1、活性益生菌类及其加工技术活性益生菌类及其加工技术人体的肠道菌群与健康人体的肠道菌群与健康l人体结肠中细菌：至少有人体结肠中细菌：至少有50个属个属400多多种，数量种，数量 在在100亿以上。亿以上。l肠道菌分为三类：肠道菌分为三类：致病菌致病菌 机会性病原菌机会性病原菌 益生菌益生菌致病菌致病菌l这些菌既致病又产毒，是腹泻、便秘、这些菌既致病又产毒，是腹泻、便秘、肠道感染、肝损伤、癌症和脑炎的罪魁肠道感染、肝损伤、癌症和脑炎的罪魁祸首祸首l如：假产气菌如：假产气菌 变形杆菌变形杆菌 葡萄球菌葡萄球菌 梭状芽孢杆菌等梭状芽孢杆菌等机会性病原菌机会性病原菌v这些菌在人体抵抗能力弱的时候，可致这些
2、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菌的生长，刺人体健康时又能抑制外来菌的生长，刺激人体免疫功能的产生，以及合成某些激人体免疫功能的产生，以及合成某些维生素维生素v如：大肠杆菌如：大肠杆菌 肠球菌肠球菌 链球菌等链球菌等人体的肠道菌群与健康的关系人体的肠道菌群与健康的关系l肠道中的致病菌、机会性病原菌、益生肠道中的致病菌、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、作用，而且与人体的营养、生理功能、药物功效、癌症、免疫反应、衰老等密药物
3、功效、癌症、免疫反应、衰老等密切相关切相关。l当人体肠道菌群中益生菌占上风当人体肠道菌群中益生菌占上风/优势优势时，人体处于健康的状态；时，人体处于健康的状态；l当致病菌、机会性病原菌占上风当致病菌、机会性病原菌占上风/优势优势时，人体处于疾病或不健康的状态。时，人体处于疾病或不健康的状态。双歧杆菌双歧杆菌n有有种，最常见的有：种，最常见的有：n两歧双歧杆菌两歧双歧杆菌n婴儿双歧杆菌婴儿双歧杆菌n长双歧杆菌长双歧杆菌n短双歧杆菌短双歧杆菌n青春双歧杆菌青春双歧杆菌双歧杆菌特性双歧杆菌特性1 1属革兰氏阳性专性厌氧菌属革兰氏阳性专性厌氧菌 2 2生长最佳条件生长最佳条件 36363838。对热耐
4、受性差。对热耐受性差。生长初期最适生长初期最适pHpH值为值为6.56.57.07.0，但总体抗，但总体抗酸性弱。酸性弱。3 3能发酵葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖能发酵葡萄糖、果糖、乳糖和半乳糖 4 4分解葡萄糖时代谢产物为乙酸和乳酸分解葡萄糖时代谢产物为乙酸和乳酸 5 5蛋白分解力微弱蛋白分解力微弱 6 6细胞形状多样细胞形状多样 7 7对营养要求复杂对营养要求复杂 常见双歧杆菌的特征常见双歧杆菌的特征 菌菌 种种特特 征征两歧双歧杆菌两歧双歧杆菌B.B.bifudumbifudum呈高度变化的棒状呈高度变化的棒状,在琼脂介质厌氧培养的表面菌落呈圆形、在琼脂介质厌氧培养的表面菌落呈圆形、凸面或
5、晶状体，具有白色、不透明、光滑的粘液样表面。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，最适生长温度为胞，要求有机氮作氮源，最适生长温度为36363838，2020或或4545不生长，最适不生长，最适pH6pH67 7，pH5.5pH5.5生长缓慢生长缓慢或不生长或不生长青春双歧杆菌青春双歧杆菌B.B.adolescentisadolescentis呈短、弯曲棒状，有时呈双歧棒
6、状。最适温度呈短、弯曲棒状，有时呈双歧棒状。最适温度35353737，2020或或46.546.5不生长。不生长。婴儿双歧杆菌婴儿双歧杆菌B.B.infantisinfantis呈小、细棒状，有时呈球形或泡状，常有中心颗粒，不呈双呈小、细棒状，有时呈球形或泡状，常有中心颗粒，不呈双歧状。歧状。2020或或46.546.5不生长。不生长。短双歧杆菌短双歧杆菌B.B.brevebreve呈短、细或厚的棒状，也常呈球棒形，菌落呈凸面枕状，直呈短、细或厚的棒状，也常呈球棒形，菌落呈凸面枕状，直径径2 23mm3mm，光滑或起伏状表面，光滑或起伏状表面，2020或或46.546.5不生不生长长长双歧杆菌
