一种直投式酸奶发酵剂的制备方法

专利名称：一种直投式酸奶发酵剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种直投式酸奶发酵剂的制备方法。
背景技术：
酸奶发酵剂(菌种)是制作酸奶所需的特定的微生物培养材料。发酵剂在酸奶生产过程 中的作用非常重要，是酸奶产品产酸和产香的基础和主要原因。酸奶质量的好坏主要取决于 酸奶发酵剂的品质、类型及活力。
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，即液态发酵剂、冷冻发酵剂和干燥发酵剂三种。
液体发酵剂，即传统人工型发酵剂，其生产方式一般需要经过菌种活化、母发酵剂、中 间发酵剂、生产发酵剂等工艺过程。使用前能给予评估和检査，依据实验和己知的方法能指 导生产。
液态发酵剂的特点①制作工艺简单，菌种可反复多次使用，成本低；②生产工序多， 使用过程需多次扩培，生产周期较长；③活菌含量低(107-108cfW克)；接种量大(2-3%);保藏 期短(4X:， 1-2天)；④菌体在多次传代培养过程中易出现比例失调、噬菌体污染、性状变异 等一系列问题。
冷冻浓缩型发酵剂系乳酸菌种经液体增殖培养，浓縮分离，与冷冻保护介质混溶，再经
冷冻而制成的发酵剂。可分为深度冻藏(-30至lj-80'C)和超低温冻藏(-196。C)。其中，超低温液 氮冷冻效果最好。它主要包括深度冻藏酸奶发酵剂和超低温冻藏酸奶发酵剂。
深度冻藏酸奶发酵剂是指在灭菌的牛乳中接种高活力的发酵剂后于-30到-80'C进行深度 冻藏，保存母发酵剂或中间发酵剂。这种冻藏发酵剂可以保存数个月，可以在任何时候以干 冰冰盒配送给工厂。冷冻过程会引起细菌菌体的损伤，尤其是对于德氏乳杆菌保加利亚亚种。 菌体在特定的条件下贮存一段时间后，深度冻藏型发酵剂的活力趋于降低。
超低温冻藏酸奶发酵剂是指在-196'C超低温保存的发酵剂是很成功的方法，即在超低
温下水分子不会形成大的冰晶，细胞内的生物化学过程基本停止，细胞处于静止期，所以于
此种条件下保藏的发酵剂保存时间最长。
虽然冷冻发酵剂有它的优点，特别是超低温冻藏，但制作时受制于冷冻设备，不便于发
酵剂的分发和运输。冷冻和融化是损伤菌体的最重要因素。在冷冻过程中对损伤高度敏感的
是保加利亚乳杆菌，吐温80和油酸钠能提高细胞膜的稳定性。乳酸菌对冻融也很敏感，这种
损伤主要与细胞膜组分有关，这样的损伤可以通过细胞膜的修复而恢复。冷冻浓縮型发酵剂活菌含量高，保藏期长，可以直接向专业生产厂家购买作为生产发酵 剂使用，在生产过程中省略了发酵剂的制备工序接种量较传统人工型发酵剂降低100倍左 右； 一次性使用方便、简单、准确，减少了菌种车间的投资和空间，大大降低了杂菌或病毒 在培养时的污染，确保每批产品质量相同，降低因生产失误而造成的浪费。但发酵剂的保存 需要特殊的制冷装置，维持冷冻费用较高，运输不便，需要配备专用冷藏车，对发酵剂中心 的依赖性过强，在生产中应用存在一定的困难。
干燥发酵剂是指乳酸菌种经液体增殖培养，浓縮分离，与保护介质混溶，再经一定方式 干燥而成的发酵剂。干剂制备一般采用两种方法，喷雾干燥法和真空冷冻干燥法。此类发酵 剂一方面可减少液态发酵剂制备的许多工作，另一方面可延长发酵剂的保存期，使其保存和 分发更容易。
由于喷雾干燥的结果并不理想，人们又寻求其他方法。使菌体在冷冻状态下进行干燥， 可以生产冷冻干燥发酵剂，这种发酵剂在全世界颇受欢迎。主要特点是冻干后，酶化作用 减弱，细菌存活率高，且发酵剂保存和管理简单，在保藏过程中细菌活性不易损失，具有更 强的稳定性和乳酸菌活力，极大地减少了菌体性状变异和噬菌体污染的机会。有的商品冻干 发酵剂放置在室温下能保存一年以上，且携带方便，可以用于直投。最为重要的是，冻干乳 酸菌发酵剂的生产和应用，促使酸乳及其它发酵乳制品生产实现了专业化、社会化、规范化 和统一化，从而使发酵乳制品的生产走向标准化，提高发酵乳制品品质，保障了消费者的利 益和健康，是今后乳酸菌发酵剂的主要发展方向。
冻干发酵剂按活力的不同又分为两种。①一般冻干发酵剂即把制好的液体发酵剂经冷 冻升华干燥得到的粉剂。采用铝箔袋真空包装。邮寄方便，在常温下可保存2周，活力无损
失。在5。C时贮存，保藏期为3个月，5'C以下冷藏，保存期为8个月。使用时也需活化培养，
