王金菊，楊加懷，蔚釧，王艷萍

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

乳酸菌發(fā)酵劑是指用于酸奶、發(fā)酵豆乳、干酪及其他發(fā)酵制品生產(chǎn)用的乳酸菌培養(yǎng)物。發(fā)酵劑的研究經(jīng)歷了天然發(fā)酵劑（即自然發(fā)酵）到繼代式發(fā)酵劑（即傳統(tǒng)液體發(fā)酵劑）再到直投式發(fā)酵劑的發(fā)展階段[1]。天然發(fā)酵劑的菌種復(fù)雜，易產(chǎn)生多種風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)酵產(chǎn)品風(fēng)味獨(dú)特，但同時(shí)存在太多不確定因素，產(chǎn)物難以控制，產(chǎn)品中的腐敗細(xì)菌還會(huì)降低產(chǎn)品的貯藏穩(wěn)定性[2]。繼代式發(fā)酵劑由于在生產(chǎn)發(fā)酵制品時(shí)，菌株需要母發(fā)酵劑經(jīng)過(guò)活化、擴(kuò)培，到中間發(fā)酵劑，從而制成大產(chǎn)量的工作發(fā)酵劑，生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，技術(shù)要求極為嚴(yán)格，菌株易退化，還容易被雜菌污染，導(dǎo)致成本高、制備工藝繁瑣、產(chǎn)品質(zhì)量難以控制，從而影響產(chǎn)品品質(zhì)[3]。

在人們迫切需要一種高效的發(fā)酵劑的背景下，直投式發(fā)酵劑應(yīng)運(yùn)而生。直投式乳酸菌發(fā)酵劑是指經(jīng)篩選的優(yōu)良的發(fā)酵用乳酸菌不經(jīng)過(guò)復(fù)雜的前期活化、擴(kuò)培過(guò)程，可直接進(jìn)行產(chǎn)品發(fā)酵的發(fā)酵劑，這種發(fā)酵劑是發(fā)酵用菌株經(jīng)過(guò)高度濃縮，再與保護(hù)劑充分混合后，再經(jīng)干燥技術(shù)干燥后而得到的培養(yǎng)物[4]。

經(jīng)此工藝制備的發(fā)酵劑，與傳統(tǒng)繼代式發(fā)酵劑相比：菌體濃度高，可減少用量；占用空間小，便于運(yùn)輸；保存時(shí)間長(zhǎng)，在4 ℃條件下可保存一年以上；發(fā)酵能力強(qiáng)，可直接投入到原料中進(jìn)行發(fā)酵而不需要復(fù)雜的活化過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，減少活化過(guò)程中感染雜菌的機(jī)率，同時(shí)也可降低對(duì)于生產(chǎn)條件的要求[5]。

直投式發(fā)酵劑經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化流程生產(chǎn)，菌株組成穩(wěn)定，發(fā)酵出的產(chǎn)品品質(zhì)統(tǒng)一，同時(shí)由于減化了活化環(huán)節(jié)，可相應(yīng)減少工廠在菌種車間的投資和空間以及菌株的污染機(jī)率，使發(fā)酵的生產(chǎn)更加專業(yè)、規(guī)范和統(tǒng)一，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)，進(jìn)而使發(fā)酵產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。

1 材料與方法

1.1 菌種

嗜酸乳桿菌W-536（Lactobacillus acidophilus W-536）（以下簡(jiǎn)稱W-536 菌）由天津科技大學(xué)食品生物技術(shù)研究室保藏。

1.2 主要試劑及培養(yǎng)基

脫脂奶粉：天津雀巢有限公司，其它試劑皆為國(guó)產(chǎn)生化試劑。

MRS 培養(yǎng)基：蛋白胨1.0 g，牛肉膏1.0 g，酵母膏0.5 g，葡萄糖2.0 g，吐溫80 0.1 g，K2HPO40.2 g，乙酸鈉0.5 g，檸檬酸銨0.2 g，MgSO40.02 g，MnSO40.005 g，蒸餾水定容到100 mL，pH6.2～6.4，121 ℃滅菌20 min。

