一种植物乳杆菌发酵乳粉及其制备方法
阅读说明：本技术 一种植物乳杆菌发酵乳粉及其制备方法 (Lactobacillus plantarum fermented milk powder and preparation method thereof ) 是由 韩瑨 吴正钧 张欢畅 刘景玉 王晓花 于 2020-12-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种植物乳杆菌发酵乳粉及其制备方法,包括以下步骤：将植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CGMCC NO.0847接种于含高粱秸秆成分的脱脂乳中进行发酵得发酵乳,再经冻干后得发酵乳粉。首次将含高粱秸秆成分的脱脂乳作为培养基接种植物乳杆菌CGMCC NO.0847进行发酵并冻干,制备得到植物乳杆菌发酵乳粉,披露了高粱秸秆汁具有促进植物乳杆菌在脱脂乳中增殖的功能。与其他同样以单一发酵剂制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比,本发明制备的植物乳杆菌发酵乳粉活菌数更高,并且,口味更易于被消费者接受。与其他以后添加方式制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比,安全性更高、操作更简易。(The invention discloses lactobacillus plantarum fermented milk powder and a preparation method thereof, wherein the lactobacillus plantarum fermented milk powder comprises the following steps: lactobacillus plantarum (Lactobacillus plantarum) CGMCC NO.0847 is inoculated into skim milk containing sorghum straw for fermentation to obtain fermented milk, and then the fermented milk powder is obtained after freeze-drying. The skim milk containing sorghum straw is used as a culture medium to be inoculated with lactobacillus plantarum CGMCC NO.0847 for the first time for fermentation and freeze-drying to prepare lactobacillus plantarum fermented milk powder, and the sorghum straw juice has the function of promoting the proliferation of lactobacillus plantarum in the skim milk. Compared with other lactobacillus plantarum fermented milk powder prepared by a single leaven, the lactobacillus plantarum fermented milk powder prepared by the invention has higher viable count and more easily accepted taste by consumers. Compared with lactobacillus plantarum fermented milk powder prepared in other later adding modes, the lactobacillus plantarum fermented milk powder is higher in safety and simpler to operate.)
技术领域
本发明属于发酵乳粉领域，具体涉及一种植物乳杆菌发酵乳粉的制备方法。此外，本发明还涉及一种植物乳杆菌发酵乳粉。
背景技术
