烘干设备:乳酸菌冷冻干燥工艺的研究进展

  • 2021-07-05 10:11:25
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乳酸菌是自古以来就被人类作为食品微生物利用的大类菌,广泛应用于发酵乳制品豆制品肉制晶。水果蔬菜。1!麦粉制成的面包等近汁年来由于厌,菌培养技术的发展,起了微生态学家营养学家病理学家免疫学家等的关注和重视,由过去的艰纯应用于食品须域发展至现在已广泛应用尹人畜的防病治病及保健等许多方面,因而乳酸菌制品的制备和保存就显得极为重要较常用的乳酸尚有双歧杆胤乳杆调链球尚等由于乳杆犍和链球菌生长营养条件要求高无芽孢,而双歧杆菌又是严格的厌氧菌,因而在正常条件下乳酸菌培养,殖难度高对外界抵抗力差,难以制备和长期保存吗指出保加利亚乳杆尚付低温处理敏感而导致细胞在结构和功能上的损害,使得其保存困艰国内外科研工作者对乳酸菌制品的制备进行了深入的研究,目前菌粉的制备多采用真空干燥喷雾干燥冷冻,寺方法。根据。1办19年*先采用冷冻干燥方法来保存微生物,至七十年代随着菌粉的制备冷冻干燥技术的完善,许多研宄者发现冷冻干燥方法具有其他方法无法比拟的优点,得到越来越广泛的应用。冷冻干燥不同于从液相直接进行干燥的方法。在冻千过程很少引起细胞的收缩,使得制品容易再水化,冻干的制品能够在很长时1内保持稳而不,特殊的陆存条件,1时便于记输然而冷冻燥不仅需畏较为复杂和沿重的设备,而且需要较为完善的工艺条件,要保持菌体在冷冻干燥过程中具有较高存活率,需要多方面的优化条件1办调起来才能达到,有关乳酸菌冻干。1艺条件干机即。的研允报道在国内还很少到。本文就内外些有关乳酸菌特别对双歧杆菌冻干处理冻千保护剂及冻干1艺条件的研究和发展情况综述如下1冷冻干燥前的条件1.1菌种不同属的细菌对冷冻干燥的抵抗力不同,同属的不同菌种,同种的不同菌侏也现出对冷冻干燥的抵抗力不。136等作者曾对明串珠菌属乳杆菌属的不同菌种进行冷冻干燥研究,发现链球菌属的细菌对冷冻干燥的抵抗力较强,即使采用普通干燥方法也可获得较高的存活率和较长的活存期,而明串珠菌和乳杆菌则对冷冻干燥的抵抗力稍差,虽然在冷冻干燥中存活率较高,但保存期限较短庚国国家标准菌种保藏局分别对乳酸菌的不同菌属的冷冻干燥效果进行比较,结果显酸菌的不同菌属如双歧杆菌杆菌链球菌明串珠菌,其冻干存活率无明显差别,但链球菌的保存期限较长双歧杆菌保存期限较短。其它则尤明显差异。以上结果均是实验室为保存菌种的研究时获得的,在大规模工业生产上,由于双歧杆菌为厌氧菌,在培养发,离心冷冻干燥和保存过程中不可避免地与空气中的氧接触,氧气对双歧杆菌具有很强的毒害作用,因而工业生产过程中冷冻干燥时双歧杆菌的存活率以及冻干菌体的活存期与实验室结果可能相差较大1.2保护剂对于绝大多数细菌冷冻干燥成功存活率高活存期长的关键在于有效保护剂的使用,保护剂可以改变生物样品冷冻干燥时的物可化学环境。减轻或防止冷冻干燥或复水对细胞的损害,尽可能保持原有的各种生理生化特性和生物活性保护剂的分类按保护剂作用方式可分为能透入细胞的保护剂和不能透细胞的保护剂种,按分子大小分低分化合物和高分子的物质。低分产能够进细胞的保护剂在溶液中能够强烈地结合水分子,发生水合作用,使溶液的粘性增加,当冻干开始,温度下降时,溶液内冰品的竹氏速度因此而减忪,从而降低了系统中水转化为冰的比例,减轻细胞外溶浈浓度升窝所造成的细胞损伤,同时,由于低分子保护剂能够进入细胞,使细胞内溶质浓度升高,细胞内压力接近于细胞外压力,使得在细胞外结冰引起的细胞脱水皱缩的程度和速度下降,从而减少了对细胞的损伤。高分子不能进入细胞的保护剂1冷干时使溶液过冷状态,降低了溶液结冰的速度,可在特定低温下,降低细胞外溶质电解质的浓度。避免在冻千过程由于盐类浓缩,使细胞脱水而导致细菌发生渗透压性休克细胞壁和细胞膜的蹋隐蛋白质变性等不良后果,⑴心薄考察了多种保护剂对乳杆菌违球菌明串珠菌的冻干保护效果,发现戊醇蔗糖脯氨酿脱脂奶粉等保护剂效果均较好在双歧杆尚冻千研究方面由于双歧杆菌制品出现较晚,并且由于双歧杆菌冻干和保存难度较大以及涉及生产技术秘密等因素,国内外对双歧杆菌保护剂研宄的详实报道较少。太田淳把谷氨酸钠和脱脂恳粉混合做为双歧杆菌的冻干保护剂,双歧杆菌的存活率达4Crf7K近年来,贾化等发现隐生生物在干燥时其组织中的海藻糖含量都很高,这暗海藻糖可能与隐生现象密切相关。所以更多的研究足针付海藻糖付冻干生物活性细胞和生物大分了的保护作甩海藻糖具有特殊的水合作用,在水溶液环境下,通过氢键与细菌细胞膜的磷脂极性头部相结合,在干燥过程中可以置换磷脂间的水分子,从而保持细菌的框架结构和结构的完整1降低相货渡,使细菌冷冻干燥过程中和复水过杓均处液晶状态,避免了由于相的转变液晶凝胶液晶导致组分的融合和成分渗透,并且在再水化时海藻糖能够从细胞膜上优先被排出,恢复了细菌的结构和活性,因而海藻糖在冷冻干燥生物制品方面具有广阔的应用前*1.3培养条件般地说将要冻干保存的微生物在营养。富而且容易增14的培诈坫上进行掊,为宜。执1分别用脱脂奶和河只3肉汤培养基培养乳杆菌后,再进行冷冻干燥,结果用添只3肉汤培养基的乳杆菌冻干存活率为4观而用脱脂奶的为23.兼性厌氧菌闪培养方式振该培弄或静置培养,试或厌氧的不同,冷冻干燥后的存活率也会产生差异。