7、长双歧杆菌B.B.longumlongum呈长、弯曲、隆起球棒状，革兰氏呈变化性，菌落光滑或起呈长、弯曲、隆起球棒状，革兰氏呈变化性，菌落光滑或起伏状，直径伏状，直径2 25mm5mm，发光或粘液状表面，发光或粘液状表面，2020或或46.546.5不生长。不生长。双歧杆菌的生理功能双歧杆菌的生理功能 对肠道菌群的调节作用对肠道菌群的调节作用 免疫调节作用免疫调节作用 降血脂作用降血脂作用 产生维生素等活性物质的作用产生维生素等活性物质的作用无菌状态下出生的婴儿双歧杆菌培养基制备的原则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满足对营养和生长物质的要求 2控制低氧化还原电位控制低氧
8、化还原电位3在生长过程中在生长过程中pH的控制和缓冲容量的控制和缓冲容量4控制培养基中最终控制培养基中最终pH双歧杆菌的最适培养基双歧杆菌的最适培养基1培养基名称培养基名称组分组分含量（含量（g/Lg/L）番茄番茄-酪蛋白胨酪蛋白胨-酵酵母溶解物母溶解物-琼脂琼脂培养基培养基（pH 6.4pH 6.46.56.5）琼脂琼脂1515酵母提取物酵母提取物1 1葡萄糖葡萄糖(2%)(2%)2020酪蛋白胨溶液酪蛋白胨溶液(1%)(1%)100100番茄汁番茄汁50506060维生素维生素C(0.1%)C(0.1%)或半胱氨酸或半胱氨酸(2%)(2%)1 1胨胨(DifcoDifco)5 5蒸馏水蒸馏
9、水800800双歧杆菌的最适培养基 培养基名称培养基名称组分组分含量（含量（g/Lg/L）BL-BL-琼脂琼脂(葡萄糖葡萄糖-血血-肝肝-琼脂琼脂)培养基培养基(pH7.2)(pH7.2)琼脂琼脂1515酵母提取物酵母提取物1 1葡萄糖葡萄糖1010肝提取溶液肝提取溶液150150肉提取物肉提取物3 3溶液溶液B B5 5吐温吐温-80-801 1酵母浸膏酵母浸膏5 5半胱氨酸半胱氨酸HClHCl0.50.5胨胨(DifcoDifco)1010植物蛋白胨植物蛋白胨(BBL)(BBL)3 3溶液溶液A A1010淀粉溶解物淀粉溶解物0.50.5蒸馏水蒸馏水815815培养基中的溶液培养基中的溶液
10、A、溶液、溶液Bv（1）溶液）溶液A：K2HOP4 25.0g、KH2PO4 25.0g、溶、溶于于250mL蒸馏水中。蒸馏水中。v（2）溶液）溶液B：MgSO4 7H2O 10.0g、FeSO47H2O 0.5g、MnSO44H2O0.33g、NaCl 0.5g溶于溶于225mL蒸馏水中。蒸馏水中。双歧杆菌培养基制备双歧杆菌培养基制备o 1.肝提取物溶液制备：肝提取物溶液制备：10.0g肝粉在肝粉在170mL蒸馏水中于蒸馏水中于5060浸提浸提1h,煮沸煮沸10min后过滤。后过滤。o 2.除除L-半胱氨酸盐酸盐外的所有成分溶半胱氨酸盐酸盐外的所有成分溶于蒸馏水中，调整于蒸馏水中，调整pH7
11、.2，于，于120灭灭菌菌10min，冷却至，冷却至50，添加半胱氨酸，添加半胱氨酸盐酸盐于盐酸盐于5%灭菌溶液中。灭菌溶液中。用于扩培的液体培养基用于扩培的液体培养基l 所有成分溶解完全后调所有成分溶解完全后调pH7.5，121灭菌灭菌15min。组分组分含量含量(g/L)(g/L)组分组分含量含量(g/L)(g/L)牛肉汤牛肉汤500500葡萄糖葡萄糖1515酵母浸膏酵母浸膏4 4NaClNaCl5 5蛋白胨蛋白胨1515NaNa2 2HPOHPO4 42.52.5肝汤肝汤500500硫代乙醇酸硫代乙醇酸钠钠1 1-半胱氨酸半胱氨酸HClHClH H2 2O O2 2双歧杆菌双歧杆菌菌种菌
