正交设计优化活菌型乳清饮料hqqc.docx
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1、韩 山 师 范范 学 院学 生 毕 业业 论 文(20110届)题目(中文) 正交设计优化活菌型乳清饮料工艺 (英文) To optimize the technology of viable type whey drink by orthogonal design * 系别: 生物系 专业: 生物科学 班级: 20062312 班 姓名: 林锦彬 学号: 2006231206 指导老师: 李云(讲师) 韩山师范范学院教教务处制制诚 信 声 明明我声明,所所呈交的的毕业论论文是本本人在老老师指导导下进行行的研究究工作及及取得的的研究成成果。据据我查证证,除了了文中特特别加以以标注和和致谢的的地
2、方外外,论文文中不包包含其他他人已经经发表或或撰写过过的研究究成果,我我承诺,论论文中的的所有内内容均真真实、可可信。毕业论文文作者签签名:签名日日期:年月日摘要:活活菌型乳乳清饮料料是利用用乳清作作主要原原料,添添加乳酸酸菌发酵酵到一定定程度,以以降低乳乳糖,产产生乳酸酸,最后后生成的的一种营营养丰富富的乳清清饮料。乳乳清发酵酵过程受受菌种比比例、发发酵温度度、乳清清浓度、接接种量四四种因子子的影响响。本实实验应用用正交设设计的方方法优化化发酵乳乳清饮料料的四个个影响因因子,结结果表明明,用乳乳酸菌发发酵乳清清饮料的的最佳工工艺条件件为:菌种比比例L.b:S.tt:L.aa=1:2:1,发发
3、酵温度度为422,接种种量为77%,乳乳清浓度度5% 。 关键词:乳清;正交设设计法;益生菌菌;发酵酵饮料Absttracct:Thee viiablle ttypee whhey driink is usee whhey as thee maain raww maaterrialladddingg laactiic ,adddingg laactiic aacidd baacteeriaa feermeenteed tto aa ceertaain exttentt, tto rreduuce thee laactoose, prroduuce laccticc accid, annd ff
4、inaallyy geenerratee a nuttrieent-ricch wwheyy drrinkks. Thee prroceess of wheey ffermmenttatiion afffectted by fouur ffacttorss whhichh iss sttraiin rratiio,ffermmenttatiionttempperaaturre,wwheyy coonceentrratiion andd innocuulumm.Thhe eexpeerimmentt too opptimmizee foour facctorrs wwhicch aaffeect
5、 thee prroceess of wheey ffermmenttatiion by ortthoggonaal ddesiign. Thhe rresuultss shhoweed tthatt thhe bbestt teechnnoloogiccal conndittionns oof tthe bevveraage of wheey ffermmentted by laccticc accid baccterria wass:Sttraiin rratiio oof LL.b: S.t: L.a = 1:2:11, ffermmenttatiion temmperratuure o
6、f 42 , inoocullatiion of 7%, whhey conncenntraatioon oof 55%.Key Worrds:Wheey;OOrthhogoonall deesiggn;PProbbiotticss; Feermeenteed bbeveeragges目录1材料和和方法21.1材材料21.2 菌种21.3 培养基基21.4 主要试试剂21.5 仪器和和设备31.6方方法32 结果与与分析62.1 乳清饮饮料发酵酵条件的的优化结结果与分分析62.2验验证实验验结果 93讨论1004参考文文献1115致谢 11221正交设计计优化活活菌型乳乳清饮料料工艺乳清(ww
7、heyy)是乳乳经酸凝凝乳或凝凝乳酶凝凝固后剩剩余的液液态部分分,是干干酪和干干酪素生生产的副副产物,呈呈黄绿色色1。一般每每生产11kg干干酪可得得到9kkg乳清清,每生生产1kg干干酪素可可得277kg乳乳清22。据据FAOO数据统统计3,在近近五年里里,全球球干酪产产量增长长了近1150万万吨,目目前的生生产量约约18110万吨吨。而乳清清营养则则相当于于除去酪酪蛋白的的脱脂乳乳,其营营养物质质占原料料乳的555%,干干物质约约占6-8%,粗粗蛋白占占1%,粗粗脂肪占占0.33-0.44%,总总糖(乳乳糖约999.88%)占占3-5%,还还有多种种矿物质质和水溶溶性维生生素等4,5。乳乳
