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一种改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌及其应用.pdf

  • 上传人:南***
  • 文档编号:8904018
  • 上传时间:2021-01-11
  • 格式:PDF
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201310486445.0

    申请日:

    20131017

    公开号:

    CN103571775A

    公开日:

    20140212

    当前法律状态:

    有效性:

    失效

    法律详情:

    IPC分类号:

    C12N1/20,A23C9/127,C12R1/46

    主分类号:

    C12N1/20,A23C9/127,C12R1/46

    申请人:

    哈尔滨工业大学

    发明人:

    韩雪,张兰威,冯镇,单毓娟,易华西,宋微,张英春

    地址:

    150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号

    优先权:

    CN201310486445A

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    一种改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌及其应用,属于乳品加工领域。本发明提供的产胞外多糖乳酸菌菌株为嗜热链球菌ZLW-TM11菌株,保存于中国普通微生物菌种保藏中心,其保藏编号为CGMCC No.3819,保藏日期为2010.5.7。本发明菌株产胞外多糖含量约为43mg/L,单菌发酵乳粘度为7716mPa/s,可做为酸奶发酵剂应用于酸乳中,改善酸奶品质。使用上述改善发酵乳黏度的产胞外多糖菌ZLW-TM11制备的直投发酵剂应用到发酵乳中,可与发酵乳用任何一株菌或直投发酵剂混合使用,不改变原有发酵制品产酸速度及风味,且制得的产品中胞外多糖含量可达40-45mg/L,产品具有很好的粘稠性,无须添加明胶等增稠剂。

    权利要求书

    1.一种改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌,其分类命名为嗜热链球菌()ZLW-TM11菌株,保存于中国普通微生物菌种保藏中心,保藏编号为 CGMCC No.3819,保藏日期为2010.5.7。 2.根据权利要求1所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌,其特征在于所述ZLW-TM11菌株产生的胞外多糖主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖以8-10: 4-5: 39-40: 45-47的质量比组成,其结构为β-D-吡喃糖。 3.根据权利要求1所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌,其特征在于所述ZLW-TM11菌株经16S rRNA基因测序的结果如附图1所示。 4.一种权利要求1所述改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述ZLW-TM11菌株用于制备直投发酵剂的应用。 5.根据权利要求4所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述制备直投发酵剂的过程为:菌种→恒温恒定pH发酵→离心→加入冻干保护剂→产品,具体实施步骤如下:将ZLW-TM11菌株按3%的接种量接种到增菌培养基中,恒定发酵罐温度41.5-43.5℃、用10-15wt.%的氢氧化钠中和恒定发酵液pH值在5.6-6.0,发酵培养4.0-4.7小时;然后在0-20℃、转数为6000-15000转/分钟的条件下离心处理,得到离心沉淀物;(3)按离心沉淀物重量的1-2倍添加冻干保护剂,在无菌条件下均匀混合,然后真空冷冻干燥,得到直投发酵剂。 6.根据权利要求5所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述增菌培养基由8-12vol.%脱脂乳粉、4-6vol.%胰蛋白酶水解乳清粉、3-6vol.%番茄汁、3-6vol.%麦芽糖、1-3vol.%乳糖、0.5-0.7vol.%酵母膏或酵母粉、40-80 mg/kg毫克/公斤甲酸和余量的水组成。 7.根据权利要求5所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述冻干保护剂由10-20vol.%奶粉、1-3vol.%甘油、1-2vol.%维生素C、0.5-1vol.%谷氨酸或甘氨酸、5vol.%蔗糖、1vol.%海藻糖和余量的水组成。 8.根据权利要求4所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述直投发酵剂应用到发酵乳发酵中。 9.根据权利要求8所述的改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌的应用,其特征在于所述直投发酵剂按0.03-0.05wt.‰接入到发酵乳中。

    说明书

    技术领域

    本发明属于乳品加工领域,涉及一株可改善发酵乳粘度的高产胞外多糖乳酸菌及其应用。 

    背景技术

    目前发酵乳普遍存在的问题是,经工业化生产后产品质地稀薄,凝胶易断裂,粘度低,乳清析出过多,严重影响了发酵乳的品质,因此许多乳品厂多向发酵乳中加入增稠剂来提高发酵乳品质。然而增稠剂的使用不但会影响到产品的风味而且也不被消费者接受。尤其是欧洲一些国家严禁使用的稳定剂。因此如何稳定和提高酸奶制品的质量已成为我国乳品生产面临的重大问题。 