菌落計(jì)數(shù)培養(yǎng)基：在MRS 液體培養(yǎng)基中加入2.5%瓊脂粉，121 ℃滅菌20 min。

1.3 主要儀器與設(shè)備

Avanti J-E 型柜式冷凍離心機(jī)：美國(guó)Beckman；三洋MPF-U4086S 型超低溫冰箱：日本三洋株式會(huì)社；Nikon 光學(xué)顯微鏡YS-100：日本尼康；高壓干燥滅菌鍋：日本Yamato 公司；YC-015 噴霧干燥機(jī)：上海雅程儀器設(shè)備有限公司；掃描式電子顯微鏡：日本日立公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 直投式發(fā)酵劑干燥方式的確定

目前制備直投式發(fā)酵劑的兩種主要干燥方式為噴霧干燥技術(shù)和冷凍干燥技術(shù)，真空冷凍干燥技術(shù)所用設(shè)備昂貴而且能源消耗也高，其制備的直投式發(fā)酵劑的成本較高。與真空冷凍干燥技術(shù)相比，噴霧干燥技術(shù)因其具備設(shè)備低廉、能源消耗低、易于推廣、有利于大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，受到了研究者們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。故本研究選擇噴霧干燥技術(shù)來(lái)制備嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑。其主要的制備工藝如下：

高密度乳酸菌發(fā)酵液→離心收集菌體→加入保護(hù)劑→噴霧干燥

1.4.2 直投式發(fā)酵劑制備工藝的優(yōu)化

1.4.2.1 抗熱保護(hù)劑的確定

1）單因素試驗(yàn)

嗜酸乳桿菌抗熱能力較差，因此要選擇合適的抗熱保護(hù)劑在噴霧干燥過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。目前常用的保護(hù)劑主要有糖類、多元醇類、氨基酸類、感膠離子鹽類、蛋白質(zhì)及肽類，本試驗(yàn)中的保護(hù)劑以脫脂奶粉為基礎(chǔ)保護(hù)劑，再分別加入谷氨酸鈉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、糊精、β-糊精、多孔糊精、海藻酸鈉、明膠。通過(guò)水浴模擬試驗(yàn)[6]，對(duì)這幾種抗熱保護(hù)劑的抗熱能力進(jìn)行研究。方法為：取10 mL 高密度乳酸菌發(fā)酵液加入10 mL 保護(hù)劑，混勻后，沸水浴30 min，測(cè)定混合液中的活菌數(shù)。其中保護(hù)劑的制備方法為：8%保護(hù)劑和20%脫脂奶粉溶于蒸餾水中，115 ℃滅菌20 min。

2）抗熱保護(hù)劑的正交優(yōu)化試驗(yàn)

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（33）優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果中抗熱效果較好的蔗糖和糊精，以及脫脂奶粉這三個(gè)因素，每種因素選擇3 個(gè)水平，以沸水浴后混合液中的活菌數(shù)為指標(biāo)，確定最佳組合，試驗(yàn)因素及水平安排見(jiàn)表1。

表1 最佳抗熱保護(hù)劑優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of protectants in the orthogonal experiment

1.4.2.2 噴霧干燥條件的確定1）離心條件的確定

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室前期研究，選定發(fā)酵液的離心條件為3 000 g，離心20 min。

2）單因素試驗(yàn)

①噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度對(duì)直投式發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度分別控制在100、110、120、130、140、150 ℃，進(jìn)樣流速控制為60 mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑的配比控制為1 ∶10 進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)。

②噴霧干燥機(jī)進(jìn)樣流速對(duì)直投式發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度控制在120 ℃，進(jìn)樣流速為50、55、60、65、70 mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑的配比控制為1 ∶10 進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)。

③菌體與保護(hù)劑配比對(duì)直投式發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度控制在120 ℃，進(jìn)樣流速為55 mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑配比分別為：1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50（g/mL），進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)。

1.4.2.3 噴霧干燥條件的響應(yīng)面分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用CCD 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，進(jìn)一步分析噴霧干燥中進(jìn)口溫度、進(jìn)樣流速、離心后菌體與保護(hù)劑配比這3 個(gè)因素對(duì)直投式發(fā)酵劑活菌數(shù)的影響，以直投式發(fā)酵劑的活菌數(shù)為響應(yīng)值，進(jìn)行3 因素3 水平的響應(yīng)面分析試驗(yàn)，確定噴霧干燥的最佳條件，試驗(yàn)因素及水平安排見(jiàn)表2。

