活性益生菌类及其加工技术分解课件

1、活性益生菌类及其加工技术本单元主要内容人体的肠道菌群与人体健康益生菌的概念、种类、微生态机体调节功能；双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌的分离、纯化、鉴定和发酵剂制备工艺技术；双歧杆菌和乳酸杆菌的特性、菌种扩大培养技术以及相应功能性食品的生产工艺 。人体的肠道菌群与健康人体结肠中细菌：至少有50个属400多种，数量 在100亿以上。肠道菌分为三类： 致病菌 机会性病原菌 益生菌致病菌这些菌既致病又产毒，是腹泻、便秘、肠道感染、肝损伤、癌症和脑炎的罪魁祸首如：假产气菌 变形杆菌 葡萄球菌 梭状芽孢杆菌等机会性病原菌这些菌在人体抵抗能力弱的时候，可致病又产毒，还会产生致癌因子等，但在人体健康时又能抑制外来

2、菌的生长，刺激人体免疫功能的产生，以及合成某些维生素如：大肠杆菌 肠球菌 链球菌等益生菌这些菌能抑制外来有害菌的生长，调节人体免疫功能，帮助结肠中残余食物的消化吸收，以及合成某些维生素如：双歧杆菌乳酸杆菌一些真菌等人体的肠道菌群与健康的关系肠道中的致病菌、机会性病原菌、益生菌不仅在人体的健康和疾病方面有重要作用，而且与人体的营养、生理功能、药物功效、癌症、免疫反应、衰老等密切相关 。 当人体肠道菌群中益生菌占上风/优势时，人体处于健康的状态；当致病菌、机会性病原菌占上风/优势时，人体处于疾病或不健康的状态。双歧杆菌有种，最常见的有：两歧双歧杆菌婴儿双歧杆菌长双歧杆菌短双歧杆菌青春双歧杆菌双歧杆

3、菌特性1属革兰氏阳性专性厌氧菌 2生长最佳条件 3638。对热耐受性差。生长初期最适pH值为6.57.0，但总体抗酸性弱。3能发酵葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖 4分解葡萄糖时代谢产物为乙酸和乳酸 5蛋白分解力微弱 6细胞形状多样 7对营养要求复杂 常见双歧杆菌的特征 菌 种特 征两歧双歧杆菌B.bifudum呈高度变化的棒状,在琼脂介质厌氧培养的表面菌落呈圆形、凸面或晶状体，具有白色、不透明、光滑的粘液样表面。仅在介质表面生长；革兰氏阳性，但随着时间变化发酵物也可能出现异常；甲基蓝可染色内颗粒但不是整个细胞，要求有机氮作氮源，最适生长温度为3638，20或45不生长，最适pH67，pH5.5生长

4、缓慢或不生长青春双歧杆菌B.adolescentis呈短、弯曲棒状，有时呈双歧棒状。最适温度3537，20或46.5不生长。婴儿双歧杆菌B.infantis呈小、细棒状，有时呈球形或泡状，常有中心颗粒，不呈双歧状。20或46.5不生长。短双歧杆菌B.breve呈短、细或厚的棒状，也常呈球棒形，菌落呈凸面枕状，直径23mm，光滑或起伏状表面，20或46.5不生长长双歧杆菌B.longum呈长、弯曲、隆起球棒状，革兰氏呈变化性，菌落光滑或起伏状，直径25mm，发光或粘液状表面，20或46.5不生长。双歧杆菌的生理功能 对肠道菌群的调节作用免疫调节作用降血脂作用产生维生素等活性物质的作用无菌状态下出

5、生的婴儿双歧杆菌培养基制备的原则 1满足对营养和生长物质的要求 2控制低氧化还原电位3在生长过程中pH的控制和缓冲容量4控制培养基中最终pH双歧杆菌的最适培养基1培养基名称组分含量（g/L）番茄-酪蛋白胨-酵母溶解物-琼脂培养基（pH 6.46.5）琼脂15酵母提取物1葡萄糖(2%)20酪蛋白胨溶液(1%)100番茄汁5060维生素C(0.1%)或半胱氨酸(2%)1胨(Difco)5蒸馏水800双歧杆菌的最适培养基 培养基名称组分含量（g/L）BL-琼脂(葡萄糖-血-肝-琼脂)培养基(pH7.2)琼脂15酵母提取物1葡萄糖10肝提取溶液150肉提取物3溶液B5吐温-801酵母浸膏5半胱氨酸HC