8、清的多多种营养养成分具具有重要要生理功功用,如乳清清蛋白是是一种高高营养优优质蛋白白质。乳乳清蛋白白中的必必需氨基基酸非常常丰富,其其含量等等于或大大于 FFAO/ WHHO 提提出的对对幼儿和和成人的的推荐值值,因此此对个体体健康具具有重要要意义。乳乳清中的的糖类几几乎都是是乳糖,乳乳糖不仅仅可为机机体提供供能量,尚尚有多种种营养与与保健功功能。另另外乳清清矿物质质处于良良好的平平衡状态态,其中中钾和钠钠的比例例为 221,具具有完全全的营养养功效。发酵型乳乳清饮料料9是利用用营养价价值极丰丰富的乳乳清作主主要原料料,添加加乳酸菌菌发酵到到一定程程度,乳乳清中的的乳糖经经-半乳糖糖苷酶的的作
9、用,转转化成高高甜度的的葡萄糖糖-半乳糖糖糖浆,以以降低乳乳糖,产产生乳酸酸,最后生生成一种种口味纯纯正、酸酸甜可口口、营养养丰富的的高档饮饮料。因因此发展展研制乳乳清饮料料,既可可充分利利用乳清清资源,又又具有比比其他利利用方式式(乳清清粉、乳乳清蛋白白粉等)工艺简简单,投投资设备备少,产产量大,经经济效益益高等特特点,故故是乳清清利用的的一个重重要方向向。澳大大利亚是是将乳清清加工成成果汁饮饮料;日本是是先用酸酸性蛋白白酶制取取透明乳乳清,然然后加入入甜味料料和着色色剂等物物质制成成充气饮饮料;美国是是先将乳乳清制成成糖浆,再再与葡萄萄汁配制制成“葡萄酒酒”,其风风味相当当于标准准葡萄酒酒
10、100。国内对乳乳清饮料料的研究究也有报报道,内内蒙古农农牧学院院的孙天天松等人人6研制了了澄清发发酵饮料料,找到到了乳清清发酵时时的pHH值、酸酸度随时时间的变变化关系系;东北北农学院院的万贤贤生77作了了利用微微生物生生产乳清清饮料的的研究;内蒙古古农牧学学院食品品工程系系的张和和平等人人8作了酶酶法多肽肽乳清饮饮料的研研究。国外对乳乳清利用用的研究究,饮料料形式较较其他形形式相对对较少,归归纳起来来,有以以下几种种情况:直接调调配,即即取一部部分乳清清、一部部分果汁汁或其他他原料进进行调配配而成;制作蛋蛋白澄清清饮料,即即通过酸酸化或加加热等方方法使蛋蛋白质沉沉淀后再再加工成成饮料;发酵
11、型型乳清饮饮料。其其中第二二种形式式研究的的比较多多。正交试验验设计(Ortthoggonaal eexpeerimmenttal dessignn)是研研究多因因素多水水平的一一种设计计方法,它它是根据据正交性性从全面面试验中中挑选出出部分有有代表性性的点进进行试验验,这些些有代表表性的点点具备了了“均匀分分散,齐齐整可比比”的特点点,正交交试验设设计是分分式析因因设计的的主要方方法。是是一种高高效率、快快速、经经济的实实验设计计方法。日日本著名名的统计计学家田田口玄一一将正交交试验选选择的水水平组合合列成表表格,称称为正交交表。例例如作一一个三因因素三水水平的实实验,按按全面实实验要求求,
12、需进行33=277种组合合的实验验,且尚尚未考虑虑每一组组合的重重复数。若若按L99(333)正交表表安排实实验,只只需作99次,按按L188(377)正交表表进行118次实实验,显显然大大大减少了了工作量量。因而而正交实实验设计计在很多多领域的的研究中中已经得得到广泛泛应用。正交表的的符号:Ln(ji),其中中 L代表表正交表表的符号号,n代表正交交表的行行数(试试验次数数,试验验方案数数),j代表正交交表中的的数码(因素的的水平数),i代表正交交表的列列数(试试验因素素的个数数)。通过前面面对活菌菌型乳清清饮料进进行的单因素素研究,我我们知道道菌种比例例、发酵酵温度、乳乳清浓度度、接种种量
13、等因因子对活活菌型乳清饮饮料的发发酵都有有一定的的影响;且发酵酵活菌型型乳清饮饮料的最佳菌菌种比例例为:保加加利亚乳乳杆菌:嗜热链链球菌:干酪乳乳杆菌:嗜酸乳乳杆菌=1:2:1:1,最最佳发酵酵温度为为38;最佳佳乳清培培养浓度度4%;最佳接接种量为为7%。在在此基础础上活菌菌型乳清清饮料的的理化性性质和风风味都较较好。结合单因因素实验验结果,本实验验应用正交交试验设设计的方方法优化化发酵乳乳清饮料料的四种种影响因素素:接种量量、发酵酵温度、乳乳清浓度度和菌种种比例,确确定最佳佳的工艺艺条件,以以更好的的满足理理论研究究和工业业生产的的需要。1材料和和方法1.1材材料市售脱脂脂奶粉D90脱脱盐
