噴霧干燥對酸奶中乳酸菌存活性的影響

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：噴霧干燥對酸奶中乳酸菌存活性的影響實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合性實(shí)驗(yàn)所屬課程名稱：發(fā)酵工程設(shè)備班 級：2011級生物工程1班姓 名：秋葉學(xué) 號：指 導(dǎo) 老 師：宋賢良實(shí) 驗(yàn) 日 期：摘要：本實(shí)驗(yàn)以酸奶為材料，對其進(jìn)行噴霧干燥。分別得到分離器、干燥管和干燥室中的干燥物含水率：干燥室酸奶粉含水率6.43%，管道酸奶粉含水率20.93%，分離器酸奶粉含水率5.03%。并且對這些部位收集的酸奶粉進(jìn)行形態(tài)觀察、活菌培養(yǎng)、革蘭氏染色鏡檢。關(guān)鍵詞：噴霧干燥 酸奶 含水率 形態(tài)觀察 鏡檢1 前言噴霧干燥是采用霧化器將原料液分散為霧滴，并用熱氣體(空氣、氮?dú)饣蜻^熱水蒸氣)干燥霧滴而

2、獲得產(chǎn)品的一種干燥方法。原料液可以是溶液、乳濁液、懸浮液。液體的霧化器將料液分散為霧滴，增大干燥過程的傳熱傳質(zhì)速率。霧化器是噴霧干燥的關(guān)鍵部件之一，目前常用的有3種，即壓力式霧化器、離心式霧化器、氣流式霧化器。霧化的液體與熱氣流的接觸表面積很大，它與較高溫度的氣流一接觸就迅速進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，霧滴水分吸收熱量后又迅速蒸發(fā)成水蒸氣，空氣既作載熱體又作載濕體。在干燥初期，霧滴很小，物料內(nèi)部濕含量的擴(kuò)散傳遞而造成的干燥阻力幾乎等于零，物料的溫度一直處于物料的表面濕球溫度，為恒速干燥階段。在物料表面沒有充水分時(shí)，物料就開始升溫并在內(nèi)部形成溫度梯度，為降速干燥階段。若當(dāng)溫度梯度很大，物料內(nèi)部的蒸汽壓大于物料

3、粒子表面內(nèi)聚力時(shí)，粒子即會(huì)爆開，瞬時(shí)增大傳質(zhì)蒸發(fā)表面。因此噴霧干燥的粉末大多是非球形。乳酸桿菌為厭氧和微好氧菌，革蘭氏染色陽性，表面生長菌落較??；可以發(fā)酵葡萄糖或乳糖產(chǎn)生乳酸，將培養(yǎng)基中的碳酸鈣溶解。有一些菌如保加利亞乳桿菌在15時(shí)不生長，在45甚至50時(shí)生長，最適溫度為40-43，而有些菌如植物乳桿菌在15生長，45時(shí)一般不生長，最適溫度30左右，利用這些特點(diǎn)可對酸奶（液態(tài)或固態(tài)）中乳酸菌進(jìn)行培養(yǎng)、鑒別。2 材料與設(shè)備2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1.1 小型離心噴霧干燥設(shè)備（移動(dòng)式高速離心噴霧干燥機(jī)，型號LPG5，江蘇省常州先鋒干燥設(shè)備有限公司）。設(shè)備參數(shù)：離心盤直徑50mm、干燥室直徑800mm,

4、圓筒高600毫米，筒錐角度602.1.2 小型離心噴霧干燥設(shè)備上熱電偶溫度計(jì)(進(jìn)出風(fēng))2.1.3 形態(tài)觀察儀器2.1.4 折光儀、勻漿器、電子天平、高壓滅菌鍋、361恒溫培養(yǎng)箱、04冰箱、超凈工作臺、容量為1、10和25mL的吸管、 500mL廣口瓶或三角瓶、直徑為9cm的平皿、8180mm的試管、燒杯、藥匙、1mL移液管、洗耳球、酒精燈、試管架2.2 實(shí)驗(yàn)材料 酸奶、麥芽糊精、-環(huán)糊精、無菌生理鹽水、改良TJA培養(yǎng)基(改良番茄汁瓊脂培養(yǎng)基)3 實(shí)驗(yàn)方法3.1 噴霧干燥設(shè)備流程 圖1 噴霧干燥流程1料液計(jì)量瓶；2壓縮空氣；3空氣過濾器；4加熱器；5噴霧干燥室；6旋風(fēng)分離器；7代濾器；8風(fēng)機(jī)；9

