乳酸菌冻干保护剂研究状况【文献综述】

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1、毕业论文文献综述食品科学与工程乳酸菌冻干保护剂研究状况摘要:乳酸菌是酸奶的重要发酵剂,是某些蔬菜的腌制剂。然而,乳酸菌在冻干中会受损伤,使用冻干保护剂可以提高乳酸菌的存活率。乳酸菌细胞在没有保护剂的保护下,会冻干损伤。了解保护剂的保护机理。保护剂可以分为多元醇类、糖类、氨基酸类、无机盐类、蛋白质及肽类和混合物等。冻干保护剂的筛选可以根据不同的菌种,有不同的工艺条件,乳酸菌冻干保护剂的研究有着重要的意义。关键字:乳酸菌；冻干保护剂；筛选随着我国乳品工业的飞速发展,市场对酸奶发酵剂的需求越来越大。酸奶已成为人们日常饮食的必备

2、食品,它对人类的健康有益作用是非常明显的,而乳酸菌发酵剂是决定发酵乳制品的质量和特性的最重要因素,其制备过程也是生产发酵乳制品的关键技术之一[1]。而乳酸菌在发酵的过程中会由于各种因素而影响酸奶的品质。因而,使用冷冻干燥技术可以提高乳酸菌的存活率。利用真空冷冻干燥技术生产活菌制剂是多种保藏方法中较为理想的一种[2]。冷冻干燥也称为冻干,是冷冻和干燥技术的有机结合,细胞在冻干过程中要经受冷冻和干燥两种激烈因素的作用,损伤是不可避免的。为了提高真空冷冻干燥后微生物的存活率,人们进行了大量的研究。乳酸菌培养物在冷冻干燥和随后长

3、期的贮藏过程中,最大限度的保持乳酸菌的活性无论从经济角度还是从技术角度来讲都是至关重要的。微生物细胞的存活取决于许多因素,包括微生物起始浓度、培养基、非致死性处理、冻干保护剂和复水环境等[3]。保护剂可以减轻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。筛选适宜的冻干保护剂对细胞在冻干和贮藏过程中的存活性至关重要[4]。1乳酸菌细胞的冻干损伤1.1机械损伤机械损伤是由低温时细胞内外冰晶生长产生的机械力量引起的,一般冰晶越大,细胞膜越易破裂,从而造成细胞死亡。冰晶小,对细胞膜的机械损伤也较小[5]

4、。1.2溶质损伤溶质损伤又称“溶液损伤”,是由于水的冻结使细胞问隙内的液体逐渐浓缩,从而使电解质的浓度显著增加[6]。1.3细胞膜损伤冻干过程中,细胞膜脂肪酸的不饱和度、链的长度、链的分支状态或环绕状态存在动态变化,脂肪酸的动态变化与膜的流动性密切相关。微生物细胞的干燥损伤很大程度上是由于膜脂性质、结构的变化使膜的流动性或完整性改变,从而导致膜的功能失调[7]。1.4细胞代谢调节作用损伤当细胞内某一关键酶失活,会造成细胞代谢受阻,积累了影响正常生理功能的某种产物,从而整个细胞代谢紊乱,导致细胞死亡[8]。2冻干保护剂的保

5、护机理冻干前在溶液中加入的保护介质在干燥后起支撑作用,在冻干过程中起保护作用。冻干的样品不失原有的固体骨架结构,保持原有的形态。冻干使保护介质具有多孔结构,该结构使冻干菌粉具有理想的速溶性和速复水性。冻干后菌体附着在保护介质上,大大减少了菌体暴露于外部的区域,减少了外界环境因素对菌体的影响,降低了菌体死亡的可能性,从而提高了其冻干存活率。另一方面保护剂与菌体细胞壁结合,有助于稳定细胞内部成分,有助于菌体细胞冻干存活率的提高[9-10]。2.1保护剂对膜相变温度Tm的影响由磷脂分子组成的双分子层是细胞膜的主要成分。通常情况

6、下,水分子通过氢键与磷脂的极性端相连,当磷脂干燥脱水时,极性端的密度增加,平时处于液晶态的脂膜变成凝胶态,此时的温度被称为膜相转变温度。研究者认为,冻干过程中,膜质经历了从液晶态到凝胶态的相的变化。在室温下复水时,处于凝胶态的干燥质膜又经历了从凝胶态到液晶态的转变,由于膜经历了状态的转变,某些区域产生缺陷,使得膜渗漏。若在干前加入二糖如海藻糖可降低干燥膜的膜相转变温度,当磷脂干燥脱水时,海藻糖在失水部位以氢键和磷脂的极性端相连,防止状态的转变和复水时的渗漏,从而提高细胞的存活率[11]。2.2保护剂对体系玻璃化转变温度的

7、影响玻璃化是指物质以非晶态形式存在的一种状态,其粘度极大,具有液体的性质。由于这种非晶体结构的扩散系数很低,故在这种结构中分子运动和分子变性反应非常微弱,不利的化学反应能够被抑制,从而提高被保存物质的稳定性[12]。2.3保护剂对蛋白结构的影响[13]杨基础等研究认为海藻糖对酶的保护机理为一方面海藻糖的羟基替代了水分子同酶的酰胺基形成氢键,另一方面海藻糖分子包裹在酶分子周围,或填充在酶蛋白分子的空间结构内,特别是酶的活性部位附近,形成玻璃态,有效的防止蛋白质分子发生三维结构的变化,从而避免了酶的失活[14]。在实际生产中

8、通常采用各种保护剂来降低冻干过程对乳酸菌的伤害。一些亲水且能透过细胞膜的小分子保护剂能渗入细胞内抑制冰晶生成、减缓冰晶生长,冷冻时可减少对细胞的损伤；而不能穿透细胞膜的大分子保护剂有很强的亲水特性和氢键形成能力。保护剂利用它们的氢键和亲水基形成稳定的水分子层阻碍膜内结合水向外转移,保护了细胞结构[15]。3冻干保护剂