乳源马克思克鲁维酵母菌的筛选、增殖培养及其冻干菌粉制备的优化研究

论文摘要

奶啤是一种经乳酸菌、酵母菌两步发酵制成的有益于人类健康的新型乳饮料,属国内外首创,具有“营养丰富、风味醇厚、沁人心脾”的品质特点,目前在市场上,越来越受到消费者的欢迎。酵母是奶啤产品发酵生产的关键菌种,能为奶啤提供醇、酸和酯等主要风味物质,其发酵特性决定着奶啤的品质和风味。目前,国内奶啤企业大多采用市售啤酒酵母或酿酒酵母发酵生产奶啤,一方面由于生产中添加了麦芽汁与酒花,导致生产成本增加和工艺复杂化;另一方面也造成产品风味单一,难以满足消费者多样性的需求,影响了奶啤推广和市场占有率。虽然,部分企业采用筛选后的优质乳源酵母菌发酵,改善了奶啤的质量,但缺乏此类酵母菌的活性干粉,不利于奶啤产业的长期稳定性发展。因此,近年来,奶啤饮料的研究逐渐转移到优质乳源酵母菌的筛选及其活性干粉的制备方面。本研究首先对乳源奶啤酵母菌种进行了筛选和鉴定,为活性菌粉的制备提供了优质的菌种;开展了乳源酵母菌活性干粉的制备研究,为优质奶啤乳源酵母菌活性干粉的工业化应用提供了研究基础。研究取得的主要科研成果如下:（1）筛选到一株优质乳源马克思克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus BJ1）菌株,初步投入了奶啤的中试生产。试验研究从国内不同地区来源的野生开菲尔粒中,共分离获得79株菌种菌株,根据形态学分析、显微镜观察及分子生物学鉴定,确定其中15株菌种菌株为酵母菌菌株,分别为4株马克思克鲁维酵母菌、5株酿酒酵母菌、6株毕赤酵母菌。试验以奶啤企业生产菌株——马克思克鲁维酵母菌株TRJ1作为对照,分别对筛选获得的15株酵母菌株进行了发酵分析,通过理化卫生试验、遗传稳定性测试、感官评价及挥发性成分检测,最终确定马克思克鲁维酵母菌株BJ1为优质奶啤乳源酵母菌,其发酵生产的奶啤品质最佳。试验构建了菌株BJ1的生物进化树,进一步对其种属分类进行了确定。（2）优化了马克思克鲁维酵母菌株BJ1的增殖培养基配方和培养条件,获取了冻干菌粉制备所必需的高浓度活性菌体。通过单因素与响应面分析,发现菌株BJ1的最佳增殖培养基配方为:麦芽汁培养基为基础培养基,添加糖蜜2.94%、麸皮1.56%、CaCO30.21%,增殖培养获得菌株BJ1的最大活菌浓度是6.8×108 CFU/mL。在此基础上,通过正交试验优化培养条件,发现菌株BJ1的最适培养条件为28°C、220 rpm、接种浓度1.5×106CFU/mL,获得最大活菌浓度可达到7.8×108 CFU/mL,是YPD培养基中菌株BJ1活菌浓度的4.11倍。（3）优化了马克思克鲁维酵母菌株BJ1的冻干保护剂配方及菌粉储存条件,为冻干粉的制备提供可靠的生产依据;高活性的菌株BJ1酵母冻干粉的最佳制备条件:（1）6000 rpm,离心15 min,菌体活性细胞收集率可达到86.09±1.28%;（2）单因素及响应面分析,最佳冻干保护剂配方为:蔗糖11.27%、甘露醇4.88%、麦芽糊精15.43%、脱脂乳粉7.82%;（3）离心菌泥与保护剂最适混合比例为1:1.5、最佳平衡时间为30 min。上述优化条件基础上,菌体活性细胞冻干存活率可达90.21±1.04%,达到了国内先进水平。在真空、-20°C条件下,菌株BJ1酵母冻干粉储存3个月,BJ1冻干粉酵母细胞存活率为72.08±1.31%。（4）优化了以BJ1冻干粉为发酵剂的奶啤发酵工艺,为乳源酵母冻干粉进一步工业化应用提供了可靠保障。试验通过单因素、正交试验设计,明确奶啤发酵的最佳工艺条件为:时间18 h、温度28°C、菌株BJ1接种浓度1.5×106 CFU/mL。在此条件下,菌株BJ1冻干粉发酵生产的奶啤,感官评分可达92±1.9分;乙醇含量0.45±0.09%,符合国标对含醇乳饮品的要求;样品挥发性成分分析,奶啤的醇、酯等风味物质相对含量明显得到提高,奶啤风味及品质比优化前有显著改善。通过本研究,获得了一株优质奶啤发酵乳源马克思克鲁维酵母（Kluyveromyces marxianus BJ1）菌株,完成了该菌株高浓度增殖培养及其冻干菌粉的制备,冻干存活率高达90.21±1.04%,达到了国内先进水平;菌株BJ1冻干粉在实验室奶啤生产中,性能稳定,其发酵生产的奶啤产品口感及风味俱佳,且质量均一,满足了下一步工业化中试生产要求。