12、种 用于生产的双歧杆菌有两类用于生产的双歧杆菌有两类：纯双歧杆菌菌种纯双歧杆菌菌种含双歧杆菌的混合菌种含双歧杆菌的混合菌种 最常用的双歧杆菌菌种最常用的双歧杆菌菌种：两歧双歧杆菌两歧双歧杆菌有时也用长双歧杆菌。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）提高酸度和风味成分含量）双歧杆菌和混合菌种一般由高校和研究所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。提供，或从适合物质中提取分离。菌种的保存常用冷冻法菌种的保存常用冷冻法，如，如 液
13、氮（液氮（-195.8）中冷冻作长期保存）中冷冻作长期保存-25-40作短期保存作短期保存 干冰（干冰（-78.8）运输）运输w 混混w纯双歧杆菌菌种纯双歧杆菌菌种培养（培养（42、4h）合合w嗜酸乳杆菌种培养（嗜酸乳杆菌种培养（42、24h）菌（菌（1:1:1）w嗜热链球菌种培养（嗜热链球菌种培养（42、7h）种种w w 扩大培养（扩大培养（42、4h）w w 扩大培养（扩大培养（42、3h）w w 工作发酵剂（或混合菌种发酵剂）工作发酵剂（或混合菌种发酵剂）工作发酵剂的制备工艺工作发酵剂的制备工艺w（1）培养乳处理：）培养乳处理：脱脂乳中加入脱脂乳中加入2%脱脂乳粉、脱脂乳粉、1%1.5%
14、Bios2000（生长促进剂），于（生长促进剂），于9095杀菌杀菌3045min，冷却至，冷却至4244，pH6.66.8,不含抗菌素。不含抗菌素。w（2）培养与发酵剂的冷却：）培养与发酵剂的冷却：4244、78h,当当pH降为降为4.54.8时停止培养，并时停止培养，并冷却至冷却至4。双歧杆菌在功能食品中的应用双歧杆菌在功能食品中的应用 其系列产品大致朝两个方向发展：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
15、带活菌的功能或经过双歧杆菌发酵但不带活菌的功能食品食品 也称为微生态调节剂，是在微生态学原理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。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。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，提高其健生态平衡，调整其微生态失调，提高其健康水平的功能康水平的功能微生态制剂的种类微生态制剂的种类据微生态制剂所含成分，可将其细分为：据微生态制剂所含成分，可将其细分
16、为：益生菌（益生菌（Probiosis）益生素（益生素（Prebiotics）合生剂（合生剂（Synbiotics）益生菌益生菌益生菌益生菌（Probiosis），即狭义的微生态制），即狭义的微生态制剂，应用一种或几种有益菌剂，应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菌群，将其培养增殖，经过真空浓缩干燥制成菌剂成菌剂 益生素益生素o 益生素（益生素（Prebiotics），它不被宿主消化），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吸收却又能有选择性地促进其体内有益菌的代谢和增殖。的代谢和增殖
17、。o 如属于双歧因子的低聚果糖，低聚异麦芽如属于双歧因子的低聚果糖，低聚异麦芽糖和低聚木糖等。糖和低聚木糖等。合生剂（合生剂（Synbiotics），是指在制剂中包），是指在制剂中包括有益生菌和益生素二部分的制剂。括有益生菌和益生素二部分的制剂。多以多以片剂片剂和和胶囊胶囊形式出现形式出现 所含的有益菌多采用真空冻干法生产，活菌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含量高，有利贮藏，每个胶囊或片剂含菌达10亿个或更高。亿个或更高。微生态制剂在国内应用情况l以液态形式上市以液态形式上市生产条件与生产工艺水平的生产条件与生产工艺水平的限制限制l这种形态的制剂不
