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1.1微生物發(fā)酵
以醬糟(30%)、木薯渣(10%)、玉米黃漿(30%)和玉米噴漿纖維(30%)食品工業(yè)廢渣為發(fā)酵底物,添加乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。接種用乳酸菌冰干粉為西南民族大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院動(dòng)物科學(xué)實(shí)驗(yàn)室從牦牛消化道中分離篩選的優(yōu)良菌株———嗜酸乳桿菌LAg12-7,該菌株已送中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心———武漢大學(xué)保藏中心保藏,其保藏編號(hào)為CCTCCM2012305;枯草芽孢桿菌和酵母菌干菌粉購(gòu)于北京華辰興業(yè)科技有限公司。將乳酸菌、枯草芽孢桿菌和酵母菌的凍干粉按40.0%、30.0%和30.0%的比例制成混合發(fā)酵菌劑。取復(fù)合發(fā)酵菌劑1.0份,加紅糖5.0、維生素C0.4、尿素3.1、磷酸二氫鉀0.5和清潔水90.0份,30℃活化72h,制成混合發(fā)酵菌液。在發(fā)酵底物中按3%的比例加入活化后的混合發(fā)酵菌液。參考閆征等、王秋菊等和劉新星等方法,在30℃培養(yǎng)箱發(fā)酵5d。發(fā)酵期間適當(dāng)補(bǔ)水,水分含量控制在30%左右,每24h翻動(dòng)1次。發(fā)酵前1d和發(fā)酵后(第5天)的物料各取100g裝于自封口塑料袋中,立即置于-20℃冰箱中保藏。以上微生物發(fā)酵飼料試驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次,即得3個(gè)批次的發(fā)酵飼料。
1.2樣品處理
取適量發(fā)酵前和發(fā)酵后飼料鮮樣-4℃保藏,用于活菌計(jì)數(shù)和pH測(cè)定。將發(fā)酵前和發(fā)酵后飼料樣品置于90℃烘箱中烘30min以滅酶活,而后65℃烘6h,室溫自然放置6h得到風(fēng)干樣品。將風(fēng)干樣品分2份粉碎,并過(guò)20目篩(用于纖維測(cè)定)和40目篩(用于粗蛋白和小肽測(cè)定)。
1.3指標(biāo)測(cè)定
1.3.1活菌數(shù)的測(cè)定
乳酸菌、酵母菌和枯草芽孢桿菌分別梯度培養(yǎng)計(jì)數(shù),培養(yǎng)基的配制參考楊雪峰等和劉惠知等的方法,計(jì)數(shù)方法依照GB/T13093-2006。
1.3.2pH的測(cè)定
pH的測(cè)定方法參照王旭明并有所改進(jìn),對(duì)樣品10倍稀釋混勻后采用Beckman離心機(jī)8000r/min離心,取上清液測(cè)定。
1.3.3常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的測(cè)定
中性洗滌纖維(NDF)和酸性洗滌纖維(ADF)采用VELP纖維素測(cè)定儀;粗蛋白(CP)采用FOSS蛋白測(cè)定儀。測(cè)定方法參照張麗英飼料中常規(guī)成分分析一章。
1.3.4蛋白酶和纖維素酶活性的測(cè)定
以40目風(fēng)干樣品為原料測(cè)定酶活力,蛋白酶活力的測(cè)定參考張寒俊等方法,纖維素酶活力的測(cè)定采用二硝基水楊酸法(DNS)法。
1.3.5小肽含量的測(cè)定
小肽含量的測(cè)定參照郭玉東等方法,并對(duì)其進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE),定性說(shuō)明小肽含量變化。
1.4統(tǒng)計(jì)分析
對(duì)3批次發(fā)酵飼料分別采樣并測(cè)定相應(yīng)指標(biāo),試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示,發(fā)酵前后的差異性采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件中的t檢驗(yàn)。
2結(jié)果與方法
2.1活菌數(shù)及pH
發(fā)酵后食品工業(yè)廢渣中3種有益菌活菌數(shù)均極顯著提高(P<0.01),乳酸菌和酵母菌達(dá)到108數(shù)量級(jí)。與發(fā)酵前相比,乳酸菌數(shù)增加454.90%,枯草桿菌數(shù)增加282.35%,酵母菌數(shù)增加403.70%。發(fā)酵5d后,由于微生物尤其是乳酸菌的新陳代謝,導(dǎo)致食品工業(yè)廢渣的pH明顯下降,由5.80降至3.91,降幅達(dá)32.59%,P為0.0041。
2.2常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分
發(fā)酵后食品工業(yè)廢渣CP含量極顯著增加(P<0.01),增幅達(dá)21.68%;NDF和ADF含量均顯著下降(P<0.05),其中NDF下降10.61%,ADF下降9.23%。
2.3活性成分
發(fā)酵過(guò)程中由于微生物不斷分泌代謝產(chǎn)物,使得食品工業(yè)廢渣的蛋白酶和纖維素酶活力均提高2倍以上,蛋白酶活力增幅達(dá)138.45%,纖維素酶活力增幅達(dá)143.20%。小肽含量顯著提高,由0.87%增至3.20%,增幅達(dá)267.81%。發(fā)酵5d時(shí),66200~97400的肽段含量較之發(fā)酵前1d時(shí)降低,而66200以下肽段含量增加,說(shuō)明食品工業(yè)廢渣經(jīng)過(guò)發(fā)酵,部分大分子蛋白得以降解,并轉(zhuǎn)化為低分子肽。
3討論
3.1微生物發(fā)酵對(duì)活菌數(shù)和pH的影響
發(fā)酵過(guò)程中,益生菌和發(fā)酵底物中原有微生物利用飼料中的糖分等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸大量增殖,發(fā)酵后乳酸菌和酵母菌枯草桿菌活菌數(shù)分別達(dá)到2.83、1.36和0.65億CFU/g。王旭明等用玉米-豆粕型日糧添加益生菌發(fā)酵,4d后乳酸桿菌數(shù)量達(dá)到最大值9.5億CFU/g,2d后酵母菌數(shù)達(dá)到最大值4.1萬(wàn)/g,同時(shí)大腸菌群和腐敗菌被抑制。魏愛(ài)彬等利用干酪乳桿菌和植物乳桿菌發(fā)酵全價(jià)飼料,2種菌的單一發(fā)酵組和組合發(fā)酵組的乳酸菌數(shù)量分別在發(fā)酵6、4和6d達(dá)到最大,分別為994、983和984億CFU/g,而酵母菌在發(fā)酵過(guò)程中數(shù)量逐漸降低,發(fā)酵10d時(shí)2種菌的單一發(fā)酵組和復(fù)合菌種發(fā)酵組中的酵母菌活菌數(shù)分別為374、365和372億CFU/g。任佐華利用枯草桿菌、黑曲霉和產(chǎn)朊假絲酵母發(fā)酵水稻秸稈,最佳條件下總活菌數(shù)可達(dá)118億CFU/g。試驗(yàn)乳酸桿菌活菌數(shù)變化趨勢(shì)與王旭明等相符,魏愛(ài)彬等和佐華活菌數(shù)較高可能因?yàn)榘l(fā)酵底物、發(fā)酵時(shí)間和菌種組合不同所致。微生物尤其是乳酸菌增殖過(guò)程中分泌酸性物質(zhì),降低了發(fā)酵飼料的pH,發(fā)酵后pH降至3.91,可提高發(fā)酵飼料的適口性,而酸性環(huán)境又可抑制許多有害菌的繁殖,從而可以延長(zhǎng)發(fā)酵飼料的保藏時(shí)間。吳天祥對(duì)芭蕉芋酒糟接種嗜酸乳桿菌發(fā)酵,7d后pH降至3.8。王旭明等對(duì)玉米-豆粕型日糧添加微生物原液固態(tài)發(fā)酵,pH第4天即降至4以下。試驗(yàn)pH變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相符。
3.2常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分的變化
