用于喷雾干燥乳酸菌的干燥保护剂及喷雾干燥乳酸菌的制备方法与流程

1.本发明属于食品工业技术领域，具体地说，涉及用于喷雾干燥乳酸菌的干燥保护剂及喷雾干燥乳酸菌的制备方法。


背景技术：

2.乳酸菌(lactic acid bacteria，lab)是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的一类无芽孢、革兰氏阳性细菌的通称，它是微生物家族中重要的一员，广泛分布于人体、动物体、植物以及发酵食品中，部分菌种已经被列为可用于食品的菌种。它们不仅是研究生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料，在理论上具有重要的学术价值，而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域应用价值也极高。乳酸菌溶解破壁后营养丰富，富含多种氨基酸、肽类物质和呈味核苷酸等。应用到食品中，丰富食品营养的同时有增强食品醇厚味、降盐增鲜的效果，可以缓冲、平衡腥味、苦味等令人不愉悦的味道和气味，从而满足人们对美味的不懈追求。
3.目前已公开的专利或专利申请中发现有将乳酸菌活化后制得的乳酸菌菌液接种在灭菌后的培养基中，混合后进行发酵培养，经过高温喷雾干燥技术制得。开发以营养丰富的乳酸菌为原料，采用微生物发酵，喷雾干燥的现代生物高新技术，将乳酸菌干燥制成菌粉，并将其应用于工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域，具有非常广泛的应用价值和现实意义。但是乳酸菌在乳酸菌不耐高温，喷雾干燥过程中容易造成大量的乳酸菌死亡，因此在干燥工艺中对发酵基质的选择，干燥保护剂的选择以及工艺参数的调整，对制得成品的活菌数有着很重要的影响。因此选择优质的发酵基质，合理的工艺参数，良好的干燥保护剂是目前干燥工艺急需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种新型乳酸菌干燥技术，本发明制备的产品活菌数高，工艺简单、易于制作。具体来说，获取的乳酸菌菌粉有较好储存优势，体内复苏时间短，生产设备简单，成本低，适合乳酸菌大规模生产，运输和储存。
5.根据本发明的第一个方面，本发明是提供一种用于喷雾干燥乳酸菌的干燥保护剂。
6.本发明的用于喷雾干燥乳酸菌的干燥保护剂包括：
7.菊粉1-20重量份，优选1-10重量份，优选2-8重量份，优选2-5重量份，
8.抗性糊精5-40重量份，优选5-30重量份，优选6-25重量份，优选6-20重量份，优选6-15重量份，优选6-10重量份，
9.乳粉(优选全脂乳粉)5-40重量份，优选5-30重量份，优选6-25重量份，优选6-20重量份，优选6-15重量份，优选6-10重量份，
10.麦芽糊精10-80重量份，优选10-70重量份，优选10-60重量份，优选12-50重量份，
优选12-40重量份，优选12-30重量份，优选12-25重量份，优选12-20重量份。
11.在一个优选实施方案中，本发明的用于喷雾干燥乳酸菌的干燥保护剂还可包括下列中的一种或多种：
12.葡萄糖0.5-10重量份，优选0.5-8重量份，优选0.5-5重量份，优选0.5-2重量份，优选0.5-1重量份，
13.低聚果糖0.5-10重量份，优选0.5-8重量份，优选0.5-5重量份，优选0.5-2重量份，优选0.5-1重量份，
14.果蔬粉0.5-10重量份，优选0.5-8重量份，优选0.5-5重量份，优选0.5-2重量份，优选0.5-1重量份。
15.本发明的乳粉可以为牛乳粉、羊乳粉等常规乳粉中的任何一种或多种，可以是全脂乳粉、脱脂乳粉、全脂加糖乳粉、调味乳粉等，优选是全脂乳粉。
16.本发明中，抗性糊精可由淀粉加工而成，是将焙烤糊精的难消化成分用工业技术提取处理并精炼而成的一种低热量葡聚糖，属于低分子水溶性膳食纤维。
17.本发明中，菊粉主要来源于植物，是植物中储备性多糖，优选是以菊苣根为原料，去除蛋白质和矿物质后，经喷雾干燥等步骤获得的菊粉，或以菊芋(洋姜)根状茎为原料，去除蛋白，胶质，粗纤维和矿物质，经水提取，离子交换，膜过滤，喷雾干燥等生产工艺得到的菊粉。
18.本发明中，优选地，麦芽糊精是以各类淀粉作原料，经酶法工艺低程度控制水解转化，提纯，干燥而成，其原料是含淀粉质的玉米，大米或精制淀粉，如玉米淀粉，小麦淀粉，木薯淀粉等。
19.本发明进一步提供了喷雾干燥乳酸菌的制备方法，该方法包括：
20.(1)准备发酵用乳酸菌；
21.(2)制备发酵基质；
22.(3)发酵处理，获得发酵液；
23.(4)喷雾干燥处理，将发酵液、本发明的上述干燥保护剂和水(优选饮用水、去离子水等)混合，在入口温度180-260℃，优选185-255℃，优选190-250℃，优选195-245℃，优选200-240℃，优选210-240℃，优选220-240℃，优选230-240℃，出口温度50-68℃，优选51-65℃，优选52-60℃，优选53-58℃，优选55-58℃的条件下喷雾干燥，获得乳酸菌菌粉。
