高活性益生菌发酵枸杞粉优化-SHP-250使用

枸杞，茄科类植物，又名苟起子、甜菜子、枸蹄子 等，是一种药食同源的食物。枸杞中含有多种生理活性 成分，如枸杞多糖，具有增强免疫、抗肿瘤、抗衰老、 抗疲劳、抗辐射损伤、调节血脂、降血压、降血糖等功 效，此外，枸杞中的胡萝卜素还可以美容养颜、滋润肌 肤，适量食用有助于健康。目前，中国市场上80%的 枸杞仍以干果销售，深加工高附加值的产品较少，随着 大健康产业的兴起，枸杞作为药食同源食物开发前景广阔。研究表明，乳酸菌生长代谢会产生乳酸、胞外多 糖、抗菌肽等物质，这些不仅有利于改善食品风味，还 能提高营养价值，延长保质期。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

枸杞购于宁夏银川；植物乳杆菌NCU137由南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室保藏。 脱脂乳 双城雀巢有限公司；明胶 北京鑫达食 品添加剂有限公司；麦芽糊精 国药集团化学试剂有限 公司；海藻糖 上海阿拉丁生化科技股份有限公司； 蔗糖 安徽省来发食品贸易有限公司；异乳糖、菊粉、 低聚异麦芽糖、麦芽糖醇、乳糖 河南圣斯德实业有限 公司；所有材料与试剂均为食品级。

1.2 仪器与设备

上海精宏SHP-250生化培养箱,上海精宏试验设备有限公司；YXQ-LS50S IIA/B3生物安全柜 苏州安泰空气技术有限公司；YXQ-LS-50S II立式压力蒸汽 灭菌器 上海博讯实业有限公司医疗设备厂；万分之 一精密电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限 公司；SJ201A-250型榨汁机 浙江苏泊尔股份有限 公司；冻干显微镜 德国bt1有限公司；功率补偿 型差示扫描量热仪 梅特勒-托利多国际股份有限 公司；超低温冰箱 海尔集团有限公司；真空冷冻干 燥机 上海东富龙科技有限公司；西林瓶 沧州荣昌 玻璃制品有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冻干工艺流程

筛选优良的干枸杞→干枸杞复水→打浆→灭菌→冷 却→接种→发酵→加入保护剂→预冻→冻干

1.3.2 发酵枸杞浆的制备

选取质量、形态好的干枸杞，以1∶3的比例进行复 水，打浆，102 ℃灭菌20 min，冷却后菌剂接种量为万分 之一，培养发酵16 h，发酵完的枸杞浆在2 h之内备用。

1.3.3 共晶点、共融点与玻璃态转化温度的测定

使用差示扫描量热仪测定物料的共晶点、共融点 以及玻璃态转化温度；用电子天平称取10 mg左右 调配好的枸杞浆放置于差示扫描量热仪的铝盘中，压 盖放入仪器中进行测定。仪器的程序设定：一阶段以 －10 ℃/min的速率从25 ℃到－50 ℃，保持2 min；二阶 段退火过程，以10 ℃/min的速率从－50 ℃到退火温度 －5 ℃，保持2 min；三阶段再以－5 ℃/min从－5.0 ℃ 到－50 ℃，保持2 min；四阶段以5 ℃/min的速率从 －50 ℃进行连续扫描直至达到25 ℃。

1.3.4 崩解温度的测定

取2 μL冻干前发酵枸杞浆放置在冻干显微镜的载 物台，以20 ℃/min的速率使物料的温度降到－60 ℃， 维持150 s，待物料完全冻实后抽真空，真空度保持在 10 Pa左右，以2 ℃/min的速率升至20 ℃，显微镜每5 s 拍摄物料的照片，用于监控并记录冻干过程，确定物料 的崩解温度。

1.3.5 冻干曲线的绘制

在冻干过程中每隔10 min记录样品温度，通过记录 的样品温度绘制冻干曲线，每个样品重复实验3 次。

1.3.6 冻干样品的制备

配制不同浓度的保护剂，102 ℃灭菌20 min，冷却 至室温，将发酵枸杞浆重悬于不同的保护剂中，混合均 匀，－80 ℃保存备用。

1.3.7 保护剂的选择与优化

分别选取5%、10%、15%的脱脂乳、低聚异麦芽 糖、菊粉、乳糖、海藻糖、异乳糖，10%、15%、20%的 麦芽糊精，0.5%、1.0%、1.5%的明胶，1%、2%、3%的 蔗糖，5%、10%、15%的麦芽糖醇，10 种不同梯度的保 护剂，分别加入到发酵枸杞浆中进行单因素试验，确 定适宜保护剂及用量。以存活率为指标，通过正交试验 进行复配，确定最佳冷冻干燥的复配保护剂。

2 结果与分析


由于发酵枸杞浆属于多元溶液，成分较为复杂， 多种溶质之间相互作用，结晶情况复杂，降温处理，水分的部分冻结成晶体的冰，其他成分结晶部分形成 玻璃体。由图1可以看出，当温度逐渐从25 ℃降到 －50 ℃的过程中，4～6 min之间，即－22.70～－27.34 ℃ 之间有一个放热峰，这是因为发酵枸杞浆在由液态变为 固态的过程中需要放出大量的相变潜热，峰为结晶峰， 即确定发酵枸杞浆部分溶质的结晶点为－19.59 ℃。同 理，当温度从－50 ℃升到25 ℃时，在34 min与38 min 之间有一个比较矮的吸收峰，因为发酵枸杞浆在从固态 到液态的过程中会吸收相变的潜热，起始点即共熔点为 －5.28 ℃。因为发酵枸杞浆是复杂的混合物，并不能完 全结晶，结晶点不能准确地反映样品的冻结状态，对于 含有的非晶态高分子成分没有结晶点，玻璃态转化温度 是非晶态物质的一个重要物理性质，当处于玻璃态时， 分子链和链段都不能运动，达到稳固的状态。实验结果 显示，经过10 ℃/min的速率从－50 ℃到－5 ℃的退火过 程，在升温速率为5 ℃/min时发酵枸杞浆的玻璃态转化温 度为－31.82 ℃，所以预冻终点温度低于－31.82 ℃。

3 结 论

冻干食品不仅保证了食品的品质和营养，相比于 一些罐装、冷冻食品，更容易运输且能长时间保鲜。 本研究以复水枸杞浆为原料，经植物乳杆菌发酵16 h 后，测定了发酵枸杞浆的物性参数，并以菌体存活率 为指标来进行保护剂的选择与优化，最终完成冻干曲 线的绘制。结果表明，发酵枸杞浆的物性参数：结晶 点为－19.59 ℃，共熔点为－5.28 ℃，玻璃转化温度为 －31.82 ℃，崩解温度约为－36 ℃，根据物料的物性参 数，确定了预冻温度为－40 ℃，绘制预冻曲线并确定 预冻时间为4 h，升华干燥阶段的温度设置为－45 ℃， 完成发酵枸杞浆的冻干曲线绘制；复配保护剂为20%麦 芽糊精、14%乳糖、6%海藻糖的保护效果最佳；加入 复配保护剂后，样品的崩解温度约为－21 ℃，确定升 华干燥温度－30 ℃并绘制样品的冻干曲线，得到了富 含活菌的枸杞粉。益生菌发酵枸杞粉冻干后活菌数高达 9.6（lg（CFU/g）），含水量低于3%，色泽完好，复 水性强，产品质量佳。冻干发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调节胃肠菌群生态平 衡，迎合了消费者对高品质食品的需求，符合大健康产 业发展趋势，因此市场前景非常的广阔，必将受到越来 越多消费者的青睐。



 

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