通過(guò)益生菌的發(fā)酵作用,可使發(fā)酵底物中的粗纖維和粗淀粉降解,產(chǎn)生菌體蛋白,提高CP的含量,從而改善食品工業(yè)廢渣的利用效率。試驗(yàn)中,發(fā)酵后CP含量由14.16%增至17.23%。張?chǎng)卫冕劸平湍?、白地霉、熱帶假絲酵母和植物乳桿菌混菌固態(tài)發(fā)酵馬鈴薯渣,根據(jù)響應(yīng)面數(shù)據(jù)得出在最適條件下CP含量可達(dá)到36.96%,比發(fā)酵前提高了10.22%。試驗(yàn)CP變化趨勢(shì)與其相符。發(fā)酵后,NDF和ADF含量分別降至46.83%和33.62%。NDF是植物細(xì)胞壁的成分,反映飼料容積,可用來(lái)衡量動(dòng)物的飽腹度,與家畜采食量呈負(fù)相關(guān)。日糧中NDF高時(shí),瘤胃容積限制干物質(zhì)采食量;ADF的木質(zhì)素比例較高,木質(zhì)素為不可消化纖維,故ADF適于作為反芻動(dòng)物飼料消化率指標(biāo),與家畜消化率呈負(fù)相關(guān)。故NDF含量的下降意味著動(dòng)物采食量的增加,ADF含量的下降則可說(shuō)明動(dòng)物消化率的提高。院江等利用乳酸菌和酵母菌等組成的復(fù)合菌發(fā)酵棉籽殼,10d后測(cè)得NDF和ADF含量分別降至(63.10±4.55)%和(49.09±5.26)%。付敏等采用枯草芽孢桿菌、黑曲霉和白地霉對(duì)菜籽餅混合固態(tài)發(fā)酵,5d后測(cè)得NDF含量下降了38.70%,ADF含量下降了27.88%。試驗(yàn)NDF和ADF變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相近,院江等和付敏等試驗(yàn)結(jié)果降幅較大可能因?yàn)樵囼?yàn)條件差別所致。
3.3活性成分的變化
動(dòng)物自身分泌的消化酶很難消化植物性細(xì)胞壁及細(xì)胞壁內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。飼料工業(yè)中一般都會(huì)應(yīng)用粉碎技術(shù)來(lái)破壞植物細(xì)胞壁,但很難將植物細(xì)胞壁完全破壞。纖維素酶可協(xié)同降解細(xì)胞壁,釋放單糖等易被畜禽吸收利用的物質(zhì),從而明顯改善飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。發(fā)酵過(guò)程中,在混合益生菌的作用下,飼料中纖維素酶活力增至411.8U/g,可有效降解發(fā)酵底物中的纖維素成分;經(jīng)過(guò)發(fā)酵,蛋白酶活力增至172.4U/g,酶活力的提高可改善發(fā)酵飼料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。任雅萍用益生菌28℃下發(fā)酵蘋(píng)果渣和馬鈴薯渣72h,自然發(fā)酵時(shí):對(duì)于蘋(píng)果渣,在酵母菌和黑曲霉組合,并添加氮素和油渣的條件下,蛋白酶活性最高可達(dá)168.50U/g,發(fā)酵增率為380.1%;纖維素酶活性最高達(dá)3829.63U/g,發(fā)酵增率為949.6%;對(duì)于馬鈴薯渣,在米曲霉單菌,并添加氮素和油渣的條件下,蛋白酶活性最高可達(dá)478.08U/g,發(fā)酵增率為657.0%;纖維素酶活性最高可達(dá)564.90U/g,發(fā)酵增率為794.5%。試驗(yàn)與以上試驗(yàn)酶活力均增加明顯,變化趨勢(shì)相近,增幅差異可能由于發(fā)酵條件不同所致。利用乳酸菌和芽孢桿菌等能分泌蛋白酶的菌種,可在合適微環(huán)境下酶解蛋白質(zhì)底物產(chǎn)生小肽蛋白。同時(shí),也能較大程度地降低植物蛋白中的抗?fàn)I養(yǎng)成分,如胰蛋白酶抑制劑、脲酶和血凝素等,可有效消除大分子蛋白的抗原性,有利于動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育和腸道對(duì)肽類(lèi)蛋白的吸收利用。小肽可提高機(jī)體蛋白質(zhì)合成、消除游離氨基酸吸收競(jìng)爭(zhēng)、增加動(dòng)物生產(chǎn)性能并能增強(qiáng)礦物元素的吸收利用,對(duì)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。試驗(yàn)發(fā)酵后,小肽含量增幅達(dá)267.81%,這可提升微生態(tài)飼料的附加值,并可改善動(dòng)物的生產(chǎn)性能。馬文強(qiáng)等利用枯草芽孢桿菌、釀酒酵母菌和乳酸菌發(fā)酵豆粕,結(jié)果表明:發(fā)酵后低分子蛋白質(zhì)含量提高2.25倍。試驗(yàn)小肽含量變化趨勢(shì)與以上試驗(yàn)相符。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞:生物防腐劑,乳酸鏈球菌肽,曲酸,應(yīng)用,發(fā)展趨勢(shì)
前言:
在食品工業(yè)中,各種食品的防腐保鮮是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。據(jù)估計(jì),全世界每年約10%~20%的食品由于腐敗而廢棄,造成巨大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。過(guò)去人們常常利用加入化學(xué)防腐劑的方法來(lái)延長(zhǎng)食品的保藏期,但化學(xué)防腐劑添加過(guò)量可能會(huì)致癌,對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。隨著人們生活水平的提高,健康食品、綠色食品越來(lái)越受到歡迎。利用安全的、高效的生物防腐劑代替化學(xué)防腐劑已成為一種趨勢(shì)。
1.目前常用的生物防腐劑及其應(yīng)用
1.1 溶菌酶類(lèi)(lytic enzymes)
溶菌酶又稱(chēng)胞壁質(zhì)酶或N-乙酰胞質(zhì)聚糖水解酶,廣泛存在于哺乳動(dòng)物乳汁、體液、禽類(lèi)的蛋白及部分植物、微生物體內(nèi)。溶菌酶是一種堿性球蛋白,易溶于水,不溶于丙酮、乙醚,作用的最適溫度為45~50℃。溶菌酶可分為以下幾類(lèi):(1)葡聚糖型:可降解酵母、霉菌細(xì)胞壁組成物質(zhì)葡聚糖,常用于澄清啤酒、酵母、白酒;(2)殼多糖型:分解霉菌細(xì)胞壁成分;(3)甘露聚糖型:分解酵母細(xì)胞壁。溶菌酶具有較廣的抗菌譜,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、真菌具有較好的抑制效果,對(duì)革蘭氏陰性菌的抑制作用相對(duì)較差。溶菌酶具有分解細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的特殊作用,溶菌酶水解球菌細(xì)胞壁的作用點(diǎn)是N-乙配胞壁酸(NAM)與N-乙酰葡萄糖胺(NAG)之間的糖鍵,重新構(gòu)成一種多糖。這種多糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分,它經(jīng)過(guò)溶菌酶的作用后,使細(xì)胞因滲透壓不平衡引起破裂,從而導(dǎo)致菌體細(xì)胞溶解,起到殺滅作用[2]。溶菌酶是一種無(wú)毒蛋白質(zhì),能選擇性地分解微生物的細(xì)胞壁,抑制微生物的繁殖,作為天然防腐劑用于低度酒、香腸、奶油、糕點(diǎn)、干酪等食品中。有研究表明,添加20mg/kg于低度酒中,可防止產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)。
1.2 乳酸鏈球菌肽(Nisin)
Nisin對(duì)許多革蘭氏陽(yáng)性菌,特別是對(duì)產(chǎn)孢子的革蘭氏陽(yáng)性菌有很強(qiáng)的抑制作用,且對(duì)人體安全無(wú)毒,因此在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景看好