论文目录

摘要

abstract

第一章绪论

1.1 立题背景

1.2 奶啤的概述

1.2.1 奶啤的简介

1.2.2 奶啤的研究现状

1.3 奶啤发酵关键菌种

1.4 乳源性马克思克鲁维酵母的概述

1.4.1 开菲尔粒中的乳源酵母菌

1.4.2 乳源性马克思克鲁维酵母的简介

1.4.3 乳源性马克思克鲁维酵母菌的研究现状

1.5 酵母菌增殖培养

1.5.1 酵母菌增殖培养的意义

1.5.2 酵母菌增殖培养的限制因素及研究现状

1.6 真空冷冻干燥技术的概述

1.6.1 活性干酵母

1.6.2 真空冷冻干燥

1.6.3 酵母菌真空冷冻干燥研究现状

1.7 本论文研究目的、意义及硏究内容

第二章优质乳源酵母菌的分离、鉴定和筛选

2.1 引言

2.2 材料与设备

2.2.1 主要材料与试剂

2.2.2 主要仪器与设备

2.3 试验方法

2.3.1 开菲尔粒的活化培养

2.3.2 乳源酵母菌的分离纯化和形态学分析

2.3.3 乳源酵母菌的分子生物学鉴定

2.3.4 优质奶啤发酵乳源酵母菌的筛选

2.4 结果与讨论

2.4.1 乳源酵母菌的分离纯化与形态学分析

2.4.2 乳源酵母菌株奶啤样品理化卫生指标测定

2.4.3 优质奶啤发酵酵母菌株的遗传稳定性筛选

2.4.4 优质乳源酵母菌株奶啤样品的感官评价

2.4.5 优质酵母菌株发酵奶啤样品的挥发性成分分析

2.4.6 乳源酵母菌株BJ1 生物进化树的构建

2.5 本章小结

第三章马克斯克鲁维酵母菌增殖培养的研究

3.1 引言

3.2 材料与仪器

3.2.1 材料与试剂

3.2.2 主要仪器与设备

3.3 试验方法

3.3.1 马克斯克鲁维酵母菌株BJ1 的活化

3.3.2 种子液的制备

3.3.3 基础培养基的筛选

3.3.4 培养基成分的优化

3.3.5 培养条件的优化

3.3.6 数据统计分析

3.4 结果与讨论

3.4.1 基础培养基的筛选

3.4.2 培养基成分的优化

3.4.3 培养条件的优化

3.5 本章小结

第四章马克斯克鲁维酵母菌冻干保护剂的优化研究

4.1 引言

4.2 材料与仪器

4.2.1 材料与试剂

4.2.2 仪器与设备

4.3 试验方法

4.3.1 冻干粉制备流程

4.3.2 离心浓缩条件的选择

4.3.3 预冻条件确定

4.3.4 单一保护剂的筛选

4.3.5 复合保护剂的响应面设计

4.3.6 菌泥与复合冻干保护剂混合比例的优化

4.3.7 菌泥与复合保护剂混合平衡时间的优化

4.3.8 菌株BJ1 冻干后处理及存活率的计算

4.3.9 菌株BJ1 冻干粉保藏及发酵性能的研究

4.3.10 数据统计分析

4.4 结果与讨论

4.4.1 菌株BJ1 酵母菌离心浓缩条件的确定

4.4.2 单一冻干保护剂的筛选

4.4.3 复合冻干保护剂响应面法优化研究

4.4.4 菌泥与复合冻干保护剂混合比例的优化

4.4.5 菌泥与复合保护剂混合平衡时间的优化

4.4.6 BJ1 干粉在储藏期的存活率测试

4.4.7 BJ1 干粉的发酵性能试验

4.5 本章小结

第五章奶啤发酵工艺的优化

5.1 引言

5.2 材料与设备

5.2.1 材料与试剂

5.2.2 试验设备

5.3 试验方法

5.3.1 单一条件对奶啤发酵的影响

5.3.2 发酵条件的正交优化

5.3.3 奶啤产品质量初步分析方法

5.3.4 奶啤品质测定

5.4 结果与讨论

5.4.1 发酵条件对奶啤发酵的影响

5.4.2 发酵条件的正交优化

5.4.3 奶啤香气成分比较分析

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高恩燕

导师: 王亮

关键词: 奶啤,乳源酵母菌,马克思克鲁维酵母菌,增殖培养,真空冷冻干燥,发酵工艺

来源: 江苏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,轻工业手工业,轻工业手工业

单位: 江苏大学

分类号: TS201.3;TS275.4

总页数: 115

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