    众所周知,在发酵乳发酵过程中某些特定的乳酸菌在生长过程中可以产生多种类型的多糖,根据这些多糖所处的位置,可以分为荚膜多糖和分泌到生长环境中的多糖,又称为胞外多糖(EPS)。正常发酵乳产生的EPS可以用作天然的生物增稠剂,替代或减少增稠剂的使用,它还可以提高乳制品的保水性,从而提高乳制品的保鲜度。此外乳酸菌产生的胞外多糖还可以降低胆固醇,调节免疫力及抗肿瘤等功能性。因此获得高产胞外多糖的乳酸菌菌株对改善发酵乳品质,提高发酵乳营养作用具有重要意义。 

    发明内容

    本发明的目的是提供一株可改善发酵乳粘度的高产胞外多糖菌株,及该胞外多糖菌株直投发酵剂的制备方法和应用。 

    本发明提供的可改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌菌株,分类命名为嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)ZLW-TM11菌株,保存于中国普通微生物菌种保藏中心(CGMCC),地址:北京市朝阳区北辰西路1号院中科院微生物研究所,其保藏编号为CGMCC No.3819,保藏日期为2010年5月7日,单菌发酵乳粘度可达7716mPa/s。该菌株经16S rRNA基因测序的结果如下: 

    AGGCGGCTGGCTCCAAAAGGTTACCTCACCGACTTCGGGTGTTACAAACTCTCGTGGTGTGACGGGCGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACGTATTCACCGCGGCGTGCTGATCCGCGATTACTAGCGATTCCGACTTCATGTAGGCGAGTTGCAGCCTACAATCCGAACTGAGATTGGCTTTAAGAGATTAGCTCGCCGTCACCGACTCGCAACTCGTTGTACCAACCATTGTAGCACGTGTGTAGCCCAGGTCATAAGGGGCATGATGATTTGACGTCATCCCCACCTTCCTCCGGTTTATTACCGGCAGTCTCGCTAGAGTGCCCAACTGAATGATGGCAACTAACAATAGGGGTTGCGCTCGTTGCGGGACTTAACCCAACATCTCACGACACGAGCTGACGACAACCATGCACCACCTGTCACCGATGTAGCGAAGTAACTTTCTATCTCTAGAAATAGCATCGGGATGTCAAGACCTGGTAAGGTTCTTCGCGTTGCTTCGAATTAAACCACATGCTCCACCGCTTGTGCGGGCCCCCGTCAATTCCTTTGAGTTTCAACCTTGCGGTCGTACTCCCCAGGCGGAGTGCTTAATGCGTTAGCTTCGGCACTGAATCCCGGAAAGGATCCAACACCTAGCACTCATCGTTTACGGCGTGGACTACCAGGGTATCTAATCCTGTTCGCTCCCCACGCTTTCGAGCCTCAGCGTCAGTTACAGACCAGAGAGCCGCTTTCGCCACCGGTGTTCCTCCATATATCTACGCATTTCACCGTCACACATGGAATTCCACTCTCCCCTTCTGCACTCAAGTTTGACAGTTTCCAAAGCGAACTATGGTTGAGCCACAGCCTTTAACTTCAGACTTATCAAACCGCCTGCGCTCGCTTTACGCCCAATAAATCCGGACAACGCTCGGGACCTACGTATTACCGCGGCTGCTGGCACGTAGTTAGCCGTCCCTTTCTGGTAAGCTACCGTCACAGTGTGAACTTTCCACTCTCACACCCGTTCTTGACTTACAACAGAGCTTTACGATCCGAAAACCTTCTTCACTCACGCGGCGTTGCTCGGTCAGGGTTGCCCCCATTGCCGAAGATTCCCTACTGCTGCCTCCCGTAGGAGTCTGGGCCGTGTCTCAGTCCCAGTGTGGCCGATCACCCTCTCAGGTCGGCTATGTATCGTCGCCTAGGTGAGCCATTACCTCACCTACTAGCTAATACAACGCAGGTCCATCTTGTAGTGGAGCAATTGCCCCTTTCAAATAAATGACATGTGTCATCCATTGTTATGCGGTATTAGCTATCGTTTCCAATAGTTATCCCCCGCTACAAGGCAGGTTACCTACGCGTTACTCACCCGTTCGCAACTCATCCAAGAAGAGCAAGCTCCTCTCTTCAGCGTTCTACTGCA。