24.步骤(2)中，制备发酵基质的原料可以是本领域常规的原料，在一个优选的实施方案中，原料包括：
25.(a)选自大豆5-40重量份(例如5-35重量份，5-30重量份，10-25重量份，15-20重量份)、小米1-20重量份(例如1-15重量份，例如2-12重量份，例如3-10重量份，例如3-5重量份)、红小豆1-20重量份(例如1-15重量份，例如2-12重量份，例如3-10重量份，例如3-5重量份)、青豆1-20重量份(例如1-15重量份，例如2-12重量份，例如3-10重量份，例如3-5重量份)、番茄1-20重量份(例如1-15重量份，例如2-12重量份，例如3-10重量份，例如3-5重量份)和胡萝卜1-20重量份(例如1-15重量份，例如2-12重量份，例如3-10重量份，例如3-5重量份)中的一种或多种，
26.(b)选自葡萄糖0-5重量份(或1-4重量份，或2-3重量份)，乳糖0-5重量份(或1-4重量份，或2-3重量份)，白砂糖0-5重量份(或1-4重量份，或2-3重量份)，低聚果糖0-5重量份
(或1-4重量份，或2-3重量份)中的一种或多种；
27.(c)全脂乳粉0-5重量份，或1-4重量份，或2-3重量份。
28.(1)项中的原料可以是所述原料的任意组合，例如大豆和小米；大豆、红小豆、番茄；小米、红小豆、番茄；大豆、小米、青豆和胡萝卜；大豆、小米和红萝卜等等。
29.进一步地，步骤(2)制备发酵基质包括将选自大豆、小米、红小豆、青豆、番茄和胡萝卜中的一种或多种、任选的选自葡萄糖、乳糖、白砂糖、低聚果糖中的一种或多种和任选的全脂乳粉经研磨、均质，加水(饮用水、去离子水等)稀释，高温灭菌待用。加水稀释的水量可以是原料(a)的总质量的3～8倍，优选4～6倍，更优选约5倍。
30.本技术中，任选的，表示存在或不存在后续的组分或步骤。
31.进一步地，步骤(3)发酵处理包括将步骤(1)中乳酸菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为30-39℃，优选33-38℃，优选34-37℃，优选约35℃，发酵时间为1-5d，优选1-4d，优选2-3d，优选约2d。
32.步骤(4)中，喷雾干燥可以是常规的喷雾干燥方法，可以采用通常的用于食品加工的市售喷雾干燥设备，只是入口温度和出口温度设定为入口温度180-260℃，优选185-255℃，优选190-250℃，优选195-245℃，优选200-240℃，优选210-240℃，优选220-240℃，优选230-240℃，出口温度50-68℃，优选51-65℃，优选52-60℃，优选53-58℃，优选55-58℃的条件。步骤(4)中添加的水(饮用水、去离子水等)的量与发酵液的质量比或体积比可以为0.4～4:1，例如0.5～3:1，0.6～2.5:1，优选约0.7～2:1或0.8～1.5:1或1.0-1.3:1。干燥保护剂的量可以为发酵基质原料总质量(不包括步骤(2)中添加的水)的0.1～3倍，优选0.3～1.5倍，更优选0.4～1.0倍，更优选0.45～0.95倍，更优选0.5～0.9倍，更优选0.55～0.85倍，更优选0.6～0.8倍，更优选0.65～0.75倍。
33.进一步地，本发明的方法还包括：将步骤(4)得到的乳酸菌菌粉混合、过筛、包装成成品。
34.本发明人出乎意料地发现，通过使用本发明的保护剂，并将喷雾干燥条件设定为在一定范围内高于通常的喷雾干燥入口温度，即入口温度180-260℃，优选185-255℃，优选190-250℃，优选195-245℃，优选200-240℃，优选210-240℃，优选220-240℃，优选230-240℃，出口温度50-68℃，优选51-65℃，优选52-60℃，优选53-58℃，优选55-58℃，获取的乳酸菌菌粉活菌数更高，体内复苏时间更短。
35.本发明进一步涉及通过上述制备方法获得的乳酸菌菌粉。
36.本发明还涉及通过上述制备方法获得的乳酸菌菌粉用于加工食品的用途。本发明的乳酸菌菌粉可作为原料用于加工酸奶、固体饮料、片剂、粉剂、点心、豆腐、面包、泡菜、馒头、压缩饼干、酸米乳、酸豆乳、酸谷乳等多种食品。这些食品可按现有方法制备，只是添加本发明乳酸菌菌粉。
37.本发明中，所述的乳酸菌可为乳酸杆菌或乳酸球菌中的一种或多种。
38.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
39.本发明制备的产品，工艺简单、易于制作，具体来说，获取的乳酸菌菌粉活菌数高，体内复苏时间短，生产设备简单，成本低，适合乳酸菌大规模生产，运输和储存。本发明在现有技术的基础上，设置合适的原料及其比例关系，更有利于提高干燥后活菌数量。
具体实施方式