14、乳清清粉为荷荷兰进口口(乳糖糖含量882%),酵酵母粉、胰胰蛋白胨胨、牛肉肉膏为生生化试剂剂,其他他试剂为为分析纯纯。1.2菌菌种保加利亚亚乳杆菌菌(Lacctobbaciilluusbulggariicuss,简写为L.b)、嗜嗜热链球球菌(SStreeptoococccuss thhermmophhiluus,简写为S.t)、嗜嗜酸乳杆杆菌(LLacttobaacilllussaciidopphillus,简写为L.a)、干干酪乳杆杆菌(LLacttobaacillluss caaseii,简写为L.c)1.3培培养基脱脂乳培培养基:脱脂奶奶粉1000g,蒸馏馏水1LL,自然ppH值,用于
15、菌菌种的保保藏活化化。MRS液液体培养养基:蛋白胨胨10.0g,牛肉膏膏10.0g,酵母膏膏5.00g,葡萄糖糖20.0g,吐温-8011.0mmL,磷酸氢氢二钾22.0gg,乙酸钠钠5.00g,柠檬酸酸氢二铵铵2.00g,硫酸锰锰 0.25gg,硫酸镁镁0.558g,加蒸馏馏水至110000 mLL。调酸酸度至ppH值为为6.22-6.8,压力为为0.007 MMPa,灭菌220 mmin备备用。MMRS固固体培养养基则另另加1.5%的的琼脂。乳清培养养基:乳乳清粉,水水;按试验验所需比比例配制制1.4主主要试剂剂标准乳糖糖糖溶液液:取分析纯纯乳糖置置于1005烘箱干干燥2 h,精精确称取取
16、20 mg溶溶解后置置于1000 mmL容量量瓶内,用用蒸馏水水定容至至刻度,配配成0.2 mmg/mmL的标标准乳糖糖溶液。邻甲基苯苯胺试剂剂:称取硼酸酸0.665g溶溶于温热热的2110 mmL冰醋醋酸中,再再加入11.255 g硫硫脲,充充分溶解解后加入入邻甲基基苯胺337.55 mLL,用冰冰醋酸定定容至2250 mL,贮贮于棕色色瓶内。36中中性甲醛醛:用酚酞指指示剂,将将甲醛用用氢氧化化钠中和和至刚出出现粉红红色为止止。酚酞指示示液:称取0.5g酚酚酞,用用少量乙乙醇溶解解并定容容至5000 mmL 00.022moll/L氢氢氧化钠钠标准溶溶液氢氧化钠钠标准滴滴定溶液液NaOOH
17、=00.1 mo11/L:分析纯纯75%乙乙醇1.5仪仪器和设设备立式万用用电炉 上海浦浦东荣丰丰科学仪仪器有限限公司Spx-2500B-GG微电脑脑光照培培养箱 上海海博讯实实业有限限公司医医疗设备备101AA-1型型电热鼓鼓风干燥燥箱 上海海市实验验仪器总总厂HH-22数显恒恒温水浴浴锅 潮潮州凯普普生物仪仪器有限限公司PHS-3D pH计计 上上海精密密科学仪仪器有限限公司JY25502电电子分析析天平 上海精精密科学学仪器有有限公司司LDZXX-5001LBB立式压压力蒸汽汽灭菌锅锅 上海申申安医疗疗器械厂厂SW-CCJ-116双人单单面净化化工作台台 苏州净净化设备备有限公公司BCD
18、-2222E4型型冰箱 TCLL集团股股份有限限公司1.6 方法1.6.1正交交实验设设计主要影响响因素为为接种量量、发酵酵温度、菌种比例、乳清浓度,采用4因素3水平的正交表L9(34), 各因素和水平的选取如表1所示。表1 乳乳清发酵酵液正交交试验因因素水平平Tablle1 Wheyy feermeentaatioon ffacttor levvel ortthoggonaal因素及水水平菌种比例例(A)发酵温度度(B)乳清浓度度(C)接种量(DD)11:2:1(L.bb:S.tt:L.cc)353%5%21:2:1(L.bb:S.tt:L.aa)384%7%31:2:1:1(L.bb:S.
19、tt:L.aa:L.cc)425%9%表2 乳乳清发酵酵饮料配配比方案案正交实实验计划划表Tablle2 Wheey ffermmentted bevveraagess orrthoogonnal mattchiing proograam sscheedulle试验号菌种比例例(A)发酵温度度(B)乳清浓度度(C)接种量(DD)11:2:1(L.b:S.tt:L.cc)353%5%21:2:1(L.b:S.tt:L.cc)384%7%31:2:1(L.bb:S.tt:L.cc)425%9%41:2:1(L.bb:S.tt:L.aa)354%9%51:2:1(L.bb:S.tt:L.aa)385
20、%5%61:2:1(L.bb:S.tt:L.aa)423%7%71:2:1:1(L.bb:S.tt:L.aa:L.cc)355%7%8 1:2:1:1(L.bb:S.tt:L.aa:L.cc)383%9%91:2:1:1(L.b:S.tt:L.aa:L.cc)424%5%按上述正正交实验验设计计划划表进行行发酵试试验。1.6.2理化化指标的的测定1.6.2.11pH值值测定11用pHSS-3DD型pHH计直接接测定发发酵后的的pH值值1.6.2.22活菌数数测定12用稀释平平板菌落落计数法法测定发发酵后的的活菌数数在无菌条条件下吸吸取样品品lmLL,转移移至9mmL无菌水水中,将将加有样样品的
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