的缺点，较常规发酵方式而言，大大缩短了发酵周期，同时制备的酸奶发酵剂活力有显著性提高。
实施例3：本发明菌酶协同发酵剂在制备酸奶中的应用
（1）调配原料乳：取固体浓度为10%的原料乳50kg，搅拌均匀后进行均质、过滤，灭菌，于115℃灭菌5min，冷却至40℃后输送至种子罐。
（2）添加复合酶制剂：在步骤（1）制得的50kg原料乳中，添加酶活力单位为50000U/g的中性蛋白酶和酶活力单位为10000NLU/g的乳糖酶，中性蛋白酶的添加量为2.5g ，使每1kg原料乳中的中性蛋白酶的酶活力单位为0.25×104U，乳糖酶的添加量为2.5g ，使每1kg原料乳中的乳糖酶的酶活力单位为0.5×103NLU。
（3）添加复合乳酸菌：将实施例1中步骤（2）制备的35g复合乳酸菌添加至50kg原料乳中，于42℃条件下发酵6h，滴定酸度达90°T时终止发酵，4℃冷藏即得酸奶发酵剂。发酵期间记录发酵时间、活菌数等相关指标，测定结果见表3。
（4）制备酸奶：用无菌离心泵将上述步骤制备的菌酶协同发酵剂，以0.5%的接种比例输送至10T待发酵乳中进行混匀，发酵4.5h，最后制成酸奶。
在本实施例中，发酵剂在种子罐中发酵时间为6h，发酵乳在发酵罐中发酵时间为4.5h。对比传统酸奶发酵剂，如现有技术中公开的一种酸奶发酵剂、其制备方法及应用（申请公布号：107988106 A），发酵周期约90h，且发酵过程需不断逐级扩大培养,使用传统方法制备的酸奶发酵剂的活菌数约为1.23×109CFU/mL，以其制备的发酵乳活菌数约为9.0×108CFU/mL。而以本发明发酵剂制备发酵乳，发酵周期约为22h，与传统发酵乳总生产周期减少68h；使用本发明方法制备的发酵剂的活菌数约为2.27×109CFU/mL，以其制备的发酵乳活菌数约为1.04×109CFU/mL。本发明制备的酸奶发酵剂活菌数较传统发酵剂提高了84%，发酵乳活菌数较传统方法提高了15%。本发明制备的产品在4℃条件下储藏21天后，活菌数仍能达到3.36×108CFU/mL，远高于国家标准（≥106CFU/mL）。
本实施例将采用本发明制作的菌酶协同发酵剂与传统发酵剂制备的酸奶产品，从外观组织状态、风味、口感和色泽四方面对产品进行评比，评分标准如下表4所示，成品感官特性评价见表5。
表3
表4
表5
实施例4：本发明菌酶协同发酵剂在制备酸奶中的应用
（1）调配原料乳：取固体浓度为12%的脱脂乳原料80kg，搅拌均匀后进行均质、过滤、灭菌，降温至40℃后输送至种子罐。
（2）添加复合酶制剂：在步骤（1）制得的80kg原料乳中添加酶活力单位为50000U/g的中性蛋白酶和酶活力单位为10000NLU/g的乳糖酶，中性蛋白酶的添加量为8g ,使每1kg原料乳中的中性蛋白酶的酶活力单位为0.5×104U，乳糖酶的添加量为8g ,使每1kg原料乳中的乳糖酶的酶活力单位为1.0×103NLU。
（3）添加复合乳酸菌：将实施例1中步骤（2）制备的112g复合乳酸菌添加至80kg原料乳中，于42℃条件下发酵4h，当发酵滴定酸度达90°T时终止发酵，并迅速冷却，4℃冷藏备用。发酵期间记录发酵时间、活菌数等相关指标，测定结果见表6。
（4）制备酸奶：用无菌离心泵将上述步骤制备的菌酶协同发酵剂，以0.8%的接种比例输送至10T待发酵乳中进行混匀，发酵3 h40min，最后制成酸奶。
在本实施例中，发酵剂在种子罐中发酵时间为4h，发酵乳在发酵罐中发酵时间为3h40min。使用本发明方法制备酸奶发酵剂，发酵乳总生产时间减少68-70h。使用传统方法制备的酸奶发酵剂的活菌数约为1.42×109CFU/mL，以其制备的发酵乳活菌数大约为9.75×108CFU/mL；而使用本发明方法制备的酸奶发酵剂活菌数为2.52×109CFU/mL，以其制备的发酵乳活菌数大约为1.18×109CFU/mL。本发明制备的酸奶发酵剂活菌数较传统发酵剂提高了77%，发酵乳活菌数提高了21%。采用本发明发酵剂制备的酸奶，在4℃条件下储藏21天后，活菌数仍能达到4.30×108CFU/mL，高于国家标准（≥106CFU/mL）。
表6
Claims (1)
1.一种制备酸奶的菌酶协同发酵剂，其特征在于, 该发酵剂包括脱脂乳、复合乳酸菌和复合酶制剂，所述的复合乳酸菌由德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1、德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 、嗜热链球菌LSR-Q-G1和嗜热链球菌LSR-Q-G2组成，所述的复合酶制剂由中性蛋白酶和乳糖酶组成，该发酵剂的制作方法包括下述工艺步骤：
（1）调配原料乳：将固体含量为10-12%的脱脂乳于115℃灭菌5min，冷却至40-42℃，制得原料乳，备用；
（2）制备复合乳酸菌：将德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1和德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 的菌株分别转接至MRS液体培养基中；将嗜热链球菌LSR-Q-G1和嗜热链球菌LSR-Q-G2的菌株分别转接至TJA液体培养基中，38℃培养16h，得到活化菌株后，按菌体数量德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L1 ：德氏乳杆菌保加利亚亚种LSR-L-L2 ：嗜热链球菌LSR-Q-G1 ：嗜热链球菌LSR-Q-G2=2:2:5:5配制，制得到复合乳酸菌；
（3）添加复合酶制剂：在原料乳中添加中性蛋白酶和乳糖酶，使每1kg原料乳中的中性蛋白酶的酶活力单位达到0.25×104-0.5×104U，使每1kg原料乳中的乳糖酶的酶活力单位达到0.5×103 -1.0×103NLU；
（4）添加复合乳酸菌：将步骤（2）制备的复合乳酸菌按原料乳质量的0.07-0.14%添加到原料乳中，于40-42℃条件下发酵4-6h，滴定酸度达90-100°T时终止发酵，4-6℃冷藏即得酸奶发酵剂。
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