40.以下通过具体实施例来进一步说明本发明。本技术中，份按重量份计算，除非另有规定。
41.实施例1
42.植物乳杆菌菌粉的制备：
43.(1)菌种准备：准备植物乳杆菌菌种冷冻贮藏，待用；
44.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、小米20份、红小豆20份经过清洗，添加葡萄糖5份、全脂乳粉5份，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
45.(3)发酵处理：将步骤(1)中植物乳杆菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为2d。
46.(4)干燥处理：采用喷雾干燥设备，将步骤(3)发酵处理后发酵液与果蔬粉5份、菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份，水500份混合，经入口温度240℃，出口温度53℃的干燥设备离心干燥得到乳酸菌菌粉；
47.(5)成品处理：将步骤(4)得到的植物乳杆菌菌粉混合、过筛、包装加工制成植物乳杆菌菌粉。
48.对比例1
49.植物乳杆菌菌粉的制备：
50.(1)菌种准备：准备植物乳杆菌菌种冷冻贮藏，待用；
51.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、小米20份、红小豆20份经过清洗，添加葡萄糖5份、全脂乳粉5份，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
52.(3)发酵处理：将步骤(1)中植物乳杆菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为2d。
53.(4)干燥处理：采用喷雾干燥设备，将步骤(3)发酵处理后发酵液与水500份混合，经入口温度170℃，出口温度69℃的干燥设备离心干燥得到乳酸菌菌粉；
54.(5)成品处理：将步骤(4)得到的植物乳杆菌菌粉混合、过筛、包装加工制成植物乳杆菌菌粉。
55.对比例2
56.本对比例采用磷酸二甘油酯作为保护剂。植物乳杆菌菌粉的制备：
57.(1)菌种准备：准备植物乳杆菌菌种冷冻贮藏，待用；
58.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、小米20份、红小豆20份经过清洗，添加葡萄糖5份、全脂乳粉5份，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
59.(3)发酵处理：将步骤(1)中植物乳杆菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为2d。
60.(4)干燥处理：采用喷雾干燥设备，将步骤(3)发酵处理后发酵液与3份磷酸二甘油酯，水500份混合，经入口温度170℃，出口温度72℃的干燥设备离心干燥得到乳酸菌菌粉；
61.(5)成品处理：将步骤(4)得到的植物乳杆菌菌粉混合、过筛、包装加工制成植物乳杆菌菌粉。
62.实施例2
63.青春双歧杆菌菌粉的制备：
64.(1)菌种准备：准备青春双歧杆菌菌种冷冻贮藏，待用；
65.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、小米20份、青豆20份、番茄块15份、胡萝卜块15份经过清洗，添加低聚果糖5份、全脂乳粉5份中，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
66.(3)发酵处理：将步骤(1)中青春双歧杆菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为33℃，发酵时间为2d。
67.(4)干燥处理：将步骤(3)发酵处理后发酵液与菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份，水500份混合，经入口温度230℃，出口温度55℃的干燥设备离心干燥得到青春双歧杆菌菌粉。
68.(5)成品处理：将步骤(4)得到的青春双歧杆菌菌粉混合、过筛、包装加工制成青春双歧杆菌菌粉。
69.对比例3
70.与实施例2基本相同，将步骤(3)发酵处理后发酵液与水500份混合，入口温度230℃和出口温度55℃改为入口温度170℃和出口温度69℃。
71.对比例4
72.与实施例2基本相同，只是干燥保护剂果蔬粉5份、菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份改为3份磷酸二甘油酯；入口温度230℃和出口温度55℃改为入口温度170℃和出口温度69℃。
73.实施例3
74.戊糖片球菌菌粉的制备：
75.(1)菌种准备：准备戊糖片球菌菌种冷冻贮藏，待用；
