◎ 張秉勝，李 錦，張永立

（1.中谷生物科技（大連）有限公司，遼寧 大連 116000；2.長春師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130000）

1 國內(nèi)外乳酸菌制劑應(yīng)用情況

乳酸菌發(fā)酵劑是一種濃縮的發(fā)酵劑，其研究起源自中世紀(jì)初期，但直到20世紀(jì)60年代才有一些商業(yè)性的冷凍濃縮發(fā)酵劑出現(xiàn)。20世紀(jì)70年代中期，冷凍干燥濃縮乳酸菌發(fā)酵劑取得一定的發(fā)展，有了商業(yè)性的生產(chǎn)和應(yīng)用規(guī)模，冷凍干燥濃縮發(fā)酵劑含菌數(shù)較高，復(fù)水后具有較強(qiáng)的發(fā)酵活力，遺傳性較為穩(wěn)定，而且很容易儲(chǔ)藏，攜帶方便，使用較為安全[1]。乳酸菌發(fā)酵劑的真空冷凍干燥技術(shù)成為現(xiàn)代制備和保存生物材料的有效方法，凍干指的是冷凍和干燥技術(shù)，其有機(jī)結(jié)合有助于提高乳酸菌的存活率。液態(tài)發(fā)酵工藝所生產(chǎn)的微生物具有活性高，保存性好的特點(diǎn)，通過對(duì)比國內(nèi)外的發(fā)酵工藝發(fā)現(xiàn)，通過對(duì)發(fā)酵工藝自身的處理，采用復(fù)雜的不銹鋼攪拌發(fā)酵罐進(jìn)行生產(chǎn)，再進(jìn)行冷凍干燥處理，是提高乳酸菌儲(chǔ)存性和產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。探討乳酸菌發(fā)酵的后處理工藝，能夠充分考慮動(dòng)物菌群的實(shí)際特點(diǎn)以及液態(tài)發(fā)酵的具體方式，尋求微生物與環(huán)境的和諧關(guān)系，科學(xué)合理地使用乳酸菌達(dá)到最大化的生態(tài)效應(yīng)，并提升由乳酸菌所帶來的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

2 乳酸菌的生產(chǎn)工藝及存在的問題

2.1 不耐高溫，貨架期短，生產(chǎn)成本高

乳酸菌不耐熱、不耐氧氣、不耐高溫，貨架期較短。在液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)之后，乳酸菌的數(shù)量會(huì)逐漸減少，在液體環(huán)境下儲(chǔ)存乳酸菌會(huì)緩慢發(fā)酵，因此保質(zhì)期很短，酸度不斷增加，活性菌減少。

2.2 對(duì)菌種和發(fā)酵工藝研究不深入

乳酸菌作為對(duì)機(jī)體有益的生理性細(xì)菌具有營養(yǎng)和保健的功能，受到了相關(guān)領(lǐng)域的重視。對(duì)于乳酸菌的種類、繁殖時(shí)間、生產(chǎn)所需要溫度、保鮮技術(shù)、培養(yǎng)技術(shù)、保護(hù)劑材料、分批培養(yǎng)及未來發(fā)展等問題仍處于深入研究階段，有望在未來解決更高密度、高活性培養(yǎng)的難題，并能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化的發(fā)酵工藝，從而能簡(jiǎn)化操作工藝，實(shí)現(xiàn)多維度保障[3]。

2.3 乳酸菌后處理工藝不深入

適合工業(yè)應(yīng)用的乳酸菌種類在逐漸增多，對(duì)于乳酸菌后處理工藝的研究正在不斷的深入，風(fēng)味及口感的處理、營養(yǎng)價(jià)值的確定、保鮮技術(shù)和總體測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)等都在不斷的完善。針對(duì)乳酸菌后處理工藝的深入探究，完善乳酸菌菌種篩選及后續(xù)發(fā)展，探討乳酸菌制備發(fā)酵時(shí)間、工藝、備料配方和綜合質(zhì)量等，將在單獨(dú)使用穩(wěn)定劑和綜合使用穩(wěn)定劑等各個(gè)領(lǐng)域都作出更好的貢獻(xiàn)。

3 乳酸菌后處理工藝

后處理工藝主要包括菌液濃縮和干燥工藝，通常做法是發(fā)酵液經(jīng)過離心或過濾得到菌泥，加入凍干保護(hù)劑進(jìn)行真空冷凍干燥。針對(duì)保護(hù)劑的研究重點(diǎn)在于不同保護(hù)劑的使用效果以及篩選更好的保護(hù)劑成分。后處理工藝還包括包被技術(shù)：①前包被，即在發(fā)酵同時(shí)加入囊材，使乳酸菌在微囊內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵。②后包被，即將乳酸菌發(fā)酵液或菌粉與包衣材料結(jié)合進(jìn)行包被、干燥處理。

為了提高乳酸菌發(fā)酵劑的生物活性，促進(jìn)乳酸菌發(fā)酵并在其發(fā)酵后進(jìn)行工業(yè)性保護(hù)，選擇凍干效果較好的保護(hù)劑作為探索和研究的載體，是分析乳酸菌發(fā)酵后凍干工藝的基礎(chǔ)，從而確定最佳的保護(hù)工藝和保護(hù)劑體系。對(duì)作為發(fā)酵劑后處理工藝的凍干技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化已成為當(dāng)前發(fā)酵行業(yè)的主流研究方向，而乳酸菌活菌凍干技術(shù)則是該方向的核心。受凍干技術(shù)的冷凍干燥影響，發(fā)酵劑的活菌存活率、發(fā)酵活力、隱蔽性等都將成為該研究的關(guān)鍵，這對(duì)探索乳酸菌保護(hù)劑的凍干工藝具有十分重要的意義。