5、霧化器；10空氣壓縮機(jī)；11可調(diào)穩(wěn)壓閥；12溫度顯示儀；13電壓調(diào)節(jié)器3.2 實(shí)驗(yàn)步驟 3.2.1 酸奶勻漿的制備麥芽糊精和-環(huán)糊精按3:1比例稱取40g，然后混合于蒙牛酸奶（共4盒，約400g）中，并用勻漿機(jī)打勻備用。測定實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度、酸奶含水率及可溶性固性物含量等。3.2.2 干燥操作認(rèn)真檢查設(shè)備流程和各部件的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。確定一切正常后啟動(dòng)排風(fēng)機(jī)，檢查系統(tǒng)部分連接是否良好,有無漏氣的地方，物料收集斗下方是否放有冷卻水。接上加熱電源預(yù)熱干燥室，設(shè)定在170。達(dá)到所要求的溫度，即啟動(dòng)離心轉(zhuǎn)盤到正常運(yùn)轉(zhuǎn)、并慢慢進(jìn)少量的物料，觀察霧滴的在干燥室中狀態(tài)，調(diào)節(jié)供料量直到能看見霧狀液滴在干燥室中運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定

6、供料。干燥操作完成后，停止進(jìn)料、停加熱器及停止離心盤轉(zhuǎn)動(dòng)，待進(jìn)口溫度低于80后再停止排風(fēng)機(jī)。拆卸管道、分離器，收集粉料。取出離心噴霧頭小心拆開清洗，后抹干安裝好垂直放置,盒中保存。（注意：拆洗離心轉(zhuǎn)盤,要特別小心，因它是橈性軸很容易壓變形而致?lián)p壞。）測定產(chǎn)品的含水率及觀測形態(tài)。3.2.3 乳酸菌活性測定3.2.3.1 培養(yǎng)基的配置培養(yǎng)基的成分見表1。表1檢測用培養(yǎng)基成分表改良TJA培養(yǎng)基(改良番茄汁瓊脂培養(yǎng)基)成分番茄汁50mL酵母抽提液5g肉膏10g乳糖20g葡萄糖2gK2HPO42g吐溫801g乙酸鈉5g瓊脂15g水加至.1000mLpH6.8 0.2（用10mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)）將新

7、鮮番茄洗凈，切碎(切勿搗碎)，放入三角燒瓶，置4冰箱812h，取出后用紗布過濾即制成番茄汁。將所有成分加入蒸餾水中，加熱溶解，校正pH6.8 0.2。分裝燒瓶，高壓滅菌12115min。臨用時(shí)加熱熔化瓊脂，冷至50時(shí)使用。3.2.3.2 編號對稀釋要用的試管進(jìn)行編號，編號及操作見表2。表2 稀釋試管編號表編號空白12345678原液酸奶稀釋倍數(shù)無窮10-110-210-310-410-510-610-710-8酸奶粉稀釋倍數(shù)無窮10-110-210-310-410-5無菌生理鹽水ml1099999999菌懸液ml011111111平板個(gè)數(shù)133333333其中倒平板時(shí)酸奶做6、7、8三個(gè)梯度，

8、酸奶粉做3、4、5三個(gè)梯度（根據(jù)具體情況定）。酸奶粉與原酸奶各做3個(gè)平行。3.2.3.3 配制原酸奶溶液和酸奶奶粉溶液以無菌操作（即在超凈工作臺上操作，電子天平、稱量紙、藥匙、事先放入超凈工作臺上紫外殺菌30min）稱取1g 奶粉溶解于10-1試管無菌生理鹽水中配成1：10的均勻稀釋液。將10-1試管置試管振蕩器上振蕩（此處由于實(shí)驗(yàn)條件有限，蓋住硅膠塞，右手左右晃動(dòng)震蕩即可），使菌液充分混勻。酸奶則吸取1ml溶解于另一支10-1標(biāo)號的無菌生理鹽水中配成1：10的均勻稀釋液。3.2.3.4 稀釋用l mL無菌吸管吸取l mL已充分混勻的1：10的奶粉溶液(待測樣品) 沿管壁徐徐注入含有9mL滅菌