表2 響應(yīng)面分析因素及水平表Table 2 Factors and levels of response surface method（RSM）

1.4.3 嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑發(fā)酵活力的測(cè)定

采用真空方式對(duì)嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑進(jìn)行封存，并將其儲(chǔ)存于4 ℃冰箱，定期測(cè)定其活菌數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 抗熱保護(hù)劑的確定

2.1.1 單因素試驗(yàn)

嗜酸乳桿菌抗熱能力較差，因此要選擇合適的保護(hù)劑在噴霧干燥過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。本試驗(yàn)選擇保護(hù)劑分別為谷氨酸鈉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、麥芽糖、糊精、β-糊精、多孔糊精、海藻酸鈉、明膠。利用水浴模擬試驗(yàn)，確定其抗熱能力。其結(jié)果如表3 所示。

表3 不同保護(hù)劑對(duì)嗜酸乳桿菌的保護(hù)作用Table 3 Different protectants on protection of Lactobacillus acidophilus

由表3可知，蔗糖和糊精對(duì)嗜酸乳桿菌的保護(hù)效果最明顯。糖類物質(zhì)具有替代水分子以及形成玻璃態(tài)的能力，在干燥過(guò)程中保護(hù)細(xì)胞膜維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而起到很好的作用，同時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)、脂質(zhì)體等生物系統(tǒng)的噴霧干燥有抑制損傷的作用[7]。因此選擇蔗糖、糊精和脫脂奶粉進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，以確定最優(yōu)組合。

2.1.2 抗熱保護(hù)劑的正交優(yōu)化試驗(yàn)

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)L9（33）優(yōu)化單因素試驗(yàn)結(jié)果中抗熱效果較好的蔗糖和糊精，以及脫脂奶粉的添加量因素，正交結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 最佳抗熱保護(hù)劑優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results and analysis of orthogonal for protectants experiment

由表4可知，3個(gè)因素中，對(duì)嗜酸乳桿菌的影響順序?yàn)椋篊（脫脂奶粉）＞B（糊精）＞A（蔗糖），最佳增菌培養(yǎng)基配方為A2B3C2，即8%蔗糖，10%糊精，30%脫脂奶粉。由于此保護(hù)劑與高密度發(fā)酵液按1 ∶1 混合，則噴霧干燥用時(shí)的保護(hù)劑的配比為4%蔗糖，5%糊精，15%脫脂奶粉。

2.2 噴霧干燥條件的確定

2.2.1 噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度對(duì)發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度分別控制在100、110、120、130、140、150 ℃，進(jìn)樣流速控制為60 mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑的配比控制為1 ∶10 進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)。

表5 進(jìn)口溫度對(duì)發(fā)酵劑的影響Table 5 Effect of inlet air temperature on spray-drying starter

由表5可知，發(fā)酵劑的活菌數(shù)隨著進(jìn)口溫度的升高，是一個(gè)先增加而后降低的趨勢(shì)。原因是：進(jìn)口溫度過(guò)低時(shí)，干燥程度過(guò)低，導(dǎo)致發(fā)酵劑含水量過(guò)高，使發(fā)酵劑過(guò)多的黏附在噴霧干燥機(jī)中，且含水量也導(dǎo)致發(fā)酵劑活菌數(shù)的降低。進(jìn)口溫度過(guò)高，單位時(shí)間內(nèi)提供的熱量就越多，由于嗜酸乳桿菌抗熱能力較差，雖然水分蒸發(fā)會(huì)帶走大量的熱量，抗熱保護(hù)劑會(huì)對(duì)嗜酸乳桿菌起一定的保護(hù)作用，但過(guò)多的熱量還是會(huì)導(dǎo)致嗜酸乳桿菌在噴霧干燥過(guò)程中大量死亡。所以本試驗(yàn)中合適的進(jìn)口溫度在120 ℃左右。

