高活性益生菌發(fā)酵枸杞粉優(yōu)化-SHP-250使用

枸杞，茄科類植物，又名茍起子、甜菜子、枸蹄子 等，是一種藥食同源的食物。枸杞中含有多種生理活性 成分，如枸杞多糖，具有增強免疫、抗腫瘤、抗衰老、 抗疲勞、抗輻射損傷、調節(jié)血脂、降血壓、降血糖等功 效，此外，枸杞中的胡蘿卜素還可以美容養(yǎng)顏、滋潤肌 膚，適量食用有助于健康。目前，中國市場上80%的 枸杞仍以干果銷售，深加工高附加值的產品較少，隨著 大健康產業(yè)的興起，枸杞作為藥食同源食物開發(fā)前景廣闊。研究表明，乳酸菌生長代謝會產生乳酸、胞外多 糖、抗菌肽等物質，這些不僅有利于改善食品風味，還 能提高營養(yǎng)價值，延長保質期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

枸杞購于寧夏銀川；植物乳桿菌NCU137由南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室保藏。 脫脂乳 雙城雀巢有限公司；明膠 北京鑫達食 品添加劑有限公司；麥芽糊精 國藥集團化學試劑有限 公司；海藻糖 上海阿拉丁生化科技股份有限公司； 蔗糖 安徽省來發(fā)食品貿易有限公司；異乳糖、菊粉、 低聚異麥芽糖、麥芽糖醇、乳糖 河南圣斯德實業(yè)有限 公司；所有材料與試劑均為食品級。

1.2 儀器與設備

上海精宏SHP-250生化培養(yǎng)箱,上海精宏試驗設備有限公司；YXQ-LS50S IIA/B3生物安全柜 蘇州安泰空氣技術有限公司；YXQ-LS-50S II立式壓力蒸汽 滅菌器 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；萬分之 一精密電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限 公司；SJ201A-250型榨汁機 浙江蘇泊爾股份有限 公司；凍干顯微鏡 德國bt1有限公司；功率補償 型差示掃描量熱儀 梅特勒-托利多國際股份有限 公司；超低溫冰箱 海爾集團有限公司；真空冷凍干 燥機 上海東富龍科技有限公司；西林瓶 滄州榮昌 玻璃制品有限公司。

1.3 方法

1.3.1 凍干工藝流程

篩選優(yōu)良的干枸杞→干枸杞復水→打漿→滅菌→冷 卻→接種→發(fā)酵→加入保護劑→預凍→凍干

1.3.2 發(fā)酵枸杞漿的制備

選取質量、形態(tài)好的干枸杞，以1∶3的比例進行復 水，打漿，102 ℃滅菌20 min，冷卻后菌劑接種量為萬分 之一，培養(yǎng)發(fā)酵16 h，發(fā)酵完的枸杞漿在2 h之內備用。

1.3.3 共晶點、共融點與玻璃態(tài)轉化溫度的測定

使用差示掃描量熱儀測定物料的共晶點、共融點 以及玻璃態(tài)轉化溫度；用電子天平稱取10 mg左右 調配好的枸杞漿放置于差示掃描量熱儀的鋁盤中，壓 蓋放入儀器中進行測定。儀器的程序設定：一階段以 －10 ℃/min的速率從25 ℃到－50 ℃，保持2 min；二階 段退火過程，以10 ℃/min的速率從－50 ℃到退火溫度 －5 ℃，保持2 min；三階段再以－5 ℃/min從－5.0 ℃ 到－50 ℃，保持2 min；四階段以5 ℃/min的速率從 －50 ℃進行連續(xù)掃描直至達到25 ℃。

1.3.4 崩解溫度的測定

取2 μL凍干前發(fā)酵枸杞漿放置在凍干顯微鏡的載 物臺，以20 ℃/min的速率使物料的溫度降到－60 ℃， 維持150 s，待物料完全凍實后抽真空，真空度保持在 10 Pa左右，以2 ℃/min的速率升至20 ℃，顯微鏡每5 s 拍攝物料的照片，用于監(jiān)控并記錄凍干過程，確定物料 的崩解溫度。