9、生理鹽水的標(biāo)號10-2試管內(nèi) (注意吸管尖端不要觸及管內(nèi)稀釋液)。另取1mL滅菌吸管，按上述操作順序，作10倍遞增稀釋液，如此每遞增一次，即換用1支1mL滅菌吸管。稀釋到所需倍數(shù)即可。原液酸奶的稀釋同此過程。（放菌液時(shí)吸管尖不要碰到液面，即每一支吸管只能接觸一個(gè)稀釋度的菌懸液，否則稀釋不精確，結(jié)果誤差較大。此稀釋過程如用移液槍做更好。）3.2.3.5 取樣用三支1mL無菌吸管分別吸取10-3、 10-4和10-5的酸奶粉稀釋菌懸液各lmL（酸奶稀釋液吸取10-6、10-7、10-8三個(gè)梯度），對號放入編好號的無菌平皿中，每個(gè)平皿放1mL。（分幾次滴于平皿，使其均勻的攤在平皿底部）3.2.3.6

10、 倒平板稀釋液移入平皿后，應(yīng)及時(shí)將冷至4550的改良TJA培養(yǎng)基注入平皿約15mL，并轉(zhuǎn)動(dòng)平皿使混合均勻。以上整個(gè)操作自培養(yǎng)物加入培養(yǎng)皿開始至接種結(jié)束須在20min內(nèi)完成。待培養(yǎng)基凝固后，將平板倒置于37恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)培養(yǎng)723h。3.2.3.7 觀察乳酸菌菌落特征及計(jì)數(shù)觀察乳酸菌菌落特征，選取菌落數(shù)在30300之間的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。本次試驗(yàn)選取乳酸菌菌落容易計(jì)數(shù)的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。（乳酸菌菌落形態(tài)：圓形，表面光滑，中央凸起或者扁平的乳白色和乳黃色菌落。）則1mL檢樣中乳酸菌數(shù)為：(N1+N2+N3)*A / 3 單位是：個(gè)/g 或者個(gè)/mlN1、N2、N3-平行平皿中乳酸菌落個(gè)數(shù)A-稀釋倍數(shù)（如

11、選取的是10-2的平板中的菌落數(shù)，則A=100）根據(jù)證實(shí)為乳酸菌菌落計(jì)算出該皿內(nèi)的乳酸菌數(shù)，然后乘其稀釋倍數(shù)即得每毫升樣品中乳酸菌數(shù)。例如，檢樣104的稀釋液在改良TJA瓊脂平板上，生成的可疑菌落為35個(gè)，取5個(gè)鑒定，證實(shí)為乳酸菌的是4個(gè)，則1mL檢樣中乳酸菌數(shù)為：3.2.3.8 鏡檢 計(jì)算后，隨機(jī)挑取5個(gè)菌落數(shù)進(jìn)行革蘭氏染色，顯微鏡檢查。4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析4.1 噴霧干燥實(shí)驗(yàn)結(jié)果收集器內(nèi)收集到的酸奶粉呈白色，粉末狀，較均勻。管道內(nèi)收集到的酸奶粉呈微黃色，顆粒稍比收集器內(nèi)的大。腔體中收集到的酸奶粉呈黃色，顆粒比管道的大，并有部分焦結(jié)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果記錄如表3。 干燥溫度：108度，實(shí)驗(yàn)環(huán)境

12、溫度：26度。表3 噴霧干燥數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)目數(shù)據(jù)酸奶凈含量200.0g淀粉14g-環(huán)糊精6g酸奶可溶性固形物含量15%酸奶含水率83.03%酸奶勻漿可溶性固形物含量20%酸奶勻漿含水率76.37%分離器中酸奶粉含水率 5.03%管道收集酸奶粉含水率20.93%干燥室中收集酸奶粉含水率6.43%由表可以看到，酸奶原液測出的可溶性固形物含量為14%，按2:1加入麥芽糊精與-環(huán)糊精調(diào)至20%進(jìn)行噴霧干燥。干燥分別得到分離器、干燥管和干燥室中的干燥物，測得各自的含水量：分離器中酸奶粉含水率為20.64%；管道中酸奶粉含水率為26.59%；干燥室中酸奶粉含水率為19.62%，與理論梯度出現(xiàn)偏差，其中一個(gè)很重