2.2.2 噴霧干燥機(jī)進(jìn)樣流速對(duì)發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度控制在120 ℃，進(jìn)樣流速控制為50、55、60、65、70 mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑的配比控制為1 ∶10 進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)。

表6 進(jìn)樣流速對(duì)發(fā)酵劑的影響Table 6 Effect of material flow rate on spray-drying starter

由表6 可知，隨著進(jìn)樣流速的增加，發(fā)酵劑的活菌數(shù)是一個(gè)增加后降低的趨勢(shì)。原因是：當(dāng)進(jìn)樣流速過(guò)低時(shí)，嗜酸乳桿菌在噴霧塔中停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，單位樣品承受的熱量過(guò)大，使嗜酸乳桿菌大量死亡。而進(jìn)樣流速過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵劑水分蒸發(fā)量減少，使發(fā)酵劑過(guò)多的黏附在噴霧干燥機(jī)中，且含水量也導(dǎo)致發(fā)酵劑活菌數(shù)的降低。本試驗(yàn)中合適的進(jìn)樣流速為55 mL/h 左右。

2.2.3 菌體與保護(hù)劑配比對(duì)發(fā)酵劑的影響

將噴霧干燥機(jī)進(jìn)口溫度控制在120 ℃，進(jìn)樣流速控制為55mL/h，離心后菌體與保護(hù)劑配比分別為：1 ∶5、1 ∶10、1 ∶20、1 ∶30、1 ∶40、1 ∶50（g/mL），進(jìn)行噴霧干燥，測(cè)定發(fā)酵劑的活菌數(shù)見(jiàn)表7。

表7 菌體與保護(hù)劑配比對(duì)發(fā)酵劑的影響Table 7 Effect of different content of bacteria and protectants on spray-drying starter

抗熱保護(hù)劑的添加能在嗜酸乳桿菌表面形成保護(hù)層，減少菌體暴露于空氣介質(zhì)中的面積，減少由于細(xì)胞壁損壞而引起胞內(nèi)物質(zhì)的泄漏，從而起到保護(hù)作用。由表7 可知，隨著抗熱保護(hù)劑添加量的增加，發(fā)酵劑的活菌數(shù)是一個(gè)先增加后降低的趨勢(shì)。當(dāng)抗熱保護(hù)劑的添加量過(guò)低時(shí)，其對(duì)菌體的包裹程度不夠，使菌體過(guò)多的暴露在高溫下，導(dǎo)致菌體大量死亡。當(dāng)抗熱保護(hù)劑添加量過(guò)高時(shí)，單位樣品中菌體數(shù)會(huì)相對(duì)減少，同時(shí)樣品溶液過(guò)于黏稠，也不利于噴霧干燥。本試驗(yàn)中的菌體與保護(hù)劑的合適配比為1 ∶30 左右。

2.3 噴霧干燥條件的響應(yīng)面分析

2.3.1 發(fā)酵劑活菌數(shù)二次模型方程的建立與檢驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，應(yīng)用CCD 中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，對(duì)噴霧干燥的進(jìn)口溫度、進(jìn)樣流速、離心后菌體與保護(hù)劑配比這3 個(gè)因素，進(jìn)行3 因素3 水平響應(yīng)面分析，結(jié)果見(jiàn)表8。

通過(guò)Design Expert 軟件對(duì)表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)回歸擬合，發(fā)酵劑活菌數(shù)對(duì)進(jìn)口溫度、進(jìn)樣流速以及菌體與保護(hù)劑配比的二次多項(xiàng)式回歸方程為：

表8 響應(yīng)面試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Results of RSM experiments

Y=13.02-0.29A-0.25B-0.63C-0.40AB+0.075AC+0.100BC-1.86A2-1.79B2-1.58C2

式中：Y 為預(yù)測(cè)相應(yīng)值，A、B、C 分別為進(jìn)口溫度、進(jìn)樣流速以及菌體與保護(hù)劑配比的編碼值。該二次回歸方程方差分析結(jié)果見(jiàn)下表9。