益生菌的种类与数量是影响产品益生功能和保健作用的重要因素，然而大多数传统的发酵用乳酸菌，如保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌等，都无法耐受高酸、高渗压的胃肠液，其结果是大部分在通过人体消化道时被杀灭，只有少量菌株进入肠道，因而，对其发挥等益生功能形成了极大的障碍。
与上述传统的乳酸菌发酵菌株相比，植物乳杆菌则有着更优越的消化液耐受性能，研究表明植物乳杆菌可以在多种消化酶、低pH胃液和高渗透压的胆汁中高效存活，另外，植物乳杆菌在肠道中的定植能力也相当卓越。更重要的是，植物乳杆菌具有降胆固醇、调节血脂、调节肠道菌群平衡、促消化增吸收等多重有益人体的功能。
发酵乳粉是一种通过益生菌在牛乳中增殖后冻干得到的新型益生菌菌剂，可同时为食用者提供充足的益生菌和营养物质。然而，植物乳杆菌在牛乳中几乎不生长增殖，即便是发酵乳制品起步更高的外国，也鲜有采用植物乳杆菌制备发酵乳的报道。此外，有报道称，向脱脂乳中添加各种增殖因子(如大豆肽、氨基酸等)可促进植物乳杆菌在脱脂乳中增长，但这些发酵乳成品的风味通常不被消费者所接受。所以，当前含有植物乳杆菌等乳中不增殖的益生菌发酵乳粉只能通过菌粉后添加制备得到，但这也增加了工艺的复杂性以及潜在的食品安全性。因此，制备以植物乳杆菌为单一发酵剂发酵而成的、口味被消费者接受且工艺简易、安全的发酵乳粉是本领域技术人员亟待解决的问题。
中国发明专利ZL03116377.7、ZL200410066891.7中已经报道植物乳杆菌ST-IIICGMCC NO.0847具有抗高血糖、降血脂、降低胆固醇、粘附肠道上皮细胞等功能，益生功效显著。同时植物乳杆菌ST-III也是国内首家公开报道并进行产业化的菌株，将其应用价值进行扩推，对于国内乳品行业的发展具有重要意义。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供了一种植物乳杆菌发酵乳粉及其制备方法，采用该方法可使用单一植物乳杆菌发酵剂进行脱脂乳发酵，制备获得一种活菌数＞5x109 cfu/g，口味被消费者接受且工艺简易、安全的植物乳杆菌发酵乳粉。
具体的，本发明一方面提供了一种植物乳杆菌发酵乳粉的制备方法，包括以下步骤：将植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CGMCC NO.0847接种于含高粱秸秆成分的脱脂乳中进行发酵得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉。
进一步地，上述植物乳杆菌CGMCC NO.0847的接种量为1x107～5x107cfu/mL。
进一步地，上述含高粱秸秆成分的脱脂乳包括高粱秸秆汁冻干粉、脱脂乳粉和水，脱脂乳粉的占比为3～12％，高粱秸秆汁冻干粉的占比为1～8％，所述百分比为各组分的占原料总质量的质量百分比。
进一步地，上述脱脂乳中包括蔗糖，蔗糖的占比为1～7％，所述百分比为各组分的占原料总质量的质量百分比。蔗糖为与高粱秸秆汁冻干粉和脱脂乳粉称量好，混一起加水，溶解即获得含高粱秸秆成分的脱脂乳。
进一步地，上述发酵的温度为26℃～42℃。
进一步地，上述发酵的方式为厌氧培养。
进一步地，上述发酵的时间为6～18h。
第二方面，本发明还提供了一种植物乳杆菌发酵乳粉，由上述任一种制备方法制得。
进一步地，上述发酵乳粉中的植物乳杆菌CGMCC NO.0847的活菌数＞5x109 cfu/g。
与现有技术相比，上述技术方案中的制备方法，首次将含高粱秸秆成分的脱脂乳作为培养基接种植物乳杆菌CGMCC NO.0847进行发酵并冻干，制备得到植物乳杆菌发酵乳粉，披露了高粱秸秆汁具有促进植物乳杆菌在脱脂乳中增殖的功能，最终获得的发酵乳粉中的植物乳杆菌CGMCC NO.0847的活菌数＞5x109 cfu/g。与其他同样以单一发酵剂制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比，本发明制备的植物乳杆菌发酵乳粉活菌数更高，并且口味更易于被消费者接受。与其他以后添加方式制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比，安全性更高、操作更简易。
具体实施方式
为更清楚的对本发明技术方案予以阐述，下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步阐述：