6、l0.5胨(Difco)10植物蛋白胨(BBL)3溶液A10淀粉溶解物0.5蒸馏水815培养基中的溶液A、溶液B（1）溶液A： K2HOP4 25.0g、KH2PO4 25.0g、溶于250mL蒸馏水中。（2）溶液B： MgSO4 7H2O 10.0g、 FeSO47H2O 0.5g、MnSO44H2O0.33g、NaCl 0.5g溶于225mL蒸馏水中。双歧杆菌培养基制备1. 肝提取物溶液制备：10.0g肝粉在170mL蒸馏水中于5060浸提1h,煮沸10min后过滤。2. 除L-半胱氨酸盐酸盐外的所有成分溶于蒸馏水中，调整pH7.2，于120灭菌10min，冷却至50，添加半胱氨酸盐酸盐于

7、5%灭菌溶液中。用于扩培的液体培养基 所有成分溶解完全后调pH7.5，121灭菌15min。 组分含量(g/L)组分含量(g/L)牛肉汤500葡萄糖15酵母浸膏4NaCl5蛋白胨15Na2HPO42.5肝汤500硫代乙醇酸钠1-半胱氨酸HClH2O2双歧杆菌菌种用于生产的双歧杆菌有两类：纯双歧杆菌菌种含双歧杆菌的混合菌种最常用的双歧杆菌菌种：两歧双歧杆菌有时也用长双歧杆菌。最典型、应用最广泛的混合菌种： 双歧杆菌、嗜酸乳杆菌和嗜热链球菌（即BAT，提高酸度和风味成分含量）双歧杆菌菌种的提供和保存 双歧杆菌和混合菌种一般由高校和研究所提供，或从适合物质中提取分离。菌种的保存常用冷冻法，如液氮（-

8、195.8）中冷冻作长期保存-25-40作短期保存干冰（-78.8）运输工作发酵剂的制备 混纯双歧杆菌菌种培养（42、4h） 合嗜酸乳杆菌种培养（42、24h ） 菌（1:1:1）嗜热链球菌种培养（42、7h） 种 扩大培养（42、4h） 扩大培养（42、3h） 工作发酵剂（或混合菌种发酵剂）工作发酵剂的制备工艺（1）培养乳处理： 脱脂乳中加入2%脱脂乳粉、1%1.5% Bios2000（生长促进剂），于9095杀菌3045min，冷却至4244，pH6.66.8,不含抗菌素。（2）培养与发酵剂的冷却：4244、78h,当pH降为4.54.8时停止培养，并冷却至4。 双歧杆菌在功能食品中的应用

9、 其系列产品大致朝两个方向发展：其一是直接利用双歧杆菌生产活性双歧杆菌制剂及健康食品 其二是生产双歧杆菌生长因子保健食品或经过双歧杆菌发酵但不带活菌的功能食品 微生态制剂也称为微生态调节剂，是在微生态学原理指导下制得的含有大量有益菌的制剂。有的微生态制剂还含有这些微生物的代谢产物、能促进有益菌生长的促进因子。 一般认为微生态制剂具有维持宿主的微生态平衡，调整其微生态失调，提高其健康水平的功能微生态制剂的种类据微生态制剂所含成分，可将其细分为： 益生菌（Probiosis） 益生素（Prebiotics） 合生剂（Synbiotics） 益生菌益生菌（Probiosis），即狭义的微生态制剂，应

10、用一种或几种有益菌这些菌通常是从肠道相应部位分离出的正常菌群，将其培养增殖，经过真空浓缩干燥制成菌剂 益生素益生素（Prebiotics），它不被宿主消化吸收却又能有选择性地促进其体内有益菌的代谢和增殖。如属于双歧因子的低聚果糖，低聚异麦芽糖和低聚木糖等。合生剂合生剂（Synbiotics），是指在制剂中包括有益生菌和益生素二部分的制剂。 微生态制剂在国外应用情况多以片剂和胶囊形式出现所含的有益菌多采用真空冻干法生产，活菌含量高，有利贮藏，每个胶囊或片剂含菌达10亿个或更高。微生态制剂在国内应用情况以液态形式上市生产条件与生产工艺水平的限制这种形态的制剂不耐贮藏，难以保证有益菌的存活数量及活力

11、，直接影响产品质量。一般均采用口服，有益菌可在宿主的特定部位存活，改善宿主的微生态平衡，达到治疗或保健的目的。 微生态制剂基本工艺流程 液体培养基 双歧因子 灭菌 生产发酵剂（单菌或多菌型） 稀释调配（加保护剂）水剂 冷却 发酵罐发 酵 离心菌泥加保护剂真空冷冻干燥 片或制胶囊 加入双歧因子或其他益生菌粉 微生态制剂工艺说明 见教材（先自学）结合微生物学知识、酸奶加工工艺在后续设计产品生产方案时、在生产方案实施时都会涉及双歧杆菌酸奶 双歧杆菌酸奶生产的技术难点是既要保证产品中含有一定数量的双歧杆菌，又要使产品的口感和风味被消费者接受。可采用一些对双歧杆菌生长无太大负面影响的产酸菌和产香气菌，与