长谷治1964俾出从保存微生物的角度来看培养的温度也很重要,以繁殖速度*快的生长*适温度进行培养是有些问的,因为细菌的死速率比生长速率对温度变化更为敏感,如以稍低生长温度进行培养,效果会更好些同样以变温的方式来同的温度培痄长双歧杆菌进冷冻干燥名沈捉温度范围在3扣37之间为好。

菌龄也6作常义键因素之,乳酸馆生活史比较简单,无芽孢和孢子,般选用对数生长期末或稳定期早期的细菌进行冷冻干傲Rumlar1993作者对保加利亚乳杆菌进行冻干,分别采用对数生长期末的细菌和稳定期后期的细菌,结果对数生长期末的细菌冻千存活率几乎为10,而后者存活率仅为3,然而;山1祝山2000在研究乳杆菌的冻丁条件时得出结论却+完全柞,结果是对稳定期早中晚期的细菌进行冷冻干燥,存活率没有明占1的差别33在;今冻干燥长双歧杆尚,发现,处于稳定期早期的细菌冻干后粉中双歧杆菌的活菌数是处于稳定期后期的100倍。

2冷冻干燥的工艺过程,2.1冷冻过程菌泥与保护剂混匀后可以先进行预冻,也可直接进行冷冻实验室用安瓶保存菌种进行冻干或受实验设缶限制。可先放液氨或冰逃行预冻后,再进于千燥=工业大规模牛产1山尸样品量大。预冻操作又比较烦琐和难于进行,故多采用直接冷冻干燥方法1和1美国标准菌种保藏均采用直接冷冻干燥的方法,直接冷冻与预冻效果无明显差异。预冻的冷冻速度较快,高达100而直接进行冷冻时冷冻速度般小于10当然视样品血枳与厚度之比而变化。付乳酸菌进行冷冻时发现速冻76,效果优于慢冻0.4而1斜乍个计付保加利亚乳杆菌进行冻干米用速冻6000方式,结果速冻细菌的存活率明显低于慢冻比较常用的冷冻速度为5,1冷冻的温度应根据该产品的共熔点来确定,般以低于共熔点以下1020为宜,如高于共熔点,在真空状态下未冻结的液体迅,蒸发,造成样品的收缩,颜色深,但,度又不能太低,这样不仅浪费能源和时间,对某些产品还会降低存活率。常用保护剂的共恪点为脱脂奶2,1脱蔗糖2成,概蔗糖3乳,浼明胶与1傲鹿糖1队。但含有高分子物质保护剂的溶液不显明确的共晶而形成无定型的冰,因此没有共熔点,只有相当于共熔点的温度。象菌体悬液那样多成分物质的共熔点,根据其成分比而发生复杂的变化,但实际上冷却到3,以下,就能无障碍地进行真空培1麟娜5免,赛,啤则1撒8以4命邮,脱1啤池,地3讨论中药方剂定喘汤为理气药,主治风寒外束痰热内蕴的哮喘症03既是慢性炎症又有咳喘症状,由3方剂中含黄芩,白芍等成分具有定的抗菌作用,同时本方能调整局部防御能力,防止上皮细胞脱落,从而使炎症得以迅速恢复红霉素用于治疗03其作用机理也并非直接抗菌作用,即使细菌不排除,症状也可得到改善,其作用能促进巨噬细胞分化成熟提高局部免疫力的结果,而定喘汤中中药成分也具有调整局部免疫力作用,同时还有定抗菌功能从实验结果中不难看出不仅症状改善明显优于红霉素,而且局部细胞浸