也会产生污染。②浓縮冻干发酵剂，也叫直投式酸奶发酵剂。其制作方法同冷冻浓縮发酵剂 一样，需要经过浓縮培养，离心等手段，离心分离后的高浓度的乳酸菌悬浮液，添加抗冻保 护剂，经冻结，再经一定的方式进行干燥，制成干燥粉末状的固体发酵剂。这种发酵剂的活
力是一般冻干发酵剂的数十倍，在5'C可保存3个月，置于-18'C或更低温的冰箱内，活力可 保持1年。由于活力极强，可直接用来制备生产发酵剂或不需要作任何培养直接加入发酵罐 生产发酵制品。
特点是保存和管理简单，具有更强的稳定性和乳酸菌活力，极大减少菌体性状变异和噬 菌体污染的机会；接种方便，只需简单的复水处理，就可直接用于生产；运输也非常方便
但冻干工艺成本略高，发酵时间稍长。乳品发酵剂的制备是酸奶生产的重要环节，其品质好坏直接影响产品的感官质量与风味 适口性。我国酸奶生产工业化生产起步较晚，上世纪80年代初才得以发展。随着发酵乳制品 需求量的增加， 一些大学科研部门和公司也开始对乳品发酵剂进行了研究和生产，如东北农 业大学、内蒙古乳品研究所、中国农业大学等单位，除为乳品厂提供液态发酵剂外，也制备 少量一般冻干发酵剂，但活力低，而且种类少。国内某些乳品厂由于没有真正掌握制备发酵 剂的技术，商业化开发和酸奶直投式发酵剂更是主要由国外公司垄断。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高活性、高稳定性、使用方便、可直接用于工 业化酸奶、酒店或家庭式酸奶生产的酸奶发酵剂的制备方法。 本发明是这样来实现的
一种直投式酸奶发酵剂的制备方法，依次包括如下步骤
1) 将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在25'C 45'C的培养基中分别培养10 18 小时，然后使用发酵罐分别在25'C 45'C中培养10 30小时，使发酵液中活菌数达到 1.0xl010cfU/ml;
2) 在发酵液分离后得到的两种菌泥中，分别加入主要由重量百分比为0.1 5.0%的谷氨 酸钠、0.1 8.0%的乳糖、0.1 1%的抗氧化剂、1 20%的奶粉和0.1 5.0%的甘油或吐温-80
组成的菌泥活性保护剂；所述菌泥与菌泥活性保护剂按0.1: 1 1: O.l的比例混合乳化；
3) 分别经过冷冻干燥，干燥条件为在一60~—40'C预冻1 5小时后真空冷冻干燥， 冷冻干燥温度为一60'C,真空度为l 8Pa，真空冷冻干燥10 30小时；干燥后得到嗜热链球 菌和保加利亚乳杆菌的活菌数大于1.0xl011cfWg的单一冻干高活性菌粉；
4) 将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按i : io i : ioo比例混合，再加入主要
由重量百分比为1 30%的奶粉及0.1 2%的抗氧化剂组成的载体保护剂，充分混匀复配即得 到直投式酸奶发酵剂。
所述培养基的主要组成为重量百分比为1 2%的葡萄糖，0.5 1%的蛋白胨，0.1 10% 的乳清粉，1~5。％的酵母膏，0.1 0.5%的柠檬酸二铵，0.01 0.2%的磷酸氢二钾，0.1 0.5 °/0的无水乙酸钠；通过氢氧化钠溶液调节培养基的pH为4.0 6.5。
所述发酵液以孔径大小在0.01 1[im,水压0.05MPa 0.5MPa的条件下通过陶瓷膜过滤 分离菌体，或在4000 10000rpm条件下进行以管式或碟片式离心机分离菌体，并以无菌水洗 涤1 2次，得到菌泥。
所述菌泥活性保护剂在105'C 115r的温度下灭菌15分钟冷却至10'C 3(TC待用。
所述奶粉为脱脂奶粉、部分脱脂奶粉或全部脱脂奶粉；或为牛奶粉、羊奶粉或豆奶粉或其中任意组合。
所述抗氧化剂为异维生素C或谷氨酸或甘氨酸。
在加入载体保护剂的同时，加入重量百分比为0.01 10%的甜味剂、0 0.1%的风味物 质或0.2 3.0%的低聚糖中之一种或任何组合的物质。
所述甜味剂为蔗糖、阿斯巴甜或安赛蜜；所述风味物质为食用香精或香料。 本发明的有益效果是
1、 本发明方法采用了可促进菌种高密度培养的培养基，实现了菌体的高密度收集，菌体 纯度高，各单菌冻干制品的活菌数达5.0xl0"cfl!/g以上；
2、 本发明方法发酵液采用膜过滤或离心技术处理方式，菌体收集率高。釆用菌泥活性保 护剂乳化及预冻冷冻方式，同时用载体保护剂复配保护，使所得菌种活力高，性能稳定，在 -18 'C -40'C冷冻保存，保存期可达24个月；