Nisin分子的物理化學(xué)性質(zhì)及它的毒理代謝和生理功能不僅使它適合用作食品防腐劑,而且在口腔保健、獸醫(yī)和藥用領(lǐng)域具有潛力。以Nisin為主要成分的口腔漱口液能有效的抑制引起口腔疾病的乳酸菌,可以預(yù)防牙齒炎。Nisin在醫(yī)藥方面可用來(lái)治療胃潰瘍,其病原菌為幽門(mén)螺桿菌,這種細(xì)菌對(duì)Nisin的敏感,因此可用來(lái)有效地治療胃潰瘍,而且可被消化道中的酶降解,避免對(duì)腸道微生物帶來(lái)有害的作用和獲得抗藥性的危險(xiǎn)。
Nisin在乳品業(yè)、釀造業(yè)、制藥業(yè)等工業(yè)中的應(yīng)用已充分展示了其作為生物防腐劑的作用。我國(guó)是乳酸菌資源豐富的國(guó)家,但對(duì)Nisin的研究還是處于初級(jí)階段,這也正是給予生產(chǎn)研發(fā)工作者的機(jī)遇和挑戰(zhàn),大力進(jìn)行乳酸菌素的基礎(chǔ)研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用,利用當(dāng)今先進(jìn)的生物技術(shù)(如蛋白質(zhì)工程、基因工程、細(xì)胞工程等)開(kāi)發(fā)新的優(yōu)良工程菌株。通過(guò)對(duì)Nisin的性質(zhì)以及作用機(jī)理的進(jìn)一步研究,加之與食品高新技術(shù)的結(jié)合,使其作為天然生物防腐劑的應(yīng)用更加廣泛。
1.3 酸(Kojid acid)
曲酸的發(fā)酵和生理生化研究從20世紀(jì)30年代開(kāi)始,但對(duì)其研究進(jìn)展一直比較緩慢。 90年代以來(lái),曲酸的應(yīng)用研究取得越來(lái)越多的成績(jī),特別是發(fā)現(xiàn)曲酸能有效抑制多酚氧化酶的活力,可用于化妝品增白因子和果蔬食品防腐保鮮等,因此曲酸產(chǎn)品重新引起人們的興趣。
在應(yīng)用方面,日本的三省公司已將曲酸大量用于消炎與止痛劑的生產(chǎn)中,國(guó)內(nèi)有廠(chǎng)家利用日本進(jìn)口曲酸生產(chǎn)頭孢類(lèi)抗生素。現(xiàn)在國(guó)外體系大型的生物技術(shù)公司已將曲酸曲霉的應(yīng)用瞄向有較大使用量的食品添加劑方面,例如防止蝦蟹等外殼變黑,切花保鮮,肉食制品護(hù)色等。據(jù)報(bào)道,日本政府已經(jīng)批準(zhǔn)曲酸與其它有機(jī)酸如檸檬酸、抗壞血酸混合用于控制多酚氧化酶所引起的食品酶促褐變,國(guó)內(nèi)一些學(xué)者也正在進(jìn)行曲酸在果蔬保鮮方面的研究。
1.4 納它霉素(Natamycin)
納它霉素(Natamycin)也稱(chēng)游鏈霉素(Pimaricin),是一種重要的多烯類(lèi)抗菌素,該抗菌素是一種很強(qiáng)的抗真菌試劑,能有效地抑制酵母菌和霉菌的生長(zhǎng),阻止絲狀真菌中黃曲霉毒素的形成。由于它溶解度低,只能停留在食品表面,因而特別適合用于表面處理,納它霉素不會(huì)干擾其它食品組分,也不會(huì)帶來(lái)異味,可應(yīng)用于干酪皮、肉制品及焙烤食品表面及飲料、水果、調(diào)味醬等。而且,由于納它霉素對(duì)細(xì)菌沒(méi)有作用,因而不會(huì)影響干酪和干酪制品的熟化。
1.5 紅曲
紅曲是以大米為主要原料,經(jīng)紅曲霉(Monascus)發(fā)酵而制成的一種紫紅色米曲。紅曲在我國(guó)食品及藥物上的應(yīng)用已有近千年,它是祖國(guó)寶貴的科學(xué)遺產(chǎn)。紅曲色素對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌的營(yíng)養(yǎng)體細(xì)胞壁產(chǎn)生裂痕,使細(xì)胞破裂。1600g/Kg的紅曲色素在抑制肉毒梭狀芽孢桿菌上生長(zhǎng)能代替110g/kg亞硝酸鈉,用于火腿腸生產(chǎn)的發(fā)色工藝中,不僅能達(dá)到用亞硝酸鈉制作的顏色,對(duì)肉毒梭狀芽孢桿菌還有抑制作用。還有學(xué)者就紅曲色素對(duì)微生物的抑菌作用進(jìn)行研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅曲色素對(duì)枯草芽胞桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強(qiáng)的抑制作用。以上試驗(yàn)證明紅曲霉在其生長(zhǎng)代謝過(guò)程中能產(chǎn)生具有廣譜殺菌和抑菌作用的生理活性物質(zhì)。
1.6 其它
目前已有相關(guān)報(bào)道的生物防腐劑還有枯草菌素(Subtilin)、泰樂(lè)菌素(Tylosin)等,枯草菌素由枯草芽孢桿菌的一些菌株在合適的條件下產(chǎn)生,對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有較高的抑菌效果,對(duì)酸穩(wěn)定耐熱性強(qiáng),可耐121℃,30~60min的加熱條件,而且生產(chǎn)比Nisin容易,可以用淀粉作為營(yíng)養(yǎng)源,有很強(qiáng)的抗不良環(huán)境的能力,因此在食品上具有較好的應(yīng)用前景,但目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)生產(chǎn),也無(wú)使用及相關(guān)規(guī)定。泰樂(lè)菌素對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌有強(qiáng)烈的抗菌效果,但在安全性方面還有一定的問(wèn)題,目前只有用于罐頭食品的報(bào)道,但還需進(jìn)一步的研究。
2.展望
關(guān)鍵詞:假腸膜明串珠菌(Pseudomesenteroides leuconostoc);生長(zhǎng)特性;D-乳酸
中圖分類(lèi)號(hào):Q935 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2016)05-1239-03
DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.05.038
Analysis of Growth Characteristic of Pseudomesenteroides
leuconostoc Strain Producing D-lactic Acid
WANG Gang1,LIU Juan1,CHEN Guang1,GUO Ming-zhu2
(1.School of life Science,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China; 2.Changchun Vocational Institute of Technology,
Changchun 130118,China)
Abstract: The growth characteristic of Pseudomesenteroides leuconostoc strain was analysed under the different culture conditions. The results indicated that the optimum temperatue and pH were 35 ℃ and 6.5, respectively. The optimal fermentation conditions of D-lactic acid which produced by Pseudomesenteroides leuconostoc were 4% initial concentration of glucose,6% inoculation volume,35 ℃ cultural temperature.