在一个具体的实施方式中，提供了一种植物乳杆菌发酵乳粉的制备方法，包括以下步骤：将植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)CGMCC NO.0847接种于含高粱秸秆成分的脱脂乳中进行发酵得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉。
上述技术方案中的制备方法，首次将含高粱秸秆成分的脱脂乳作为培养基接种植物乳杆菌CGMCC NO.0847进行发酵并冻干，制备得到植物乳杆菌发酵乳粉，披露了高粱秸秆汁具有促进植物乳杆菌在脱脂乳中增殖的功能。与其他同样以单一发酵剂制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比，本发明制备的植物乳杆菌发酵乳粉活菌数更高，并且，口味更易于被消费者接受。与其他以后添加方式制备的植物乳杆菌发酵乳粉相比，安全性更高、操作更简易。
进一步地，植物乳杆菌CGMCC NO.0847的接种量为1x107～5x107cfu/mL；较佳地为2x107～4x107 cfu/mL，更佳地为3x107cfu/mL。
优选的含高粱秸秆成分的脱脂乳为人工配制的，配制的脱脂乳包括高粱秸秆汁冻干粉、脱脂乳粉和水，脱脂乳粉的占原料总质量的质量百分比3～12％，高粱秸秆汁冻干粉的占原料总质量的质量百分比1～8％，余量为水。制备方法可以包括以下步骤：在蒸馏水中加入脱脂乳粉和高粱秸秆汁冻干粉，混匀充分溶解后，95～125℃灭菌5～20分钟，冷却即得。
优选的脱脂乳包括蔗糖，蔗糖的占原料总质量的为质量百分比1～7％；较佳地为3～5％；更佳地为4％。
优选的发酵温度为26℃～42℃；较佳地为30℃～40℃；更佳地为37℃。
优选的发酵时间为6～18h；较佳地为9～15h；更佳地为12h。
优选的发酵方式为厌氧培养。
结合实施例和对比例2亦可知，在优选发酵参数的范围之外时，植物乳杆菌CGMCCNO.0847在脱脂乳中的增殖效果明显下降。而在优选范围之内，接种量、脱脂乳浓度、高粱秸秆浓度、发酵温度和时间相互影响，使得植物乳杆菌CGMCC NO.0847发酵乳粉中活菌数量更高。例如，在接种量过少时，菌种繁殖速度慢，使得最终获得的发酵乳粉中活菌数量低于优选的接种量范围。又例如，当高粱秸秆浓度低于优选范围值时，刺激菌种增殖的物质较少，也会导致发酵乳粉中活菌数量有所降低。
在另一个具体的实施方式中，提供了一种植物乳杆菌发酵乳粉，该发酵乳粉由上述任一种发酵乳粉的制备方法制得。
进一步的，上述发酵乳粉中的植物乳杆菌CGMCC NO.0847的活菌数＞5x109 cfu/g。
进一步的，上述发酵乳粉的风味佳，无异味。结合实施例亦可知，上述发酵乳粉的口味优于其他同样以单一发酵剂制备的植物乳杆菌发酵乳粉。
下面通过实施例进一步说明上述具体实施方式，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所有原料均为市售，并均符合相关的国家标准。
实施例1
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：
植物乳杆菌CGMCC NO.0847：将植物乳杆菌CGMCC NO.0847的冻干粉用少量无菌蒸馏水溶解，用接种环取一环划线于MRS固体培养基(购买自Merck Co.，美国)，37℃厌氧培养24h取出，用接种环挑取单菌落放入10mL MRS液体培养基(购买自Merck Co.，美国)，运用涡旋振荡器将菌落均匀分散于液体培养基内，37℃厌氧培养24h取出，以2％(v/v)接种量接种于MRS液体培养基(购买自Merck Co.，美国)，37℃厌氧培养24h后，培养物15000rpm离心10分钟，弃去上清，菌体用无菌蒸馏水洗涤2次后，用原培养体积的无菌蒸馏水悬浮，得到发酵用的种子液，种子液的菌浓度为1x109cfu/mL。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：将高粱秸秆去皮，榨汁，15000rpm离心10分钟取上清，冷冻干燥即得。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为8％的脱脂乳粉、4％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为4％蔗糖充分溶解，在125℃下灭菌5min，冷却至室温，即得所需脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子液以接种量3％(v/v，种子液占脱脂乳的体积百分比，下同)无菌接种于含蔗糖4％(w/w，质量百分比，下同)、高粱秸秆成分4％(w/w，质量百分比，下同)及脱脂乳粉8％(w/w，质量百分比，下同)的脱脂乳，37℃厌氧培养12h得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉A。