12、双歧杆菌共同发酵，这样可提高产酸能力、缩短凝乳时间，并改善制品口感和风味。双歧杆菌酸奶菌种 常用混合发酵剂有：两歧双歧杆菌-嗜酸乳杆菌（简称AB发酵剂）两歧双歧杆菌-嗜酸乳杆菌-嗜热链球菌（ABT发酵剂）AB发酵剂与香气菌乳脂明串珠菌和丁二酮乳酸链球菌混合发酵剂等。混合发酵双歧杆菌酸奶配方 原料配比标准化乳100蔗糖+葡萄糖10+2两歧双歧杆菌发酵剂接种量6嗜热链球菌发酵剂接种量3苏氨酸0.1抗坏血酸0.1双歧杆菌酸奶工艺流程及工艺简介 蔗糖+葡萄糖 原料乳 标准化调 配 均质（1520MPa）杀菌（115，8min）冷却（至3840） 两歧双歧杆菌嗜热链球菌接种抗坏血酸 灌装容器 发酵（38

13、39，6h） 成品冷藏（15）冷却（10左右）含有双歧杆菌的其它食品简介双歧杆菌果蔬汁发酵饮料加工工艺简介双歧杆菌酵母共生发酵乳 AB-乳 高蛋白双歧杆菌酸奶 双歧杆菌奶粉乳酸杆菌的种类及特性 嗜酸乳酸杆菌（L.acidophilus）植物乳酸杆菌（L.plantarum）干酪乳杆菌（L.casei）鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus）短乳杆菌（L.brevis）莱氏乳杆菌（L.leichmanni）纤维二糖乳杆菌（L.cellobiosus）乳酸杆菌的特性 1细胞形态多种多样 2营养要求比较复杂 3最佳生长条件 生长温度范围为2553，最适温度为3040。耐酸，最适pH一般为5.56.2，

14、在pH5或更低的情况下可生长，在中性或初始碱性条件下生长速度降低 4对糖进行发酵时存在不同的发酵类型 乳酸杆菌的生理功能 调节肠道菌群平衡、纠正肠道功能紊乱 抑制内毒素产生、免疫激活、抗衰老和抗肿瘤作用 降低血清胆固醇生成营养物质 乳酸杆菌的培养、分离 半选择性与选择性培养基： 一般可用MRS琼脂作分离用培养基当乳杆菌是区系中主要菌类时，要求使用半选择性培养基对于要求条件较苛刻，主要是专性异型发酵的菌种，则用改良的Homohiochii培养基对其生长较佳当乳杆菌仅是复杂区系中的部分菌类时，则要求使用选择性培养基，以SL培养基最为广泛采用 MRS琼脂培养基配方 成分含量(g/L)成分含量(g/L

15、)配方1配方2配方1配方2蛋白胨1010乙酸钠55酵母提取物55K2HPO422柠檬酸二铵22吐温8011葡萄糖2020MnSO44H2O0.250.05MgSO47H2O0.582琼脂1515肉膏108蒸馏水10001000配好后调节pH值6.26.4,121灭菌15min。此培养基主要用于分离培养乳杆菌和明串珠菌。 菌种纯培养物的活化 菌种若是粉剂，首先应采用经121、15min灭菌的脱脂乳（浓度10%）将其溶解，然后用灭菌吸管吸取少量的液体接种于预先灭菌的培养基（10%脱脂乳）中，置于恒温箱或培养箱中3543培养（最适温度视菌种而定）。待凝固后再接种于灭菌脱脂乳中(接种量为1%3%)。如

16、此反复活化数次。待乳酸菌充分活化后，即可调制母发酵剂。以上操作均需在无菌室内进行。如能在脱脂乳中添加10%胡萝卜汁、7%番茄汁、7%玉米汁、乳酸菌促生长剂，则可缩短活化时间并提高活力 母发酵剂的制备 将经活化后的乳酸菌纯培养物接种到经121、15min灭菌并迅速冷却至40左右的脱脂乳中培养，接种量为培养基的1%3%，待凝固后再移至另一灭菌脱脂乳中，如此反复23次，制得母发酵剂。 生产发酵剂的制备 取实际生产量的1%3%的脱脂乳，装入已经杀菌的生产用种子发酵罐中，以95100、10min杀菌后冷却至40左右，然后以无菌操作接种母发酵剂，接种量1%3%。搅拌均匀后于3543培养，达到所需酸度后即可作为生产发酵剂直接泵入生产发酵罐进行生产。当不直接用于生产时，可取出于冷库中保存待用。 乳酸杆菌在功能食品中的应用 乳酸杆菌功能食品包括： 活性菌微生态制剂 乳酸杆菌发酵食品。乳酸杆菌微生态制剂乳酸杆菌经扩大培养后浓缩分离得到菌体，经添加保护剂，