Key words: Pseudomesenteroides leuconostoc; growth characteristic; D-lactic acid
乳酸菌是一類(lèi)產(chǎn)乳酸的革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的總稱(chēng)[1],是對(duì)人體具有保健功能的微生態(tài)類(lèi)益生菌。乳酸菌可改善食品風(fēng)味,提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、保藏性和附加值[2]。近年來(lái),乳酸菌的生理活性和營(yíng)養(yǎng)功能正日益引起人們的重視[3],其中腸膜明串珠菌廣泛存在于各種泡菜、牛奶、葡萄和蔬菜中的異型乳酸發(fā)酵細(xì)菌[4]。假腸膜明串珠菌又稱(chēng)風(fēng)味菌、香氣菌和產(chǎn)香菌[5],具有改善人體腸道環(huán)境、抑制某些病原菌等功能[6-8],但隨著細(xì)菌的耐藥性問(wèn)題的不斷凸顯,食品中乳酸菌的耐藥性問(wèn)題也開(kāi)始不斷被報(bào)道[9-12]。
本試驗(yàn)所研究的假腸膜明串珠菌(Pseudomesenteroides leuconostoc)為革蘭氏陽(yáng)性菌,可高效發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)D(-)乳酸,低濃度的乙醇不抑制其生長(zhǎng)。由于其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)條件要求比較嚴(yán)格,不容易培養(yǎng),給后續(xù)生產(chǎn)應(yīng)用帶來(lái)困難。因此,本試驗(yàn)研究了假腸膜明串珠菌在不同條件的生長(zhǎng)情況,從而篩選出適合其生長(zhǎng)的最佳環(huán)境,為后續(xù)產(chǎn)D(-)乳酸條件摸索、菌種保藏和生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。
1 材料與方法
1.1 材料
試驗(yàn)菌株:假腸膜明串珠菌,購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心。
MRS培養(yǎng)基:1%蛋白胨、1%牛肉膏、1%酵母膏、2%葡萄糖、0.2%磷酸氫二鉀、0.5%乙酸鈉、0.2%檸檬酸三銨、0.058%硫酸鎂(MgSO4?7H2O)、0.025%硫酸錳(MnSO4?4H2O)、100 mL水,pH 6.2~6.4。
MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基:MRS培養(yǎng)基中添加8%碳酸鈣。
1.2 方法
1.2.1 不同溫度下生長(zhǎng)曲線(xiàn)的測(cè)定 以6%的接種量接種假腸膜明串珠菌于MRS液體培養(yǎng)基中,分別于15、25、35、45 ℃下?lián)u瓶培養(yǎng)0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、40 h,于600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其OD值。
1.2.2 pH對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響 以6%的接種量接種假腸膜明串珠菌于pH 4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基中,于600 nm波長(zhǎng)下測(cè)其定OD值。
1.2.3 產(chǎn)酸量單因素試驗(yàn)
1)接種量對(duì)產(chǎn)酸量的影響。分別以2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的接種量,將假腸膜明串珠菌接種至MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基,采用EDTA定鈣法測(cè)定不同接種量的產(chǎn)酸量。
2)初始葡萄糖濃度對(duì)產(chǎn)酸量的影響。初始葡萄糖濃度分別調(diào)整為2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%,采用EDTA定鈣法測(cè)定不同初始葡萄糖濃度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。
3)溫度對(duì)產(chǎn)酸量的影響。按6%的接種量接種于MRS液體-CaCO3培養(yǎng)基中,分別于15、25、35、45 ℃培養(yǎng)箱中靜止培養(yǎng),采用EDTA定鈣法測(cè)定不同溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸的影響。
1.2.4 不同溫度條件下培養(yǎng)基中還原糖的剩余量 配制不同濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液,于540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定其吸光度,繪制葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),得到的方程為y=0.539 3x,R2=0.999 5。
取不同溫度下的發(fā)酵液適量,5 000 r/min離心10 min,取上清液0.5 mL于50 mL容量瓶中定容。再取上述液體2 mL于25 mL刻度試管中,加入DNS試劑1.5 mL沸水浴5 min,冷水冷卻后定容至25 mL并搖勻。以空白對(duì)照在540 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光度,從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得葡萄糖的值。
2 結(jié)果與分析
2.1 溫度對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響
圖1為假腸膜明串珠菌在不同溫度下的生長(zhǎng)情況。由圖1可以看出,假腸膜明串珠菌在15、25、35 ℃條件下,活菌數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)基本一致。但15、25 ℃下,該菌株生長(zhǎng)周期較長(zhǎng),菌株進(jìn)入對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期的時(shí)間較晚,不適合工業(yè)發(fā)酵使用。45 ℃條件下,菌株繁殖速度減慢,因此假腸膜明串珠菌的最適生長(zhǎng)溫度為35 ℃。
2.2 pH對(duì)假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的影響
圖2為假腸膜明串珠菌在不同pH條件下的生長(zhǎng)情況。由圖2可以看出,pH 4.0、4.5、5.0條件下明顯抑制了假腸膜明串珠菌的生長(zhǎng)。pH 5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0條件下菌體的生長(zhǎng)狀況良好,其中pH 6.5條件下假腸膜明串珠菌到達(dá)穩(wěn)定期的時(shí)間較短,而且穩(wěn)定期時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng),因此,假腸膜明串珠菌生長(zhǎng)的最適pH為6.5。