3、 本发明方法制作的发酵剂发酵酸奶产品质量稳定、风味独特，营养丰富；
4、 本发明所公开的直投式酸奶发酵剂发酵活力强、活菌数为5.0xl06 5.0xl01QdWg，无 须中间继代培养，操作方便，可用于工业化生产酸奶的直接接种，也可用于酒店或家庭式酸 奶的制作。
具体实施例方式
将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在25。C 45'C的培养基中分别培养10 18小 时，培养基配方重量比组成为葡萄糖1 2%，蛋白胨0.5 1%，乳清粉0.1~10%，酵母 膏1 5%，柠檬酸二铵0.1 0.5%，磷酸氢二钾0.01 0.2%，无水乙酸钠0.1 0.5%和剩余, 量的蒸馏水，pH6.0 7.0;并以补加NaOH溶液控制培养酸度为pH4.0-6.5。使用发酵罐分别 在25 45。C中培养10 30小时，使发酵液中活菌数达到1.0xl01QcfWml。嗜热链球菌和保加 利亚乳杆菌种与培养基的比例关系为一千克的培养基中投入0.5 2克的菌种。
通过膜过滤或离心技术分离，得到菌泥。然后加入菌泥活性保护剂，配方为谷氨酸钠0.1 5.0%;孚諧0.1 8.0%;抗氧化剂0.1 1%;奶粉1 20%;甘油或吐温-80 0.1 5.0%;水 余量。抗氧化剂可选择异维生素C或谷氨酸或甘氨酸。
再经过冷冻干燥技术干燥，干燥条件为在一60 _4(TC预冻1 5小时后真空冷冻干燥， 冷冻干燥温度为一60°C，真空度为1 8pa，真空冷冻干燥10 30小时；干燥后得到活菌数 大于1.0xl0"cfu/g单一的冻干高活性菌粉。
然后，将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按i : io i : ioo比例混合，再加入奶粉1 30%及抗氧化剂0.1 2%组成的载体保护剂，并可选择性加入重量百分比为0.01 10 %的甜味剂、0 0.1%的风味物质或0.2 3.0%的低聚糖中之一种或任何组合的物质，即得到 一种直投式高活性高稳定性的酸奶发酵剂。其中奶粉可选择脱脂奶粉、部分脱脂奶粉或全部 脱脂奶粉，或为牛奶粉、羊奶粉或豆奶粉或其中任意组合。甜味剂可选择蔗糖、阿斯巴甜或 安赛蜜，风味物质可选择食用香精或香料。
采用本发明制备的酸奶发酵剂，按0.001 0.005%的量接种杀菌后的鲜牛奶或脱脂乳中， 经3.5 5小时发酵，即可产生组织状态和风味良好的优质酸奶(乳)。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实例l:直投式酸奶发酵剂的配制
将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种使用发酵罐分别进行高密度培养，培养 基配方重量比组成为葡萄糖1.5%、蛋白胨1%、乳清粉5%、酵母膏2%、柠檬酸二铵0.2 %、磷酸氢二钾0.02%、无水乙酸钠0.1%和剩余量的蒸馏水，pH6.5; 38。C培养20小时，并 以补加氢氧化钠溶液控制培养酸度为pH4.5。 30 4(TC培养20小时，使发酵液中活菌数达到 1.0xi01QcfU/ml。以孔径大小在lpm， 0.05MPa-0.5MPa水压条件下通过陶瓷膜过滤分离菌体， 得到菌泥。然后加入菌泥活性保护剂，配方为谷氨酸钠1.0%、乳糖2.0%、海藻糖3%、抗 氧化剂甘氨酸0.5%、脱脂奶粉5%、甘油或吐温-80 0.1%、水余量。再经过冷冻干燥技术干 燥，干燥条件为在一60 一4CTC预冻5小时后真空冷冻干燥，冷冻干燥温度为一6(TC，真 空度为l~8pa，真空冷冻千燥30小时；千燥后得到活菌数大于1.0xl()HcfWg单一的冻干高 活性菌粉。然后，将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按1 : 10比例混合，再加入脱 脂奶粉10%及甘氨酸1%组成的载体保护剂，用双铝膜密封真空包装即得到一种直投式高活 性高稳定性的酸奶发酵剂。
一实例2:直投式酸奶发酵剂的制备