    对本发明提供的菌株产生的胞外粗多糖采用DEAE-52离子交换层析柱上进行分离纯化可得到三种中性多糖组分EPS-1、EPS-2、EPS-3及一种酸性多糖组分EPS-4 (见图1-2),得到的四种组分进一步用Superdex 200分子筛凝胶柱纯化,分别纯化出ZLW-TM11-1(纯度89.35%),ZLW-TM11-2(纯度92.49%), ZLW-TM11-3(纯度81.03%)和ZLW-TM11-4(纯度93.37%) (见图3-6)。对四种组分多糖对酸乳黏度影响其中多糖组分ZLW-TM11-2对酸乳黏度供献最大。 

    采用GC-MS对酸乳黏度供献较大的多糖组分ZLW-TM11-2的单糖组成分析,得到该组分多糖的单糖组成为鼠李糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖,且比例为8-10: 4-5: 39-40: 45-47的质量比组成,其结构为β-D-吡喃糖。 

    上述改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌ZLW-TM11可以用于制备直投发酵剂,其生产工艺为:菌种→恒温恒定pH发酵→离心→加入冻干保护剂→产品,具体实施步骤如下: 

    (1)将产胞外多糖乳酸菌ZLW-TM11菌株按3%的接种量接种到由8-12vol.%脱脂乳粉、4-6vol.%胰蛋白酶水解乳清粉、3-6vol.%番茄汁、3-6vol.%麦芽糖、1-3vol.%乳糖、0.5-0.7vol.%酵母膏或酵母粉、40-80 mg/kg毫克/公斤甲酸和余量的水组成的增菌培养基中,恒定发酵罐温度41.5-43.5℃、用10-15wt.%的氢氧化钠中和恒定发酵液pH值在5.6-6.0,发酵培养4.0-4.7小时;

    (2)然后在0-20℃、转数为6000-15000转/分钟的条件下离心处理,得到离心沉淀物;

    (3)按离心沉淀物重量的1-2倍添加冻干保护剂,在无菌条件下均匀混合,然后真空冷冻干燥,得到直投发酵剂,所述冻干保护剂由10-20vol.%奶粉、1-3vol.%甘油、1-2vol.%维生素C、0.5-1vol.%谷氨酸或甘氨酸、5vol.%蔗糖、1vol.%海藻糖和余量的水组成。

    使用上述改善发酵乳黏度的产胞外多糖菌ZLW-TM11制备的直投发酵剂应用到发酵乳发酵中的条件为:取上述制得的直投发酵剂按鲜奶量的0.03-0.05wt.‰接入到鲜奶中,可与发酵乳用任何一株菌混合,也可与发酵乳用混合发酵剂混合接入鲜奶,增加原有制品的粘度,提高制品保水性。 

    本发明菌株产胞外多糖含量约为 43mg/L,单菌发酵乳粘度为 7716 mPa/s,可做为酸奶发酵剂应用于酸乳中,改善酸奶品质,解决目前发酵乳产品粘稠度低、保水性差的问题。 

    使用上述改善发酵乳黏度的产胞外多糖菌ZLW-TM11制备的直投发酵剂应用到发酵乳中,可与发酵乳用任何一株菌或直投发酵剂混合使用,于37-45℃培养,发酵时间为5-7h,不改变原有发酵制品产酸速度及风味,且制得的产品中胞外多糖含量可达40-45mg/L,产品具有很好的粘稠性,无须添加明胶等增稠剂。 

    附图说明

    图1为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖粗品在DEAE-52离子交换层析柱上的水洗中性多糖洗脱曲线图;其中纵坐标为经过硫酸-苯酚比色法在n=490nm处的光吸收值OD,横坐标为试管号。 

    图2为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖粗品在DEAE-52离子交换层析柱上的盐洗酸性多糖洗脱曲线图。 

    图3为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖洗脱峰EPS-1在Superdex 200分子筛凝胶柱上的洗脱曲线图;其中纵坐标为经过硫酸-苯酚比色法在n=490nm处的光吸收值OD,横坐标为试管号。 

    图4为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖洗脱峰EPS-2在Superdex 200分子筛凝胶柱上的洗脱曲线图。 

    图5为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖洗脱峰EPS-3在Superdex 200分子筛凝胶柱上的洗脱曲线图。 