表9 CCD 試驗(yàn)方差分析Table 9 Variance analysis of CCD experiment

2.3.2 發(fā)酵劑活菌數(shù)的響應(yīng)面交互作用與優(yōu)化

2.3.2.1 進(jìn)口溫度與進(jìn)樣流速的交互影響

圖1 顯示了進(jìn)口溫度和進(jìn)樣流速對(duì)嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑活菌數(shù)的交互影響，在進(jìn)樣流速不變的條件下，隨著進(jìn)口溫度的增加，嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑的活菌數(shù)先上升后下降的趨勢(shì)變化比較顯著，這是由于溫度逐漸升高，干燥效果較好，發(fā)酵劑的活菌數(shù)較高；但溫度繼續(xù)升高，嗜酸乳桿菌逐漸失活，造成發(fā)酵劑活菌數(shù)下降。在進(jìn)口溫度不變的條件下，隨著進(jìn)樣流速的增加，嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑的活菌數(shù)也出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢(shì)。

圖1 （a，b）進(jìn)口溫度和進(jìn)樣流速對(duì)發(fā)酵劑活菌數(shù)影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.1 （a，b）Contour and response surface plots showing the interactive effects of inlet air temperature and material flow rate on spray-drying starter

2.3.2.2 進(jìn)口溫度和菌體與保護(hù)劑配比的交互影響

圖2 顯示了進(jìn)口溫度和菌體與保護(hù)劑配比對(duì)嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑活菌數(shù)的交互影響。在進(jìn)口溫度不變的條件下，隨著保護(hù)劑添加量的增大，發(fā)酵劑活菌數(shù)出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)明顯，這是由于保護(hù)劑的添加能在嗜酸乳桿菌表面形成保護(hù)層，減少菌體暴露于空氣介質(zhì)中的面積，減少由于細(xì)胞壁損壞而引起胞內(nèi)物質(zhì)的泄漏，從而起到保護(hù)作用，但是隨著保護(hù)劑添加量的不斷增大，單位樣品中菌體數(shù)會(huì)相對(duì)減少，而且樣品黏稠度增大，損失在噴霧干燥機(jī)中的也越多。在菌體與保護(hù)劑配比不變的條件下，隨著進(jìn)口溫度的不斷增加，發(fā)酵劑活菌數(shù)也出現(xiàn)先上升后下降的明顯趨勢(shì)。

圖2 （a，b）進(jìn)口溫度和菌體與保護(hù)劑配比對(duì)發(fā)酵劑活菌數(shù)影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.2 （a，b）Contour and response surface plots showing the interactive effects of inlet air temperature and different content of bacteria and protectants on spray-drying starter

2.3.2.3 進(jìn)樣流速和菌體與保護(hù)劑配比的交互影響

圖3 顯示了進(jìn)樣流速和菌體與保護(hù)劑配比對(duì)嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑活菌數(shù)的交互影響。

在菌體與保護(hù)劑配比不變的條件下，隨著進(jìn)樣流速的增大，發(fā)酵劑活菌數(shù)的變化是先增大后減小的趨勢(shì)。這可能是由于當(dāng)進(jìn)樣流速過(guò)低時(shí)，嗜酸乳桿菌在噴霧塔中停留時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，單位樣品承受的熱量過(guò)大，使嗜酸乳桿菌大量死亡。而進(jìn)樣流速過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)發(fā)酵劑水分蒸發(fā)量減少，使發(fā)酵劑過(guò)多的黏附在噴霧干燥機(jī)中，且含水量也導(dǎo)致發(fā)酵劑活菌數(shù)的降低。當(dāng)進(jìn)樣流速不變的條件下，隨著保護(hù)劑添加量的增加，發(fā)酵劑活菌數(shù)先增大后減小的趨勢(shì)明顯。

圖3 （a，b）進(jìn)樣流速和菌體與保護(hù)劑配比對(duì)發(fā)酵劑活菌數(shù)影響的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.3 （a，b）Contour and response surface plots showing the interactive effects of material flow rate and different content of bacteria and protectants on spray-drying starter

經(jīng)CCD 響應(yīng)面設(shè)計(jì)優(yōu)化后嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑噴霧干燥的最佳條件為：進(jìn)口溫度119.23℃，進(jìn)樣流速54.66 mL/h，菌體與保護(hù)劑配比1 ∶27.95。最大值為13.1×108cfu/g。