2.3 產(chǎn)酸量單因素試驗(yàn)
2.3.1 接種量對(duì)產(chǎn)酸量的影響 圖3是接種量對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖3可以看出,當(dāng)接種量為4%、6%、8%時(shí)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量相對(duì)較高。接種量為2%時(shí)產(chǎn)酸量較低,可能的原因是菌種數(shù)量未達(dá)到產(chǎn)酸的要求。當(dāng)接種量分別為10%、12%、14%時(shí),產(chǎn)酸量沒(méi)有隨之增加,可能是培養(yǎng)基中消耗了大量的糖用于長(zhǎng)菌,而不是產(chǎn)酸。綜合考慮,6%的接種量為假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸最適接種量。
2.3.2 初始葡萄糖濃度對(duì)產(chǎn)酸量的影響 圖4是初始葡萄糖濃度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖4可以看出,4%的初始葡萄糖濃度為假腸膜明串珠菌最適產(chǎn)酸濃度。葡萄糖為菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)酸的碳源來(lái)源,當(dāng)含量低時(shí)產(chǎn)酸量低,而葡萄糖濃度過(guò)高,會(huì)增加溶液的滲透壓,對(duì)菌體的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用,不利于菌體產(chǎn)酸。因此,選擇4%的初始葡萄糖濃度,通過(guò)流加的辦法,有助于產(chǎn)酸。
2.3.3 溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響 圖5是溫度對(duì)假腸膜明串珠菌產(chǎn)酸量的影響。由圖5可以看出,溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于菌株產(chǎn)酸。25 ℃條件下較35 ℃條件下假腸膜明串珠菌提前產(chǎn)酸,可能因?yàn)檫m當(dāng)溫度有助于誘導(dǎo)菌株次級(jí)代謝產(chǎn)酸,然而卻不利于菌株數(shù)量上的繁殖,所以產(chǎn)酸量較35 ℃低。結(jié)果表明,菌體生長(zhǎng)期可以適當(dāng)提高溫度,發(fā)酵產(chǎn)酸期可以適當(dāng)降低溫度,有助于菌株發(fā)酵代謝產(chǎn)酸。
2.4 耗糖間的關(guān)系
根據(jù)糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制出不同溫度條件下假腸膜明串珠菌培養(yǎng)基中還原糖的剩余量,如圖6所示。由圖6可以看出,15~35 ℃之間,溫度與假腸膜明串珠菌培養(yǎng)基中還原糖剩余量成正比,當(dāng)溫度升高至45 ℃,菌體生長(zhǎng)利用的葡萄糖較少。25 ℃培養(yǎng)條件下,反應(yīng)起始階段對(duì)還原糖的利用較35 ℃培養(yǎng)條件下高,但25 ℃的培養(yǎng)條件不利于菌株的繁殖,35 ℃培養(yǎng)條件下菌株對(duì)還原糖的利用速率較快。
3 小結(jié)
對(duì)假腸膜明串珠菌在不同條件下的生長(zhǎng)特性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明假腸膜明串珠菌最適生長(zhǎng)溫度為35 ℃,最適pH為6.5。4%初始葡萄糖濃度,6%的接種量,35 ℃有助于假腸膜明串珠菌發(fā)酵產(chǎn)酸,35 ℃耗糖速度最快。
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1.1微膠囊技術(shù)的基本概念
微膠囊技術(shù)(Microencapsulationtechnology)是指將分散的固體顆粒、液滴甚至氣體用天然或合成的高分子材料包裹成微小的、具有半透性或密封囊膜的微型膠囊的技術(shù)。所得到的微小粒子叫做微膠囊(microcapsule),其內(nèi)部所包裹的物料稱(chēng)為芯材或囊芯,芯材可以是固體、液體或者氣體,也可以是他們的混合體;外部的囊膜稱(chēng)為壁材或囊壁,通常是單層結(jié)構(gòu),也可由多層結(jié)構(gòu)包埋。微膠囊粒徑一般為1μm~1000μm,小于1μm的微膠囊稱(chēng)為納米微囊。微膠囊的囊壁可以在加壓、加熱或者輻射的條件下破裂,從而釋放包裹的芯材,達(dá)到所需要的應(yīng)用效果;也可以不破壞囊壁,通過(guò)選擇成膜材料或改變膜囊厚度等方法調(diào)節(jié)芯材透過(guò)囊壁向外界釋放的時(shí)間和速度。微膠囊技術(shù)可以改變物質(zhì)存在的狀態(tài)、保護(hù)敏感成分、隔離物料間的相互作用、降低揮發(fā)性、控制釋放、混合不相溶成分并降低某些化學(xué)添加劑毒性、延長(zhǎng)貯存時(shí)間等,微膠囊技術(shù)所具有的這些獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),正是該技術(shù)倍受人們關(guān)注的原因,如今,微膠囊技術(shù)已成功應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)學(xué)、農(nóng)藥、生物技術(shù)等諸多領(lǐng)域。
1.2微膠囊技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史
微膠囊技術(shù)的研究始于20世紀(jì)30年代,美國(guó)大西洋海岸漁業(yè)公司(AtlanticCoastFishers)于1936年提出在液體石蠟中,以明膠為壁材制備魚(yú)肝油—明膠微膠囊的方法,這是最早的微膠囊專(zhuān)利。20世紀(jì)40年代末,微膠囊技術(shù)開(kāi)始取得重大成果,美國(guó)的Wurster采用空氣懸浮法制備微膠囊,并成功用于藥物包衣,是利用機(jī)械方法制備微膠囊的先驅(qū)者,空氣懸浮法也因此被稱(chēng)為Wurster法。20世紀(jì)50年代,美國(guó)NCR公司的Green從當(dāng)時(shí)制藥業(yè)的膠囊制劑中受到啟發(fā),首次利用物理化學(xué)原理制備微膠囊,發(fā)明了第一代無(wú)碳復(fù)寫(xiě)紙,開(kāi)創(chuàng)了以相分離為基礎(chǔ)的物理化學(xué)制備微膠囊的新時(shí)代。50年代末到60年代,界面聚合法制備微膠囊的成功推動(dòng)了微膠囊技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)70年代后,微膠囊制備工藝日臻成熟,應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大,開(kāi)發(fā)出了粒徑在納米范圍的微膠囊。20世紀(jì)80年代,微膠囊技術(shù)引入我國(guó)并得到了迅猛發(fā)展。