76.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、红小米20份、番茄块15份、胡萝卜块15份经过清洗，添加低聚果糖10份、全脂乳粉10份，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
77.(3)发酵处理：将步骤(1)中戊糖片球菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为35℃，发酵时间为2d。
78.(4)干燥处理：将步骤(3)发酵处理后发酵液与菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份，水500份混合，经入口温度240℃，出口温度55℃的干燥设备离心干燥得到戊糖片球菌菌粉。
79.(5)成品处理：将步骤(4)得到的戊糖片球菌菌粉混合、过筛、包装加工制成戊糖片球菌菌粉。
80.对比例5
81.与实施例3基本相同，将步骤(3)发酵处理后发酵液与水500份混合，入口温度240℃和出口温度55℃改为入口温度170℃和出口温度69℃。
82.对比例6
83.与实施例3基本相同，只是干燥保护剂果蔬粉5份、菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份改为3份磷酸二甘油酯，入口温度240℃和出口温度55℃改为入口温度180℃和出口温度70℃。
84.实施例4
85.戊糖片球菌菌粉的制备：
86.(1)菌种准备：准备戊糖片球菌菌种冷冻贮藏，待用；
87.(2)发酵基质准备：准备大豆20份、红小米20份经过清洗，添加白砂糖10份、全脂乳粉10份中，经研磨、均质,加水500份稀释，高温灭菌待用；
88.(3)发酵处理：将步骤(1)中戊糖片球菌菌种加入到步骤(2)中发酵基质中，进行发酵，发酵温度为33℃，发酵时间为2d。
89.(4)干燥处理：将步骤(3)发酵处理后发酵液与菊粉5份、抗性糊精20份、全脂乳粉10份、麦芽糊精20份，水500份混合，经入口温度240℃，出口温度58℃的干燥设备离心干燥得到戊糖片球菌菌粉。
90.(5)成品处理：将步骤(4)得到的戊糖片球菌菌粉混合、过筛、包装加工制成戊糖片球菌菌粉。
91.实施例5
92.基本与实施例1相同，只是入口温度210℃，出口温度53℃。
93.实施例6
94.基本与实施例1相同，只是干燥保护剂不采用果蔬粉。
95.实施例7
96.基本与实施例1相同，只是干燥保护剂另外加入葡萄糖1重量份。
97.实施例8
98.基本与实施例1相同，只是干燥保护剂另外加入低聚果糖1重量份。
99.实验例1
100.采用不同乳酸菌菌种来对比常规喷雾干燥或现有干燥保护剂保护后活菌数与采用本发明后活菌数如表1所示：
[0101] 植物乳杆菌青春双歧杆菌戊糖片球菌实施例11.3*10
12
ꢀꢀ
对比例16.1*108ꢀꢀ
对比例25.4*10
10
ꢀꢀ
实施例2 8.6*10
11 对比例3 5.2*10
8 对比例4 8.5*10
9 实施例3
ꢀꢀ
9.8*10
11
对比例5
ꢀꢀ
6.5*108对比例6
ꢀꢀ
4.1*109[0102]
通过对比发现采用本发明方法可以有效的提高活菌数的数量级，同时耗费的生产成本没有特别明显的增加。活菌数按照平板菌落计数法测定(gb 4789.35-2016食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验)。采用磷酸二甘油酯，入口温度升高(例如180℃以上)后活菌数下降。
[0103]
实验例2
[0104]
乳酸菌复苏率对比测定
[0105]
小鼠活菌数复苏对比测定实验:取30只小鼠，雌雄各半，平均分配至a、b、c三组；其中：
[0106]
a组为空白组：每天每只小鼠灌服10ml的的生理盐水；
[0107]
b组为对照组：每天每只小鼠灌服10ml的10％浓度的采用对比例1干燥工艺制作的活菌数为1000万cfu/g的植物乳杆菌菌粉的稀释液。
[0108]
c组为对照组：每天每只小鼠灌服10ml的10％浓度的采用对比例2干燥工艺制作的活菌数为1000万cfu/g的植物乳杆菌菌粉的稀释液。
[0109]
d组为实验组：每天每只小鼠灌服10ml的10％浓度的采用实施例1制作的活菌数为1000万cfu/g的植物乳杆菌菌粉的稀释液。
[0110]
持续七天后，取a、b、c、d四组的小鼠的粪便做活菌检测，结果见表2。以a组的活菌数为1，以每组对照a组的比值。
[0111]
表2
[0112][0113]
根据实验数据显示通过实施例1工艺制造的植物乳杆菌菌粉在体内复苏率效果明显。
[0114]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0115]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。