13、要的原因在于從各部分中取出奶粉時(shí)，奶粉受潮吸水，導(dǎo)致測出的結(jié)果出現(xiàn)偏差；同時(shí)，對比三部分中的奶粉顏色，發(fā)現(xiàn)干燥器中奶粉顏色呈黃色，干燥管中顏色呈微黃色，分離器中取出的奶粉顏色呈白色，由此可知，在干燥室與干燥管中，奶粉顆粒都受到不同程度的受熱焦化，導(dǎo)致顏色不美觀，在操作時(shí)必須控制熱風(fēng)溫度；最后，在干燥室中，奶粉會(huì)出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象，使產(chǎn)量降低，影響干燥效率、干燥的衛(wèi)生條件。4.2 干燥后的奶粉顆粒鏡檢干燥室酸奶粉鏡檢圖圖圖圖管道酸奶粉鏡檢圖圖圖圖旋風(fēng)分離器酸奶粉鏡檢圖圖圖圖表4 各樣品中酸奶粉直徑部位直徑測量（單位m）平均值直徑直徑直徑直徑直徑平均值干燥室鏡檢圖20.6118.5414.4512.96

14、11.7615.66414.63干燥室鏡檢圖21.9118.8816.6714.3612.0816.78干燥室鏡檢圖11.8412.3912.1810.959.8011.432管道鏡檢圖11.4214.2117.2513.1115.4014.27813.82管道鏡檢圖15.3418.2414.1612.0314.4214.838管道鏡檢圖12.1412.6212.4912.1712.3712.358分離器鏡檢圖14.5512.2215.04-13.9415.98分離器鏡檢圖16.3813.2412.2212.05-13.4725分離器鏡檢圖16.0527.4518.06-20.52從上表可知，

15、干燥獲得的酸奶粉粒徑為微米級范圍，奶粉呈中空狀，包裹層的厚度為十幾微米左右，整個(gè)顆粒大小為10微米到40微米的范圍。三個(gè)部位的酸奶奶粉顆粒直徑大小出現(xiàn)初步規(guī)律，從分離器，到干燥室內(nèi)，再到管內(nèi)，酸奶粉的顆粒直徑平均值越來越小。分離器所收集的酸奶包埋顆粒是最大的，其次是干燥室，最小的是管道。但是仍存在一個(gè)問題就是由于鏡檢樣品數(shù)目較少，所檢同一個(gè)部位的顆粒大小并不均勻，而且相差較大，規(guī)律不夠明顯。有可能是因?yàn)樘幚順悠穳浩瑫r(shí)，會(huì)因?yàn)榱Χ瓤刂撇煌?，三個(gè)鏡檢樣受壓情況不同，導(dǎo)致其形變程度有差別；樣品的潮濕程度不同，導(dǎo)致外徑吸水膨脹，造成較大誤差。4.3 菌落革蘭氏鏡檢隨機(jī)挑取5個(gè)平板的5個(gè)單菌落，革蘭氏染

16、色鏡檢結(jié)果全為紫色，說明是革蘭氏陽性菌。菌體形態(tài)為桿菌，由此推斷極有可能是乳酸菌。鏡檢結(jié)果見圖2.圖2 菌落革蘭氏染色鏡檢結(jié)果圖4.4 菌活性測定結(jié)果本次實(shí)驗(yàn)對平板的菌落進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)范圍為30-300之間的平板。故收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄見表5。表5 平板菌落總數(shù)的計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)生理鹽水對照干燥室樣品平板干燥室樣品平板管道樣品平板管道樣品平板分離器樣品平板分離器樣品平板10-31095386535蔓延蔓延10-473蔓延6蔓延76蔓延由此，可以計(jì)算出對應(yīng)的乳酸菌數(shù)目。1mL干燥室酸奶粉檢樣中乳酸菌數(shù)為 =3.761051mL管道酸奶粉檢樣中乳酸菌數(shù)為=5.51041mL分離器酸奶粉檢樣中乳酸菌數(shù)為76104=7.6105其余部分由于菌落蔓延無法計(jì)算。由此可知，分離器得到的酸奶粉中的活菌數(shù)是最多的，其次是干燥室，活菌數(shù)最少的是管道。說明噴霧干