将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种使用发酵罐分别进行高密度培养，培养 基配方重量比组成为葡萄糖2%、蛋白胨1.5%、乳清粉3%、酵母膏2%、柠檬酸二铵0.2 %、磷酸氢二钾0.02%、无水乙酸钠0.1%和剩余量的蒸馏水，pH6.5; 38t:培养20小时，并 以补加氢氧化钠溶液控制培养酸度为pH4.5。 30 4(TC培养20小时，使发酵液中活菌数达到 1.0xl01Qcfo/ml。以8000rpm条件下进行以碟片式离心机分离菌体，得到菌泥。然后加入菌泥 活性保护剂，配方为乳糖2.5%、海藻糖3%、谷氨酸1.5%、脱脂奶粉5%、甘油或吐温-80 0.1 %;水余量。再经过冷冻干燥技术干燥，干燥条件为在一6(h^_4(TC预冻5小时后真空冷，真空度为1 8pa，真空冷冻干燥30小时；干燥后得到活 菌数大于1.0xl0"db/g单一的冻干高活性菌粉。然后，将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻
千菌粉按i : 50比例混合，再加入脱脂奶粉10%及谷氨酸1%组成的载体保护剂，即得到一
种直投式高活性高稳定性的酸奶发酵剂。
实例3:家庭用酸奶发酵剂的制备
将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种使用发酵罐分别进行高密度培养，培养 基配方重量比组成为葡萄糖0.5%、蛋白胨2%、乳清粉6%、酵母膏1%、柠檬酸二铵0.2 %、磷酸氢二钾0.02%、无水乙酸钠0.1%和剩余量的蒸馏水，pH6.5; 38。C培养20小时，并 以补加氢氧化钠溶液控制培养酸度为pH4.5。 30 4(TC培养20小时，使发酵液中活菌数达到 1.0xl01Qcfu/ml。通过以8000rpm条件下进行管式离心机离心技术分离，得到菌泥。然后加入 菌泥活性保护剂，配方为谷氨酸钠3.0%、乳糖2.0%、异维生素C0.5X、脱脂奶粉5%、甘 油或吐温-80 0.1%、水余量。再经过冷冻干燥技术干燥，干燥条件为在一60 一40。C预冻5 小时后真空冷冻干燥，冷冻干燥温度为一6(TC，真空度为1 8pa，真空冷冻干燥30小时； 干燥后得到活菌数大于1.0xl()HcfU/g单一的冻干高活性菌粉。然后，将嗜热链球菌和保加利 亚乳杆菌的冻干菌粉按1 : 2比例混合，再加入脱脂奶粉10%及异维生素01%组成的载体保 护剂，用双铝膜密封真空包装即得到一种直投式高活性高稳定性的酸奶发酵剂。
实例4:酒店用酸奶发酵剂的制备
将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌等菌种使用发酵罐分别进行高密度培养，培养 基配方重量比组成为葡萄糖0.5%、蛋白胨2%、酵母膏3%、柠檬酸二铵0.2%、磷酸氢二 钾0.02%、无水乙酸钠0.1%和剩余量的蒸馏水，pH6.5; 38'C培养20小时，并以补加氢氧化 钠溶液控制培养酸度为pH4.5。30 4(TC培养20小时，使发酵液中活菌数达到1.0xl01QCfWml。 通过以8000rpm条件下进行管式离心机离心技术分离，得到菌泥。然后加入菌泥活性保护剂， 配方为谷氨酸钠3.0%、海藻糖3%、谷氨酸0.5%、脱脂奶粉10%、甘油或吐温-80 0.1%、 水余量。再经过冷冻干燥技术干燥，干燥条件为在一60 一40'C预冻5小时后真空冷冻干 燥，冷冻干燥温度为一6(TC，真空度为1 8pa，真空冷冻干燥30小时；干燥后得到活菌数 大于1.0xlO"cfb/g单一的冻干高活性菌粉。然后，将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌 粉按1 : 2比例混合，再加入脱脂奶粉10%及谷氨酸1%组成的载体保护剂，即得到一种直投 式高活性高稳定性的酸奶发酵剂。用双铝膜密封真空包装即得到一种直投式高活性高稳定性 的酸奶发酵剂。
8本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述实施方案只欲作为阐明本发明各个方面 的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。实际上，除了本文所述的内容外，
本领域技术人员参照上文的描述和附图
可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落 入所附权利要求书的范围之内。
权利要求