    图6为本发明乳酸菌ZLW-TM11胞外多糖洗脱峰EPS-4在Superdex 200分子筛凝胶柱上的洗脱曲线图。 

    具体实施方式

    下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限如此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,均按照本领域常规方法和条件。 

    实施例1 

    菌株的获得:

    本发明中的乳酸菌ZLW-TM11是从采集的传统发酵乳中分离获得的,将从传统发酵乳中分离筛选的具有良好发酵风味的各乳酸菌菌株,分别接入到12%的还原脱脂乳中,发酵至pH4.6后,分别取各发酵乳样测定其发酵乳粘度和胞外多糖含量,胞外多糖的提取采用如下方法:

    (1) 将发酵后的发酵乳放在灭菌锅中,100℃条件下串气10min灭酶活;

    (2) 将串气后的样品使用双层普通滤纸减压过滤除掉杂质;

    (3) 收集滤过液4℃ 6000-8000g离心15min;

    (4) 收集上清,使用0.45μm的膜进行微滤;

    (5) 滤过液使用乙醇沉淀过夜,比例:乙醇:样品=3:1;

    (6) 弃上清,18000-20000g 4℃离心15min;

    (7) 弃上清,95℃热水浸提多糖;

    (8) 使用普通滤纸减压过滤,除去不容物;

    (9) 使用0.45μm和0.22μm的膜过滤;

    (10) 使用分子量为5000的超滤膜在超滤系统中超滤,直到滤过液:截留液=30:1;

    (11)冻干得到粗多糖。

    提取的胞外多糖采用苯酚硫酸法测定,从而筛选出一株产胞外多糖且发酵乳黏度高的菌株。根据其生理生化特性及16S rDNA序列分析的结果,经中国微物物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)鉴定为(Streptococcus thermophilus)ZLW-TM11菌株,并进行了保藏,保藏号为CGMCC No.3819,该菌株的微生物学特性如表1所示: 

    表1  (Streptococcus thermophilus ) ZLW-TM11菌株理化试验结果

     试验项目结果试验项目结果试验项目结果试验项目结果革兰氏染色阳性细胞形状球状、椭圆形成芽孢-接触酶-氧化酶-空气中生长+发酵葡萄糖产酸+15℃生长-45℃生长+6.5NaCl%生长-pH4.5 生长+pH9.6 生长-葡萄糖+甘露糖-松三糖-果糖-水杨苷-核糖-海藻糖-木糖-鼠李糖-麦芽糖-乳糖+棉子糖-山梨醇-蜜二糖-半乳糖-甘露醇-阿拉伯糖-葡萄糖酸钠-蔗糖-纤维二糖-七叶灵-苦杏仁苷-    

        实施例2

    改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌ZLW-TM11直投发酵剂的生产及应用:

    采用两种层析柱分离纯化了ZLW-TM11产生的胞外多糖组分(图1-6),得到了一种对酸乳黏度供献较高的多糖组分,采用红外光谱测定多糖组分得该产粘多糖主要由鼠李糖、甘露糖、葡萄糖及半乳糖以9: 4: 39.5: 45.8的比例组成,其结构为β-D-吡喃糖。将保存的嗜热链球菌ZLW-TM11 按3%的接种量,接种到增殖培养基中,增殖培养基由10%的灭菌脱脂乳、5%的胰蛋白酶水解乳清粉、4%的番茄汁、4%的麦芽糖、2%乳糖、0.5%的酵母膏或粉、43毫克/公斤甲酸和余量的水组成,恒定发酵罐温度42℃、用12%的氢氧化钠中和恒定发酵液pH值在5.8,发酵培养4.3小时;然后在4℃,转数为10000转/分钟的条件下离心处理,得到离心沉淀物;按离心沉淀物重量的1倍添加冻干保护剂,冻干保护剂由10%奶粉、1%的甘油、1.5%的维生素C、1%的谷氨酸或甘氨酸、5%蔗糖、1%的海藻糖和余量的水组成,冻干保护剂与菌体离心沉淀物按1:1的比例在无菌条件下均匀混合,然后真空冷冻干燥,得到直投发酵剂。将制得的直投发酵剂按鲜奶量的0.03‰接入到鲜奶中,同时接入科汉森直投发酵剂812, 42℃培养,发酵时间为5h,制得发酵乳制品。