18、耐贮藏，难以保证有益菌的存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，直接影响产品质量。活数量及活力，直接影响产品质量。l一般均采用口服，有益菌可在宿主的特定部位存一般均采用口服，有益菌可在宿主的特定部位存活，改善宿主的微生态平衡，达到治疗或保健的活，改善宿主的微生态平衡，达到治疗或保健的目的。目的。微生态制剂基本工艺流程微生态制剂基本工艺流程 液体培养基液体培养基 双歧因子双歧因子 灭菌灭菌 生产发酵剂（单菌或多菌型）生产发酵剂（单菌或多菌型）稀释稀释调配（加保护剂）调配（加保护剂）水剂水剂 冷却冷却 发酵罐发酵罐发发 酵酵 离心离心菌泥菌泥加保护剂加保护剂真空冷冻干燥真空冷冻干
19、燥 片或制胶囊片或制胶囊 加入双歧因子或其他益生菌粉加入双歧因子或其他益生菌粉 微生态制剂工艺说明微生态制剂工艺说明 见教材（先自学）见教材（先自学）结合微生物学知识、酸奶加工工艺结合微生物学知识、酸奶加工工艺 在后续设计产品生产方案时、在生产方在后续设计产品生产方案时、在生产方案实施时都会涉及案实施时都会涉及 双歧杆菌酸奶生产的技术难点是既要保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。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可采用一些对双歧杆菌生长无太大负面影响的产酸菌和
20、产香气菌，与双歧杆菌影响的产酸菌和产香气菌，与双歧杆菌共同发酵，这样可提高产酸能力、缩短共同发酵，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。凝乳时间，并改善制品口感和风味。混合发酵双歧杆菌酸奶配方混合发酵双歧杆菌酸奶配方 原料原料配比配比标准化乳标准化乳100100蔗糖蔗糖+葡萄糖葡萄糖10+210+2两歧双歧杆菌发酵剂接种量两歧双歧杆菌发酵剂接种量6 6嗜热链球菌发酵剂接种量嗜热链球菌发酵剂接种量3 3苏氨酸苏氨酸0.10.1抗坏血酸抗坏血酸0.10.1双歧杆菌酸奶工艺流程及工艺简介双歧杆菌酸奶工艺流程及工艺简介n 蔗糖蔗糖+葡萄糖葡萄糖n n原料乳原料乳 标准化标准化调调 配
21、配 均质均质（1520MPa）n杀菌（杀菌（115，8min）冷却（至冷却（至3840）n n 两歧双歧杆菌嗜热链球菌两歧双歧杆菌嗜热链球菌接种接种抗坏血酸抗坏血酸nn 灌装灌装容器容器n n 发酵（发酵（3839，6h）n n 成品成品冷藏（冷藏（15）冷却（冷却（10左右）左右）含有双歧杆菌的其它食品简介l双歧杆菌果蔬汁发酵饮料加工工艺简介双歧杆菌果蔬汁发酵饮料加工工艺简介l双歧杆菌酵母共生发酵乳双歧杆菌酵母共生发酵乳 lAB-乳乳 l高蛋白双歧杆菌酸奶高蛋白双歧杆菌酸奶 l双歧杆菌奶粉双歧杆菌奶粉乳酸杆菌的种类及特性乳酸杆菌的种类及特性 n嗜酸乳酸杆菌（嗜酸乳酸杆菌（L.acidophi
22、lus）n植物乳酸杆菌（植物乳酸杆菌（L.plantarum）n干酪乳杆菌（干酪乳杆菌（L.casei）n鼠李糖乳杆菌（鼠李糖乳杆菌（L.rhamnosus）n短乳杆菌（短乳杆菌（L.brevis）n莱氏乳杆菌（莱氏乳杆菌（L.leichmanni）n纤维二糖乳杆菌（纤维二糖乳杆菌（L.cellobiosus）乳酸杆菌的特性乳酸杆菌的特性 1细胞形态多种多样细胞形态多种多样 2营养要求比较复杂营养要求比较复杂 3最佳生长条件最佳生长条件 生长温度范围为生长温度范围为2553，最适温度为，最适温度为3040。耐酸，最。耐酸，最适适pH一般为一般为5.56.2，在，在pH5或更低的或更低的情况下可
23、生长，在中性或初始碱性条件情况下可生长，在中性或初始碱性条件下生长速度降低下生长速度降低 4对糖进行发酵时存在不同的发酵类型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、抗衰老和抑制内毒素产生、免疫激活、抗衰老和抗肿瘤作用抗肿瘤作用 降低血清胆固醇降低血清胆固醇 生成营养物质生成营养物质 乳酸杆菌的培养、分离 1.半选择性与选择性培养基：半选择性与选择性培养基：2.一般可用一般可用MRS琼脂作分离用培养基琼脂作分离用培养基3.当乳杆菌是区系中主要菌类时，要求使用当乳杆菌是区系中主要菌类时，要