1.3.5 凍干曲線的繪制

在凍干過程中每隔10 min記錄樣品溫度，通過記錄 的樣品溫度繪制凍干曲線，每個樣品重復實驗3 次。

1.3.6 凍干樣品的制備

配制不同濃度的保護劑，102 ℃滅菌20 min，冷卻 至室溫，將發(fā)酵枸杞漿重懸于不同的保護劑中，混合均 勻，－80 ℃保存?zhèn)溆谩?br />
1.3.7 保護劑的選擇與優(yōu)化

分別選取5%、10%、15%的脫脂乳、低聚異麥芽 糖、菊粉、乳糖、海藻糖、異乳糖，10%、15%、20%的 麥芽糊精，0.5%、1.0%、1.5%的明膠，1%、2%、3%的 蔗糖，5%、10%、15%的麥芽糖醇，10 種不同梯度的保 護劑，分別加入到發(fā)酵枸杞漿中進行單因素試驗，確 定適宜保護劑及用量。以存活率為指標，通過正交試驗 進行復配，確定最佳冷凍干燥的復配保護劑。

2 結果與分析


由于發(fā)酵枸杞漿屬于多元溶液，成分較為復雜， 多種溶質之間相互作用，結晶情況復雜，降溫處理，水分的部分凍結成晶體的冰，其他成分結晶部分形成 玻璃體。由圖1可以看出，當溫度逐漸從25 ℃降到 －50 ℃的過程中，4～6 min之間，即－22.70～－27.34 ℃ 之間有一個放熱峰，這是因為發(fā)酵枸杞漿在由液態(tài)變?yōu)?固態(tài)的過程中需要放出大量的相變潛熱，峰為結晶峰， 即確定發(fā)酵枸杞漿部分溶質的結晶點為－19.59 ℃。同 理，當溫度從－50 ℃升到25 ℃時，在34 min與38 min 之間有一個比較矮的吸收峰，因為發(fā)酵枸杞漿在從固態(tài) 到液態(tài)的過程中會吸收相變的潛熱，起始點即共熔點為 －5.28 ℃。因為發(fā)酵枸杞漿是復雜的混合物，并不能完 全結晶，結晶點不能準確地反映樣品的凍結狀態(tài)，對于 含有的非晶態(tài)高分子成分沒有結晶點，玻璃態(tài)轉化溫度 是非晶態(tài)物質的一個重要物理性質，當處于玻璃態(tài)時， 分子鏈和鏈段都不能運動，達到穩(wěn)固的狀態(tài)。實驗結果 顯示，經過10 ℃/min的速率從－50 ℃到－5 ℃的退火過 程，在升溫速率為5 ℃/min時發(fā)酵枸杞漿的玻璃態(tài)轉化溫 度為－31.82 ℃，所以預凍終點溫度低于－31.82 ℃。

3 結 論

凍干食品不僅保證了食品的品質和營養(yǎng)，相比于 一些罐裝、冷凍食品，更容易運輸且能長時間保鮮。 本研究以復水枸杞漿為原料，經植物乳桿菌發(fā)酵16 h 后，測定了發(fā)酵枸杞漿的物性參數(shù)，并以菌體存活率 為指標來進行保護劑的選擇與優(yōu)化，最終完成凍干曲 線的繪制。結果表明，發(fā)酵枸杞漿的物性參數(shù)：結晶 點為－19.59 ℃，共熔點為－5.28 ℃，玻璃轉化溫度為 －31.82 ℃，崩解溫度約為－36 ℃，根據(jù)物料的物性參 數(shù)，確定了預凍溫度為－40 ℃，繪制預凍曲線并確定 預凍時間為4 h，升華干燥階段的溫度設置為－45 ℃， 完成發(fā)酵枸杞漿的凍干曲線繪制；復配保護劑為20%麥 芽糊精、14%乳糖、6%海藻糖的保護效果最佳；加入 復配保護劑后，樣品的崩解溫度約為－21 ℃，確定升 華干燥溫度－30 ℃并繪制樣品的凍干曲線，得到了富 含活菌的枸杞粉。益生菌發(fā)酵枸杞粉凍干后活菌數(shù)高達 9.6（lg（CFU/g）），含水量低于3%，色澤完好，復 水性強，產品質量佳。凍干發(fā)酵枸杞粉既保持了特有的 保健功能，又含有大量的活菌可以調節(jié)胃腸菌群生態(tài)平 衡，迎合了消費者對高品質食品的需求，符合大健康產 業(yè)發(fā)展趨勢，因此市場前景非常的廣闊，必將受到越來 越多消費者的青睞。



 

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