根據(jù)工業(yè)化生產(chǎn)中噴霧干燥塔的實(shí)際操作要求，將噴霧干燥的最佳條件定為：進(jìn)口溫度119 ℃，進(jìn)樣流速55 mL/h，菌體與保護(hù)劑配比1 ∶28。

2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

按照預(yù)測(cè)的最佳噴霧條件做重復(fù)試驗(yàn)，三次試驗(yàn)得到嗜酸乳桿菌發(fā)酵劑的活菌數(shù)為1.67×109cfu/g，說(shuō)明該模型能較好的反映實(shí)際情況。

2.5 嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑掃描電鏡結(jié)果

利用掃描電鏡觀察了嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑以及改良MRS 培養(yǎng)基中的菌體和直投式發(fā)酵劑復(fù)水后的菌體的變化，如圖4。

圖4 嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑掃描電鏡圖（×3K）Fig.4 Scanning electron micrographs of DVS of Lactobacillus acidophilus（×3K）

圖4 顯示了嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑的表征，干燥后的發(fā)酵劑主要呈不規(guī)則球形，少數(shù)菌體會(huì)很小的一部分暴露出保護(hù)劑面，大部分菌體被包裹在保護(hù)劑之中，在保護(hù)劑之外沒(méi)有觀察到完整的菌體，表明只有被保護(hù)劑包裹的菌體才可以在高溫干燥后存活下來(lái)，這也說(shuō)明需要添加足夠量保護(hù)劑，才能包裹盡量多的菌體。

2.6 嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性的測(cè)定

表10 顯示的是嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑在4 ℃真空包裝儲(chǔ)存半年的活菌數(shù)變化。

表10 嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑儲(chǔ)存穩(wěn)定性的測(cè)定Table 10 The storage experiment of Lactobacillus acidophilus spray-drying starter

由表10 可知，噴霧干燥技術(shù)制備的嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑具有較高的活菌數(shù)，儲(chǔ)存1 個(gè)月后仍具有較高菌活，活菌數(shù)為1.32×109cfu/g，儲(chǔ)存半年后活菌數(shù)仍可達(dá)到9.2×108cfu/g，仍可達(dá)到106cfu/g，表明4 ℃真空包裝儲(chǔ)存方式良好。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，確定了抗熱保護(hù)劑的最佳配比為：4%蔗糖，5%糊精，15%脫脂奶粉。通過(guò)單因素和響應(yīng)面分析法，確定了噴霧干燥技術(shù)制備嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑的最佳工藝參數(shù)：進(jìn)口溫度119 ℃，進(jìn)樣流速55 mL/h，菌體與保護(hù)劑配比1 ∶28。制備出的嗜酸乳桿菌直投式發(fā)酵劑的活菌數(shù)為1.67×109cfu/g。

[1] 張書(shū)猛．噴霧干燥制備益生菌發(fā)酵劑的研究[D]．西安:陜西科技大學(xué),2012

[2] 曲微,范俊華,霍貴成．益生菌噴霧干燥技術(shù)的研究進(jìn)展[J]．乳品加工,2008(4):36－38

[3] 毛健,寧佳,趙建新,等．不同酸奶發(fā)酵劑菌株發(fā)酵性質(zhì)的評(píng)價(jià)[J]．中國(guó)乳品工業(yè),2010,38(12):8－11

[4] 張?zhí)m威,鄂志強(qiáng),萬(wàn)海峰,等．乳酸菌增菌培養(yǎng)基的篩選及干燥保護(hù)劑的選擇[J]．中國(guó)乳品工業(yè),2000,28(2):7－9

[5] 孫靈霞,張秋會(huì),李紅,等．直投式酸奶發(fā)酵劑在酸奶制作中應(yīng)用的初步研究[J]．食品與發(fā)酵科技,2011,47(6):63－69

[6] 于章龍,武慧媛,李永歌,等．噴霧干燥與水浴模擬實(shí)驗(yàn)條件[J]．食品工業(yè)科技,2011,32(2):101－103

[7] SB Leslie,E Israeli,B Lighthart,et al．Trehalose and sucrose protect both membrance and proteins in intact bacteria during drying[J]．Applied Environment and Microbiology,1995,61(3):3592－3597