        实施例3 

    改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌ZLW-TM11直投发酵剂的生产及应用:

    将保存的嗜热链球菌ZLW-TM11 按3%的接种量,接种到增殖培养基中,增殖培养基由12%的灭菌脱脂乳,4%的胰蛋白酶水解乳清粉,5%的番茄汁、4%的麦芽糖、1%乳糖、0.7%的酵母膏或粉、50毫克/公斤甲酸和余量的水组成,恒定发酵罐温度43℃、用10%的氢氧化钠中和恒定发酵液pH值在6.0,发酵培养4.5小时;然后在10℃,转数为8000转/分钟的条件下离心处理,得到离心沉淀物;按离心沉淀物重量的2倍添加冻干保护剂,冻干保护剂由15%奶粉、2%的甘油、2%的维生素C、0.8%的谷氨酸或甘氨酸、5%蔗糖、1%的海藻糖和余量的水组成,冻干保护剂与菌体离心沉淀物按2:1的比例在无菌条件下均匀混合,然后真空冷冻干燥,得到直投发酵剂。将制得的直投发酵剂按鲜奶量的0.04‰接入到鲜奶中,同时接入保加利亚乳杆菌, 43℃ 培养,发酵时间为6h,制得发酵乳制品。

     序列表 

    <110> 哈尔滨工业大学

    <120> 一种改善发酵乳黏度的产胞外多糖乳酸菌及其应用

    <210> 1

    <211> 1417

    <212> RNA

    <213> 产胞外多糖乳酸菌ZLW-TM11 16S rRNA基因

    <400> 1 

    aggcggctgg ctccaaaagg ttacctcacc gacttcgggt gttacaaact ctcgtggtgt      60

    gacgggcggt gtgtacaagg cccgggaacg tattcaccgc ggcgtgctga tccgcgatta     120

    ctagcgattc cgacttcatg taggcgagtt gcagcctaca atccgaactg agattggctt     180

    taagagatta gctcgccgtc accgactcgc aactcgttgt accaaccatt gtagcacgtg     240

    tgtagcccag gtcataaggg gcatgatgat ttgacgtcat ccccaccttc ctccggttta     300

    ttaccggcag tctcgctaga gtgcccaact gaatgatggc aactaacaat aggggttgcg     360

    ctcgttgcgg gacttaaccc aacatctcac gacacgagct gacgacaacc atgcaccacc     420

    tgtcaccgat gtagcgaagt aactttctat ctctagaaat agcatcggga tgtcaagacc     480

    tggtaaggtt cttcgcgttg cttcgaatta aaccacatgc tccaccgctt gtgcgggccc     540

    ccgtcaattc ctttgagttt caaccttgcg gtcgtactcc ccaggcggag tgcttaatgc     600

    gttagcttcg gcactgaatc ccggaaagga tccaacacct agcactcatc gtttacggcg     660

    tggactacca gggtatctaa tcctgttcgc tccccacgct ttcgagcctc agcgtcagtt     720

    acagaccaga gagccgcttt cgccaccggt gttcctccat atatctacgc atttcaccgt     780

    cacacatgga attccactct ccccttctgc actcaagttt gacagtttcc aaagcgaact     840

    atggttgagc cacagccttt aacttcagac ttatcaaacc gcctgcgctc gctttacgcc     900

    caataaatcc ggacaacgct cgggacctac gtattaccgc ggctgctggc acgtagttag     960

    ccgtcccttt ctggtaagct accgtcacag tgtgaacttt ccactctcac acccgttctt    1020

    gacttacaac agagctttac gatccgaaaa ccttcttcac tcacgcggcg ttgctcggtc    1080

    agggttgccc ccattgccga agattcccta ctgctgcctc ccgtaggagt ctgggccgtg    1140

    tctcagtccc agtgtggccg atcaccctct caggtcggct atgtatcgtc gcctaggtga    1200

    gccattacct cacctactag ctaatacaac gcaggtccat cttgtagtgg agcaattgcc    1260

    cctttcaaat aaatgacatg tgtcatccat tgttatgcgg tattagctat cgtttccaat    1320

    agttatcccc cgctacaagg caggttacct acgcgttact cacccgttcg caactcatcc    1380

    aagaagagca agctcctctc ttcagcgttc tactgca                             1417。

    关 键  词:
    一种 改善 发酵 黏度 产胞外 多糖 乳酸菌 及其 应用
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