实施例2
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为12％的脱脂乳粉、1％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为7％蔗糖充分溶解，在95℃下灭菌20min，冷却至室温，即得脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量1％(v/v)无菌接种于含蔗糖7％(w/w)、高粱秸秆成分1％(w/w)的12％(w/w)脱脂乳，42℃厌氧培养18h得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉B。
实施例3
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为3％的脱脂乳粉、8％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为1％蔗糖充分溶解，在100℃下灭菌15min，冷却至室温，即得脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量5％(v/v)无菌接种于含蔗糖1％(w/w)、高粱秸秆成分8％(w/w)的3％(w/w)脱脂乳，26℃厌氧培养6h得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉C。
实施例4
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为10％的脱脂乳粉、6％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为5％蔗糖充分溶解，在120℃下灭菌10min，冷却至室温，即得脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量4％(v/v)无菌接种于含蔗糖5％(w/w)、高粱秸秆成分6％(w/w)及脱脂乳粉10％(w/w)的脱脂乳，40℃厌氧培养15h得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉D。
实施例5
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为5％的脱脂乳粉、2％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为3％蔗糖充分溶解，在115℃下灭菌12min，冷却至室温，即得脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量2％(v/v)无菌接种于含蔗糖3％(w/w)、高粱秸秆成分2％(w/w)及脱脂乳粉5％(w/w))的脱脂乳，30℃厌氧培养9h得发酵乳，再经冻干后得发酵乳粉E。
效果实施例1发酵乳粉活菌检测
对上述实施例1-5所制备的植物乳杆菌发酵乳粉产品A、B、C、D和E进行活菌计数，结果如表1所示。
表1植物乳杆菌发酵乳粉活菌计数结果
如表1所示，通过本发明技术方案中的方法所制得的植物乳杆菌发酵乳粉中活菌数量稳定保持在5×109CFU/g以上。
对比例1
比较植物乳杆菌CGMCC NO.0847在高粱秸秆汁、脱脂乳以及含高粱秸秆成的脱脂乳中的发酵情况，具体操作如下：
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
(c)培养介质的制备：
(1)高粱秸秆汁的制备：将质量百分比为4％的高粱秸秆汁冻干粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为4％蔗糖充分溶解，在125℃下灭菌5min，冷却至室温，即得高粱秸秆汁。
(2)脱脂乳的制备：将质量百分比为8％的脱脂乳粉与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为4％蔗糖充分溶解，在125℃下灭菌5min，冷却至室温，即得所需脱脂乳。
(3)含高粱秸秆成分的脱脂乳的制备：同实施例1。
2、植物乳杆菌在不同培养介质中的发酵情况。