24、求使用半选择性培养基半选择性培养基4.对于要求条件较苛刻，主要是专性异型发对于要求条件较苛刻，主要是专性异型发酵的菌种，则用改良的酵的菌种，则用改良的Homohiochii培养培养基对其生长较佳基对其生长较佳5.当乳杆菌仅是复杂区系中的部分菌类时，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，以则要求使用选择性培养基，以SL培养基最培养基最为广泛采用为广泛采用 MRS琼脂培养基配方 成分成分含量含量(g/L)(g/L)成分成分含量含量(g/L)(g/L)配方配方1 1配方配方2 2配方配方1 1配方配方2 2蛋白胨蛋白胨10101010乙酸钠乙酸钠5 55 5酵母提取物酵母提取物
25、5 55 5K K2 2HPOHPO4 42 22 2柠檬酸二铵柠檬酸二铵2 22 2吐温吐温80801 11 1葡萄糖葡萄糖20202020MnSOMnSO4 44H4H2 2O O0.250.250.050.05MgSOMgSO4 47H7H2 2O O0.580.582 2琼脂琼脂15151515肉膏肉膏10108 8蒸馏水蒸馏水1000100010001000配好后调节配好后调节pH值值6.26.4,121灭菌灭菌15min。此培养基主要。此培养基主要用于分离培养乳杆菌和明串珠菌。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
26、（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 l 将经活化后的乳酸菌纯培养物将经活化后的乳酸菌纯培养物接种到经接种到经121、15min灭菌灭菌并迅速冷却至并迅速冷却至40左右的脱左右的脱脂乳中培养，接种量为培养基脂乳中培养，接种量为培养基的的
27、1%3%，待凝固后再移至，待凝固后再移至另一灭菌脱脂乳中，如此反复另一灭菌脱脂乳中，如此反复23次，制得母发酵剂。次，制得母发酵剂。生产发酵剂的制备 取实际生产量的取实际生产量的1%3%的脱脂乳，装的脱脂乳，装入已经杀菌的生产用种子发酵罐中，以入已经杀菌的生产用种子发酵罐中，以95100、10min杀菌后冷却至杀菌后冷却至40左左右，然后以无菌操作接种母发酵剂，接右，然后以无菌操作接种母发酵剂，接种量种量1%3%。搅拌均匀后于。搅拌均匀后于3543培养，达到所需酸度后即可作为生产发培养，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。酵剂直接泵入生产发酵罐进行生产。当不直接用于生产
28、时，可取出于冷库中当不直接用于生产时，可取出于冷库中保存待用。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o 乳酸杆菌经扩大培养后浓缩分离得到菌体，乳酸杆菌经扩大培养后浓缩分离得到菌体，经添加保护剂，冷冻干燥制成粉剂，可制成经添加保护剂，冷冻干燥制成粉剂，可制成胶囊或片剂。胶囊或片剂。o 但较常见的产品形式是与双歧杆菌活性粉剂但较常见的产品形式是与双歧杆菌活性粉剂混合制成多菌型微生态制剂。混合制成多菌型微生态制剂。o 加工微生态制剂请参见前述有关内容加工微生态制剂请参见前述有关内容 乳酸杆菌发酵食品乳酸杆菌发酵食品包括含活菌的发酵食品及乳酸杆菌发酵食品包括含活菌的发酵食品及发酵后经灭菌处理得以长期保存的食品。发酵后经灭菌处理得以长期保存的食品。为了改善口感、增强制品的保健作用，乳酸为了改善口感、增强制品的保健作用，乳酸杆菌很少采用单菌发酵，常与乳酸链球菌、杆菌很少采用单菌发酵，常与乳酸链球菌、嗜热链球菌等乳酸菌、酵母菌及双歧杆菌混嗜热链球菌等乳酸菌、酵母菌及双歧杆菌混合发酵。合发酵。