1.3微膠囊的制備方法
制備微膠囊的新工藝、新方法一直是許多科研工作者的主要研究方向之一,現(xiàn)有的微膠囊的制備技術(shù)已超過(guò)200種,根據(jù)微膠囊性質(zhì)、成囊條件和囊壁形成原理可分為物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法等3大類(lèi)20余種方法。其中物理方法可分為空氣懸浮法、噴霧干燥法、噴霧冷凍法、分子包埋法、擠壓法、靜電沉積法和氣相沉積法等;化學(xué)法可分為聚合法、乳化法、銳孔法和輻射化學(xué)法等;物理化學(xué)法有相分離法、界面沉積法和干燥浴法等。目前在食品工業(yè)中應(yīng)用較成熟的方法有噴霧干燥法、空氣懸浮法、噴霧凍凝法、分子包埋法、物理吸附法、凝聚法、擠壓法等。不同的制備方法有著不同的特點(diǎn)和適用范圍。噴霧干燥法處理量大,速度快、物料溫度不會(huì)高于氣流溫度,適合熱敏性、疏水性、親水性及與水反應(yīng)的材料的微膠囊化;空氣懸浮法是將懸浮的芯材固體在有囊壁成膜液的流化床中表面形成膠囊,壁材層厚度均勻適中,適于固體芯材;擠壓法是一種低溫微膠囊化產(chǎn)品的技術(shù),可防止風(fēng)味物質(zhì)的揮發(fā),適用于熱敏性物質(zhì)的包埋,如各種風(fēng)味劑、香料和色素等;界面聚合法的包封率高,可以很好的保護(hù)活性物,因此適合活性物質(zhì)的包埋;銳孔法的操作簡(jiǎn)單,不使用有機(jī)溶劑,無(wú)需高速攪拌且所得膠囊機(jī)械強(qiáng)度大、粒徑小,適于對(duì)紫外光敏感的生物活性體的包囊;單凝聚法工藝簡(jiǎn)單,易控制,包埋率較高,可制成粒徑不同的微膠囊,適于油脂和精油的包埋;復(fù)凝聚法對(duì)非水溶性芯材具有高效、高產(chǎn)的特點(diǎn),適于非水溶性的固體粉末或液體的包埋。
1.4納米微膠囊
納米膠囊的概念最早是由Narty等在20世紀(jì)70年代末提出,其直徑在1nm~1μm,是一種多相功能材料,由于其粒度小,易于分散和懸浮在水中形成膠體溶液,外觀(guān)上清澈透明,具有與傳統(tǒng)微膠囊不同的獨(dú)特性質(zhì),因此在許多領(lǐng)域得到新的應(yīng)用,特別是在藥物納米膠囊的研究中,發(fā)現(xiàn)其靶向性和緩釋效果更加明顯,精確控制釋放性能不僅是納米微膠囊的一項(xiàng)附加的技術(shù)指標(biāo),更是一個(gè)無(wú)與倫比的全新屬性。納米微膠囊的制備技術(shù)主要包括乳液聚合法、界面聚合法、干燥浴法、單凝聚法和納米自組裝技術(shù)等。隨著微膠囊技術(shù)的縱深發(fā)展,納米微膠囊技術(shù)的理論也會(huì)越來(lái)越完善,應(yīng)用更加廣泛。
2微膠囊技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用
食品的微膠囊技術(shù)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外重點(diǎn)研究的一種食品加工技術(shù),該技術(shù)最早應(yīng)用于食品工業(yè)是在20世紀(jì)50年代末,Andeson等人研究了桔油的微膠囊化,在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),由于微膠囊化產(chǎn)品的成本較高,使微膠囊技術(shù)在食品中的應(yīng)用受到了限制,但有關(guān)的研究工作從未停止,許多傳統(tǒng)工藝中無(wú)法解決的難題依賴(lài)微膠囊技術(shù)迎刃而解,極大地促進(jìn)了微膠囊技術(shù)在食品領(lǐng)域中的發(fā)展,使得微膠囊技術(shù)在食品中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,主要集中于某些食品添加劑或配料、保健食品或益生菌等的微膠囊化。
2.1營(yíng)養(yǎng)素
氨基酸、維生素和礦物質(zhì)等是食品中需要強(qiáng)化的主要營(yíng)養(yǎng)素,這些物質(zhì)在加工或貯藏過(guò)程中,外界因素的影響容易使其喪失營(yíng)養(yǎng)價(jià)值或致使制品變色變味,將營(yíng)養(yǎng)素包裹制成微膠囊制劑后,具有了更強(qiáng)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。如面粉或培烤制品用粉中所用到的硫酸亞鐵會(huì)催化氧化酸敗的進(jìn)行,但將硫酸亞鐵制成微膠囊后,不僅防止了其對(duì)氧敏感成分的接觸,又掩蔽了硫酸亞鐵的鐵腥味。普通Vc加熱3h~4h左右就會(huì)被完全破壞,采用擠壓法將Vc制成微膠囊加入到食品中,經(jīng)高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱Vc仍能保持一定的活性,證明微膠囊提高了Vc的使用性能,對(duì)Vc具有很好的保護(hù)作用,特別適合添加在需高溫加熱的食品中。
2.2香精和風(fēng)味劑
食品加工中經(jīng)常使用的香精是由許多易揮發(fā)、對(duì)環(huán)境敏感的化合物組成,當(dāng)受到光、溫度、濕度、氧等的影響時(shí),香精的香味就會(huì)發(fā)生改變,從而影響了食品的風(fēng)味。微膠囊香精已越來(lái)越受到世界各香料工業(yè)企業(yè)以及食品生產(chǎn)企業(yè)的重視,成為香精發(fā)展的一個(gè)方向。微膠囊化香料和風(fēng)味劑,應(yīng)用于食品工業(yè)的許多方面。焙烤制品中使用微膠囊化的香精,可以減少在焙烤中由于水分的蒸發(fā)而帶走部分香料的呈味成分,避免香料在高溫和高pH值的環(huán)境下遭破壞或揮發(fā);固體飲料的生產(chǎn)中選用微膠囊香精,既可以避免添加液體香精所產(chǎn)生的黏結(jié)現(xiàn)象,又能避免飲料中的其他成分對(duì)香精的破壞,從而保持產(chǎn)品風(fēng)味;應(yīng)用于湯料食品中,可以避免香味物質(zhì)在生產(chǎn)和貯運(yùn)過(guò)程中變質(zhì)與揮發(fā),延長(zhǎng)保質(zhì)期,也可以掩蓋如洋蔥、大蒜之類(lèi)的強(qiáng)烈氣味。
2.3食品防腐劑
微膠囊化防腐劑可以延長(zhǎng)防腐時(shí)間并減少毒性,目前食品防腐劑的微膠囊化有兩種類(lèi)型,一種是低醇類(lèi)殺菌防腐劑的微膠囊化,即將乙醇制成微膠囊粉末制品,使其在密封包裝的容器中緩慢氣化放出的乙醇蒸氣,從而達(dá)到殺菌的目的;另一種是對(duì)現(xiàn)有的食品防腐劑進(jìn)行包埋,制成長(zhǎng)效制劑,使其在食品中緩慢釋放,從而減少添加量。
2.4甜味劑
食品生產(chǎn)中使用的甜味劑通常是各種天然產(chǎn)物的糖類(lèi),溫度、濕度對(duì)這些甜味劑的性能影響很大,將甜味劑微膠囊化后可降低其吸濕性,同時(shí)微膠囊的緩釋作用可使甜味持久。人造甜味劑阿斯巴甜,其甜度是蔗糖甜度的150倍~200倍,熱量遠(yuǎn)低于同等量的糖,這種甜味劑在可樂(lè)、汽水等酸性食品中不穩(wěn)定,通過(guò)微膠囊技術(shù),可克服阿斯巴甜在酸性環(huán)境不穩(wěn)定的缺點(diǎn),因此他在食品工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛。美國(guó)專(zhuān)利中介紹了阿斯巴甜膠囊化的方法:將阿斯巴甜與凝聚劑加水混合潤(rùn)濕,經(jīng)真空干燥、篩分后得到直徑小于0.43mm的膠囊。這種膠囊單位時(shí)間的釋放量與顆粒的半徑有關(guān),微小顆料在其中所占的比例越大,釋放的速度越快,同時(shí),不同水溶性的凝聚劑也會(huì)影響阿斯巴甜的釋放速度。