1、一种直投式酸奶发酵剂的制备方法，依次包括如下步骤1)将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌在25℃～45℃的培养基中分别培养10～18小时，然后使用发酵罐分别在25℃～45℃中培养10～30小时，使发酵液中活菌数达到1.0×1010cfu/ml；2)在发酵液分离后得到的两种菌泥中，分别加入主要由重量百分比为0.1～5.0％的谷氨酸钠、0.1～8.0％的乳糖、0.1～1％的抗氧化剂、1～20％的奶粉和0.1～5.0％的甘油或吐温-80组成的菌泥活性保护剂；所述菌泥与菌泥活性保护剂按0.1∶1～1∶0.1的比例混合乳化；3)分别经过冷冻干燥，干燥条件为在—60～—40℃预冻1～5小时后真空冷冻干燥，冷冻干燥温度为—60℃，真空度为1～8Pa，真空冷冻干燥10～30小时；干燥后得到嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的活菌数大于1.0×1011cfu/g的单一冻干高活性菌粉；4)将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按1∶10～1∶100比例混合，再加入主要由重量百分比为1～30％的奶粉及0.1～2％的抗氧化剂组成的载体保护剂，充分混匀复配即得到直投式酸奶发酵剂。
2、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述培养基的主要组成 为重量百分比为1 2%的葡萄糖，0.5 1%的蛋白胨，0.1 10%的乳清粉，1 5%的酵母 膏，0.1 0.5%的柠檬酸二铵，0.01 0.2%的磷酸氢二钾，0.1 0.5%的无水乙酸钠；通过 氢氧化钠溶液调节培养基的pH为4.0 6.5。
3、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述发酵液以孔径大小 在0.01 lpm,水压0.05MPa 0.5MPa的条件下通过陶瓷膜过滤分离菌体，或在4000 10000ipm条件下进行以管式或碟片式离心机分离菌体，并以无菌水洗涤l 2次，得到菌泥。
4、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述菌泥活性保护剂在 105。C 115。C的温度下灭菌15分钟冷却至l(TC 3(rC待用。
5、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述奶粉为脱脂奶粉、 部分脱脂奶粉或全部脱脂奶粉；或为牛奶粉、羊奶粉或豆奶粉或其中任意组合。
6、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述抗氧化剂为异维生 素C或谷氨酸或甘氨酸。
7、 根据权利要求l所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于在加入载体保护剂的同 时，加入重量百分比为0.01 10%的甜味剂、0 0.1%的风味物质或0.2 3.0%的低聚糖中 之一种或任何组合的物质。
8、 根据权利要求7所述直投式酸奶发酵剂的制备方法，其特征在于所述甜味剂为蔗糖、阿 斯巴甜或安赛蜜；所述风味物质为食用香精或香料。
全文摘要
本发明为一种直投式酸奶发酵剂的制备方法。将筛选出的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌分别进行高密度培养，使发酵液中活菌数达到1.0×10¹⁰cfu/ml；通过膜过滤或离心技术分离，得到菌泥；然后加入菌泥活性保护剂，再经过冷冻干燥技术干燥，干燥条件为在-60～-40℃预冻1～5小时后真空冷冻干燥，冷冻干燥温度为-60℃，真空度为1～8pa，真空冷冻干燥10～30小时；干燥后得到活菌数大于1.0×10¹¹cfu/g单一的冻干高活性菌粉。然后，将嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的冻干菌粉按1∶10～1∶100比例混合，再加入奶粉1～30％及抗氧化剂0.1～2％组成的载体保护剂，即得到一种直投式酸奶发酵剂。本发明解决了目前冻干工艺成本较高，发酵时间较长的问题。
文档编号A23C9/12GK101502287SQ20091005688
公开日2009年8月12日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者方曙光 申请人:上海谱莱生物技术有限公司