润消退和绿脓杆菌阴转率都优于红霉砚据此可以认为,本项研,为记喘汤在临床上应用于治疗03,提供条线索,但实际在临床上应用,尚有待进步研究上接第59页22干墚过程产品完全冻结后即可转入干燥阶段尸燥过程可以分子分为次干燥次干燥次干燥就是冷冻样品利邝除冰冷冻水的过程,次干烨就是结合水的部分在高真空下被除掉的过程在次干燥过程中对产品的加热是有限的,不能使产品困难等现象次干燥结束后样品残留水分为觉1似次干燥后的含水量为3次干燥的加热1役以203为1心1等作荇对1双歧杆菌乳液进行冻干时,次干燥用不同的加热温度,结果显不加热温度在20 40泪围内对制品中双歧杆菌的存活率和活存期没有明显的影响3冻干制品的保存3.1制品的取出冷冻干燥结束后,冻干箱仍处于真空状态,此时菌空气,空气中的氧气立即进入干燥制品的缝隙中,与些活性基团很快结合,对产品产生了不可挽回无菌氮气,出箱后氧气就不会进入产品中,然后再用氮气取代产品容器内的空气或真空包装,则产品受氧气损害的程度就会大大减轻因此,产品出箱前必须放入干燥的高纯度惰性气体,再取出产品。如有条件*好采用箱内加塞法。

3.2剂型山于乳酸菌均无芽孢。尤其是双歧杆菌粉剂对氧和水分较敏感,冻干的产品与水分接触,细菌就会发生+平衡代谢,发生,基羰基反应等。产品中活菌数明显下降因此控制水分和空气中氧对菌体的影响是剂型选择首先要考虑的因素。目前市场上比较常的有粉姐片剂交囊胶粒和微囊等剂租山山计付,歧杆尚下燥制剂在储存过程死,设计种耐环境的双歧杆菌胶粒,并用铝簿包装,保存效果较妊3.河,等人针对在高温度下粉剂下粉剂中双歧杆菌会大量死的现象,成功研制出用油将双歧杆菌菌粉包在其中,外被包膜制成微胶囊,在高湿度只100与低湿度情况下只娜保存效果无明显差异日本仁丹公司己将这技术成功地应用于大规模双歧杆菌制剂的生产上另外整肠的乳酸菌制剂经过行时,乳酸尚大部分被酸杀死方效和保健效果大大下降如狂等人用结品的纤维素羟丙基纤维素硬脂酸镁等与双歧杆犍菌粉混合在起进行压片,制得的片剂能耐胃液胃酸的浸透,并且也延长了乳酸馆的存活期3.3深存方式酸菌在冻干过程中如果条件控制较适宜,冻干死率较低影响乳酸馆制品质量的主要闪素圮在储存过程中菌体死问Tsvetkov1982冻干的乳杆菌菌粉在真空和空气中保存的效果,发现真空明从优于在空气中保荏而,1988等人考察冻丁1双歧杆菌隋粉的保存效果。结果显在铝薄包装下充入氮气和空气,保存效果无明显差别,但总体上来说以真空方式或充氮密封,避光来保存菌粉较为适宜。

综上所述。许多环节和因素都会影响冻干的效采,若想成功地进于乳酸菌的冷冻干燥就必须予以重视国内外乳酸菌制剂尤其是双歧杆菌制品方兴未艾,酸菌的冷冻千燥工艺会有进步的大发屣

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