2.5酸味劑
很多酸味劑的酸味有刺激性,有的酸味劑還會(huì)促進(jìn)食品的氧化、改變配料系統(tǒng)的pH等,如直接添加到食品配料中會(huì)與果膠、淀粉、蛋白質(zhì)等對(duì)酸敏感的成分作用而影響食品品質(zhì),而添加了微膠囊化的酸味劑后,酸味劑與敏感成分的接觸大大減少,食品品質(zhì)得以保障,并延長(zhǎng)了食品的貯存期,通過(guò)控制釋放,還可以增進(jìn)風(fēng)味。目前,微膠囊化蘋(píng)果酸、檸檬酸、抗壞血酸等已廣泛用于布丁粉、點(diǎn)心粉、餡餅填充物及肉類(lèi)的加工業(yè)中。
2.6抗氧化劑
食品抗氧化劑作為一種添加劑摻入食品,主要用于防止或減慢食品發(fā)生氧化作用,他先于食品與氧氣發(fā)生反應(yīng),從而有效防止食品中脂類(lèi)物質(zhì)的氧化,避免了食品品質(zhì)劣變。如天然維生素E作為一種抗氧化劑,能夠全面有效地保護(hù)機(jī)體細(xì)胞膜及生物大分子對(duì)抗氧自由基的侵犯,在增強(qiáng)機(jī)體活力、延緩細(xì)胞衰老、提高免疫力、降低血膽固醇和抗腫瘤方面具有良好的效果。維生素E是一種溶于酒精和脂肪溶劑的黏性油,不溶于水,難以均勻地添加于食品、藥品中,若將維生素E制成微膠囊型,則既能保持維生素E的固有特性,又能彌補(bǔ)其易氧化和不易用于水溶性產(chǎn)品等的不足。有實(shí)驗(yàn)研究證明,微膠囊型天然維生素E在水溶性、流動(dòng)性、分散性及穩(wěn)定性等方面上均有很大的改善。
2.7生理活性物質(zhì)
保健品是具有機(jī)能性的生理活性物質(zhì),這些物質(zhì)具有增強(qiáng)人體免疫力、抗衰老、防疾病等功能,如DHA、EPA、亞麻酸、膳食纖維、多不飽和脂肪酸、活性肽和活性蛋白等,這些物質(zhì)大多不穩(wěn)定,易與其他配料發(fā)生相互作用或受光、熱、氧等因素生成各種氧化和分解產(chǎn)物,所以可用微膠囊化處理以提高他們?cè)诠δ苄允称分械目捎眯浴B菪搴卸喾N生理活性成分,因其營(yíng)養(yǎng)均衡、全面而成為最佳的健康保養(yǎng)食品,但由于其具有特殊的藻腥味,很難被所有的消費(fèi)者所接受,其細(xì)胞壁的特殊結(jié)構(gòu)也在一定程度上影響了人體的充分消化,降低了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,而微膠囊化的螺旋藻不僅具有了良好的水溶性,也大大降低了藻腥味,同時(shí)提高了螺旋藻貯藏的穩(wěn)定性。
2.8益生菌
乳酸菌是一類(lèi)有益微生物,其重要生理功能是調(diào)節(jié)消化道的微生態(tài)平衡、增強(qiáng)機(jī)體的免疫力、降低膽固醇等,而乳酸菌制品在從生產(chǎn)到運(yùn)輸、銷(xiāo)售、再經(jīng)消化道到達(dá)腸道的過(guò)程中,需經(jīng)受一系列不利環(huán)境,最后到達(dá)腸道的活菌數(shù)大量減少,限制了乳酸菌生理作用的發(fā)揮,而微膠囊技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效方法,采用微膠囊技術(shù)包裹乳酸菌,能增強(qiáng)菌體對(duì)外界環(huán)境的抵抗力,顯著提高菌體在到達(dá)腸道后的存活率,使乳酸菌更好地發(fā)揮益生作用。雙歧桿菌是人體腸道正常菌群的優(yōu)勢(shì)菌,可改善維生素代謝、降低膽固醇、提高人體免疫機(jī)能、具有抗癌抗衰老作用。但是由于雙歧桿菌受外界因素的影響,對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求高,不耐氧、不耐胃酸、不耐膽汁和不耐高溫,常溫下貨架期短,經(jīng)口服到達(dá)腸道時(shí)活性菌量極少,使這類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和利用受到了很大限制?;萦廊A等采用雙層包裹法,用棕櫚油作內(nèi)層壁材,大分子明膠溶液作外層壁材將雙歧桿菌包裹,微膠囊化的雙歧桿菌活菌數(shù)高、保存性好,使盡可能多的菌體到達(dá)人體腸道,發(fā)揮相應(yīng)的生理功能,真正起到益生作用。
關(guān)鍵詞:食品檢測(cè) 阻抗法 微生物 發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類(lèi)號(hào):TS207 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-5336(2015)02-0024-01
所謂的阻抗是指,當(dāng)交流電在傳導(dǎo)的過(guò)程中遇到類(lèi)似于生長(zhǎng)培養(yǎng)基的傳導(dǎo)材料時(shí),受到的一種阻力。在阻抗控制技術(shù)的基礎(chǔ)上面發(fā)展的阻抗微生物學(xué)是通過(guò)電阻來(lái)檢測(cè)食品中微生物的一種方法。微生物在進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程中,會(huì)把培養(yǎng)基里面存在的大分子蛋白質(zhì)、碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分解,然后轉(zhuǎn)變成自己可以利用的小分子氨基酸、乳酸等,再進(jìn)行利用。阻抗法就是利用了微生物的這一特點(diǎn),在發(fā)生上述過(guò)程的化學(xué)變化時(shí),細(xì)菌培養(yǎng)基中的離子濃度會(huì)產(chǎn)生變化,阻抗隨之改變,然后通過(guò)相關(guān)的儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)定,就能較為快速地檢測(cè)出食品中微生物的存在,并且能夠進(jìn)行定量地分析。
1 如何用阻抗法檢測(cè)微生物
微生物在生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程中,會(huì)致使培養(yǎng)液中的電導(dǎo)特性產(chǎn)生變化,而阻抗法就是利用這一點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的,這樣可以快速地對(duì)食品樣品中的微生物含量進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)的過(guò)程中,培養(yǎng)基中電惰性的分子物質(zhì)會(huì)因?yàn)槲⑸锏男玛惔x轉(zhuǎn)化成微弱電活性的小分子物質(zhì),這是一個(gè)把脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物大分子化合物轉(zhuǎn)化成乳酸鹽、氨基酸小分子然后吸收的過(guò)程。微生物不斷地新陳代謝,培養(yǎng)基里面的電活性物質(zhì)會(huì)得到一定的積攢,致使培養(yǎng)基的總體電阻性產(chǎn)生變化,電阻抗也會(huì)降低?,F(xiàn)如今,阻抗檢測(cè)法中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用免疫學(xué)原理了。我們利用阻抗法的特點(diǎn),通過(guò)點(diǎn)擊表面阻抗的變化,以及阻抗免疫傳感器的特定技術(shù),把微生物的抗體在電極的表面上進(jìn)行固定,再通過(guò)抗原抗體的免疫反應(yīng)來(lái)對(duì)微生物進(jìn)行捕獲。由于不同濃度的微生物相應(yīng)的阻抗也不一樣,所以我們可以實(shí)現(xiàn)病菌的定量判定。