4 乳酸菌發(fā)酵后處理組合工藝建議

4.1 微囊包被發(fā)酵

乳酸菌在加工和運(yùn)輸過程中易失活，進(jìn)入動(dòng)物消化道后大多數(shù)難以耐受胃酸、膽汁酸及胰液等的作用，并不能以足夠的數(shù)量到達(dá)腸道定植發(fā)揮益生性能。為解決這一問題，可采用微膠囊前包被技術(shù)對(duì)乳酸菌進(jìn)行保護(hù)。

單層微膠囊的制備：無菌條件，取無菌處理后的海藻酸鈉溶液，加入待包被處理的微生物種子液（乳酸菌發(fā)酵液），混合均勻；將上述得到的混合液混入經(jīng)無菌處理的氯化鈣溶液中，攪拌均勻并固化，過濾，濾渣為單層微膠囊菌。

與傳統(tǒng)包被技術(shù)相比，微囊包被發(fā)酵所采用的工藝包埋率高，微膠囊中產(chǎn)品活菌含量高 （≥1011CFU·g-1）；具有良好的流動(dòng)性和分散性，顆粒大小均勻（300～500 μm）、形態(tài)良好，易與其他原料混合均勻，便于添加；產(chǎn)品常溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性能良好，貨架期長；對(duì)80 ℃高溫、胃酸和膽鹽的耐受性強(qiáng)；對(duì)病原菌有良好的抑制作用。在飼料中添加本產(chǎn)品可降低斷奶仔豬腹瀉發(fā)生率，提高畜禽生產(chǎn)性能，可替代或部分替代飼用抗生素，提升畜產(chǎn)品安全性和畜產(chǎn)品品質(zhì)[4]。

4.2 發(fā)酵液儲(chǔ)藏

乳酸菌的發(fā)酵后儲(chǔ)藏是乳酸菌產(chǎn)品性能保持穩(wěn)定的關(guān)鍵指標(biāo)。利用沉淀池、離心機(jī)、真空濃縮設(shè)備和噴霧干燥設(shè)備等排除不穩(wěn)定品質(zhì)的設(shè)備，采用蔗糖、乳糖、葡萄糖、麥芽、山楂、山梨醇和磷酸鈉等凍干保鮮劑，對(duì)成型乳酸菌進(jìn)行生化處理，以達(dá)到食品級(jí)的穩(wěn)定性。采用乳酸菌發(fā)酵后的凍干方法，將不同凍干保護(hù)劑的菌懸液分裝于小型凍干瓶中，時(shí)間12 h，保證乳酸菌凍干粉完全冷卻，6 h左右逐漸升溫，直至溫度達(dá)到15 ℃，產(chǎn)品含水量可達(dá)1.5%～2.5%。

4.3 加保護(hù)劑真空冷凍干燥

針對(duì)乳酸菌凍干保護(hù)機(jī)理，應(yīng)考慮乳酸菌發(fā)酵后的處理工藝，在乳酸菌凍干前添加保護(hù)介質(zhì)以減少其過度損傷，有選擇地提高乳酸菌凍干后的存活率。乳酸菌發(fā)酵后添加保護(hù)劑，乳酸桿菌和雙歧桿菌能夠明顯激活巨噬細(xì)胞的吞噬功能；乳酸菌培養(yǎng)階段的主要目的，是提高培養(yǎng)液?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的含菌數(shù)，選擇特定的培養(yǎng)方法和化學(xué)中和方法，給予乳酸菌以適宜的培養(yǎng)基，并加入凍干保護(hù)劑，以便于不影響乳酸菌在凍干過程中的成活率。例如，添加甘油和硫酸的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二者有很好的抗凍效果[5]。

保護(hù)劑分為低分子化合物和高分子物質(zhì)2種，低分子化合物保護(hù)劑又分為酸性物質(zhì)、中性物質(zhì)和堿性物質(zhì)等不同的保護(hù)劑。不同的保護(hù)劑類型對(duì)微生物的保護(hù)作用不同，其化學(xué)結(jié)構(gòu)與保護(hù)效果有非常密切的關(guān)系。不穿透細(xì)胞膜的大分子物質(zhì)，有較強(qiáng)的親水特性，保護(hù)及利用氫鍵和親水基，形成穩(wěn)定的水分子層，從而阻礙膜內(nèi)結(jié)合水向外轉(zhuǎn)移，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)[1]。

5 結(jié)語

乳酸菌的發(fā)酵工藝和乳酸菌制備過程中的凍干工藝均有助于乳酸菌發(fā)酵后的處理，按照多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)其處理工藝的原則和過程，有助于改善乳酸菌發(fā)酵流程，使其更加具有活性和穩(wěn)定性。

乳酸菌微生態(tài)制劑對(duì)于很多領(lǐng)域均有重要的意義，是一條高效、無害、無污染的新發(fā)展之路?？茖W(xué)總結(jié)乳酸菌發(fā)酵處理工藝并對(duì)其進(jìn)行研究，有助于在下一步通過直接的化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)微生物的全面提升。

本文通過多個(gè)角度分析乳酸菌發(fā)酵處理工藝，從而能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究提供一定的理論參考，為進(jìn)一步研究乳酸菌發(fā)酵和生產(chǎn)工藝流程打下更好的基礎(chǔ)。