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量3％(v/v)无菌接种于上述三种培养介质中，37℃厌氧培养12h，取出后进行活菌计数，结果如表2所示。
表2植物乳杆菌在不同培养介质中的发酵情况
如表2所示，当植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量3％(v/v)接种于发酵体系后，初始发酵的发酵菌数为3×107CFU/mL，而在脱脂乳中发酵终点的活菌数为3.12×107CFU/mL，表明植物乳杆菌CGMCC NO.0847在脱脂乳中几乎不生长增殖。其次，当植物乳杆菌CGMCC NO.0847接种于高粱秸秆汁进行发酵时，植物乳杆菌CGMCC NO.0847有一定的生长作用(增殖倍率为3.9倍)，然而这种增殖效果在含高粱秸秆成分的脱脂乳中最显著(增殖率达28.7倍)，可见，高粱秸秆汁促进植物乳杆菌在脱脂乳中增殖的能力是不可预期的。
对比例2
将实施例1中的接种量，脱脂乳浓度，高粱秸秆浓度，培养温度以及发酵时间逐一进行调整，获得了以下一组不同方法制备的植物乳杆菌发酵乳粉，各组所得发酵乳粉中活菌数如表3所示。
表3不同方法制备所得植物乳杆菌发酵乳粉中活菌数
从表3所示的结果中可以得出，将所述发酵乳粉的制备方法中接种量，脱脂乳浓度，高粱秸秆浓度，培养温度以及发酵时间调整到优选范围之外的时候，植物乳杆菌CGMCCNO.0847依然可以在脱脂乳中得到部分增殖生长，但是其增殖效果明显下降，因此所制备得到的发酵乳粉中活菌数量远远低于优选范围内制备的发酵乳粉。
对比例3
大豆是目前报道最多的可促进植物乳杆菌增殖的天然培养介质，已有研究将豆浆与牛奶复配用于植物乳杆菌的增殖与发酵，因此，本对比例以豆浆作为比较对象，参照实施例1的方法制备植物乳杆菌发酵乳粉，比较两者的增殖效果、产品口味与喜好程度，具体操作如下：
1、材料与方法
(a)种子(发酵菌种)的制备：同实施例1。
(b)高粱秸秆汁冻干粉的制备：同实施例1。
豆浆冻干粉的制备：称取50g大豆加入适量水37℃浸泡4h，再加入一定量的水用匀浆机打制，制得的浆液用纱布先用过滤除渣，再离心(15000rpm离心10分钟)去沉淀，上清部分经冷冻干燥后，即得豆浆冻干粉。
(c)脱脂乳的制备：将质量百分比为8％的脱脂乳粉、4％的高粱秸秆汁冻干粉(或豆浆冻干粉)与蒸馏水混匀，充分溶解后，再加入质量百分比为4％蔗糖充分溶解，在125℃下灭菌5min，冷却至室温，即得所需脱脂乳。
2、植物乳杆菌发酵乳粉的制备
将植物乳杆菌CGMCC NO.0847种子以接种量3％(v/v)无菌接种于含蔗糖4％(w/w)、高粱秸秆成分(或豆浆成分)4％(w/w)的8％(w/w)脱脂乳，37℃厌氧培养12h得发酵乳，再经冻干后得对应的植物乳杆菌发酵乳粉。
3、活菌数比较
对上述方法制备的植物乳杆菌发酵乳粉进行计数，结果如表4所示。
表4植物乳杆菌发酵乳粉的活菌计数结果
由表4可知，在相同添加量(4％)的条件下，含高粱秸秆成分的发酵乳粉中活菌数量高于含豆浆成分的发酵乳粉，表明高粱秸秆汁比豆浆具有更优越的促进植物乳杆菌在脱脂乳中增殖的能力。
4、产品口味与喜好程度的比较
取上述方法制备的植物乳杆菌发酵乳粉为实验对象，进行产品的口味测试。测试人数50人。品尝方式：采用不记名打分的方式进行品尝；分别对上述发酵乳粉产品的色泽、风味、口感、营养项进行单独打分，每一项满分是25分，计算平均分及其总分，统计结果记录于表5。同时，根据对产品的整体喜好程度给出的意见，统计对每个单品的喜好人数，统计结果记录于表6。
表5产品口味测试结果数据统计表
表6产品喜好程度测试结果数据统计表
在产品口味方面，含高粱秸秆成分的发酵乳粉得分远高于含豆浆成分的发酵乳粉，这是因为前者风味佳，无异味，而后者的豆浆成分经微生物发酵后有明显的“腥臭味”，所以前者更受青睐。上述产品风味上的差异直接导致了产品被喜好程度的巨大差别，如大部分测试者(37人)表示喜欢含高粱秸秆成分发酵乳粉，而无一人喜欢含豆浆成分的发酵乳粉，相反地，更多的人(41人)不喜欢含豆浆成分的发酵乳粉。
结合产品口味和喜好程度可知，通过本发明技术方案中的方法所制得的植物乳杆菌发酵乳粉在产品风味、口感、营养方面等方面都优于含豆浆成分的植物乳杆菌发酵乳粉，前者可被大部分消费者所接受。
以上对本发明所提供的植物乳杆菌发酵乳粉及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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