2 在食品檢測(cè)中使用阻抗法
2.1 測(cè)定細(xì)菌的總數(shù)
估測(cè)食品中細(xì)菌的總數(shù)是食品檢測(cè)里面比較常見(jiàn)的阻抗法的應(yīng)用。在進(jìn)行阻抗法的定量之前,我們需要建立一定的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)來(lái)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),然后建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)法和阻抗法之間的參數(shù)關(guān)系??傮w來(lái)看,基本上全部應(yīng)用都可以作為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn),所以說(shuō)阻抗法可以在各種各樣的食品細(xì)菌總數(shù)的檢測(cè)中應(yīng)用,其中鮮奶細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定里阻抗法的應(yīng)用最為廣泛。
2.2 監(jiān)測(cè)大腸菌群
食品中大腸菌群傳統(tǒng)的測(cè)量方法是MNP法,這種方法的缺點(diǎn)在于耗時(shí)較長(zhǎng)。到了二十世紀(jì)70年代末期,有科學(xué)家研究出了最早期的阻抗MPN技術(shù)測(cè)定法,用于肉類(lèi)中大腸菌群的測(cè)定。測(cè)定時(shí)每個(gè)食品樣品只需要12孔,耗時(shí)時(shí)間縮短到20個(gè)小時(shí),之后隨著科技的不斷發(fā)展,更先進(jìn)的阻抗法測(cè)量方法出現(xiàn),在測(cè)量時(shí)樣品的孔數(shù)得到縮短,并且監(jiān)測(cè)的時(shí)間也隨之變短。
2.3 檢測(cè)乳酸菌
某公司通過(guò)對(duì)阻抗法進(jìn)行研究,發(fā)明了一種液體的產(chǎn)品,可以用于測(cè)定乳酸菌的數(shù)目,這種方式跟傳統(tǒng)的測(cè)定方法比較,我們可以明顯看出,阻抗法的測(cè)定和傳統(tǒng)平板測(cè)定使用的時(shí)間有很大的差距,隨著樣品濃度的提升,阻抗法測(cè)量使用的時(shí)間會(huì)隨之變短,而傳統(tǒng)的方式卻沒(méi)有這一性能。不過(guò),因?yàn)榻⒌那€(xiàn)樣本過(guò)少,乳酸菌的菌數(shù)在高濃度范圍內(nèi)的測(cè)定結(jié)果還是存在一定的偏差。
3 阻抗法發(fā)展的新趨勢(shì)
3.1 阻抗免疫傳感器
現(xiàn)在我們所用的阻抗免疫傳感器,是利用了IME對(duì)點(diǎn)擊表面的阻抗變化的敏感程度高的優(yōu)勢(shì),然后結(jié)合了免疫學(xué)原理以及阻抗法,在食品病原菌的檢測(cè)中可以進(jìn)行快速地檢測(cè)。這項(xiàng)儀器的具體操作流程是,把相關(guān)的病原微生物的抗體固定在電極表面上,然后通過(guò)抗原的免疫特性來(lái)捕捉不同的微生物,由于不同微生物的阻抗不同,所以說(shuō)我們就能夠?qū)崿F(xiàn)病原菌的定量分析工作。到目前為止,阻抗免疫傳感器可以用來(lái)檢測(cè)食品里面存在的沙門(mén)氏菌、李斯特菌以及大腸桿菌等。
3.2 阻抗檢測(cè)中介電泳技術(shù)的應(yīng)用
在進(jìn)行阻抗法檢測(cè)的過(guò)程里面,不單單是免疫學(xué)原理和阻抗法的相互結(jié)合,我們還可以把介電泳技術(shù)融入進(jìn)來(lái)。在介電泳技術(shù)的作用下,被測(cè)微生物的電學(xué)特性會(huì)在儀器管道內(nèi)部得到富集,然后利用IME進(jìn)行相關(guān)的阻抗檢測(cè)工作。整套裝置里面是檢測(cè)池和流動(dòng)池組成的,通過(guò)這一技術(shù),我們可以檢測(cè)牛肉里面的病原性大腸桿菌的數(shù)目。在儀器的流動(dòng)池內(nèi)部,有帶有磁性的大腸桿菌抗體存在,把樣品注入到流動(dòng)池中,就會(huì)在介電泳的作用下捕獲其中的大腸桿菌,并且其中的雜質(zhì)也會(huì)因?yàn)榻殡娏Φ淖饔孟疵摰簦瑥亩瓿闪舜竽c桿菌的阻抗檢測(cè)工作。
3.3 微電極體系
隨著微加工技術(shù)的飛速進(jìn)步,相互交叉的微電極體系開(kāi)始受到廣泛的關(guān)注,在阻抗微生物的檢查工作中得到了應(yīng)用。IME就是微加工技術(shù)的產(chǎn)品,它和普通的電極相差不大,也是由陽(yáng)極和陰極組成的,但是其電極上還有指狀的電極,通過(guò)這些電機(jī)的相互交叉,產(chǎn)生了多個(gè)電機(jī)對(duì)。IME的特殊構(gòu)造致使其電流在電極的表面進(jìn)行分布,導(dǎo)致電機(jī)對(duì)于阻抗的敏感度上升,從而增加了IME檢測(cè)的靈敏度,在食品檢測(cè)中結(jié)合阻抗法運(yùn)用就可以達(dá)到快速檢測(cè)的效果。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,現(xiàn)代的食品檢測(cè)中阻抗法是非常重要的一類(lèi)快速檢測(cè)方法,現(xiàn)在食品中類(lèi)似于大腸桿菌、乳酸菌、沙門(mén)氏菌等微生物的檢測(cè)方法都是利用阻抗法進(jìn)行的,我們把實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的技術(shù)和阻抗法相互結(jié)合,就能實(shí)現(xiàn)微生物在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的功能。伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,阻抗法開(kāi)始對(duì)抗菌劑、防腐劑以及殺蟲(chóng)劑有了兼容性。在國(guó)外,阻抗法檢測(cè)已經(jīng)制造除了相應(yīng)的儀器,在食品的工廠(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用,但是我國(guó)國(guó)內(nèi)還沒(méi)有該類(lèi)產(chǎn)品的制造公司,所以說(shuō),我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)阻抗法的進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn)