食品发酵用的植物乳杆菌及应用的制作方法

文档序号:76489阅读:819来源:国知局
专利名称:食品发酵用的植物乳杆菌及应用的制作方法
技术领域
本发明属于食品发酵和食品加工技术领域
,具体涉及一种作为微生物发酵剂的菌株的筛选,包含该菌株的复合发酵剂(菌剂)及其在米发糕制品中的应用。
背景技术
米发糕是我国传统的大米发酵食品,具有蓬松、柔软、黏弹性好、甜酸适度等风味特征,富含水溶性蛋白、多糖、多肽、维生素、矿物质等营养成分,因其独特的风味和口感而备受广大消费者喜爱。但目前大多采用手工作坊和老浆发酵方法生产。由于发酵的过程微生物菌系复杂,且在发酵的过程中微生物的活性和比例容易发生变化,容易受杂菌污染,导致米发糕生产的周期拉长,而且产品的质量也不稳定。研究大米发酵食品的发酵剂对于传统发酵食品的工业化生产具有重要意义。
发酵是米发糕等发酵米制品生产的重要工序,米发糕发酵过程中起主要作用的微生物是酵母菌和乳酸菌。其中酵母菌在发酵中因酶的作用产生(X)2及醇类物质,以及蔗糖酶、麦芽糖酶、蛋白酶、乳糖酶、脱氢酶、烯醇化酶和氧化还原酶等酶类产生的风味物质, 可赋予产品蓬松、醇香等风味(王定昌,赖荣婷.酵母的用途,粮油食品科技.2002(1) 37-43);乳酸菌在发酵中产生乳酸、乳酸、乙酸、甲酸、苯乳酸、己酸等有机酸,可赋予食品柔和的酸味,同时还可与发酵中产生的醇、醛、酮等物质相互作用,产生多种新的呈味物质, 同时还产生多糖及呈味肽、蛋白分解酶类、改善米发糕质地的淀粉酶类,赋予产品柔和的酸味、米发糕独特香气等风味和稠厚的口感(李元莉等.功能性乳酸菌发酵剂在食品发酵工业中的应用,中国乳品工业.2006(1) :35-38)。两种微生物对米发糕的品质均具有不可替代的作用。
微生物发酵剂是用于生产发酵制品的特定微生物培养物,微生物发酵剂在发酵制品生产中的应用,改变了传统发酵制品的生产模式,开发发酵制品的专用微生物发酵剂是解决传统发酵食品的工业化生产的重要方法。直接使用微生物发酵剂具有如下优点发酵活力强,发酵时间短;可以保持微生物菌种的活性、比例;可有效地防止杂菌的污染(李元莉等,功能性乳酸菌在食品发酵工业中的应用,中国乳品工业,2006,1 :35-37);可以节省原材料,降低成本,避免发酵失败;还可以保证发酵产品质量的稳定(贺稚非等,泡菜活性直投式乳酸菌发酵剂的研究,食品科学,2006,8 :191-197);微生物发酵剂接种量小,可以精确控制发酵工程(杜磊等,乳酸菌浓缩发酵剂的研究意义,河南畜牧兽医,2007,2:13)寸。
多菌种发酵是微生物发酵领域中通用技术问题。下列文献报道了利用乳酸菌和酵母菌可以很好的混合发酵(赵玉红等,乳酸菌和酵母菌共生发酵生产面包的研究,食品工业科技,2003 C3) :61-62)多菌种混合发酵可以弥补单菌种发酵的单调性(何余堂等,混合发酵法生产花粉面包的工艺优化,食品科技,2006 (9) :57-59),使产品风味物质更加丰富, 质量更好,还可增加产品的多样性,扩大市场消费。一般认为,乳酸菌对产品的储存稳定性起决定作用;而酵母菌对产品的形态,色泽,风味起决定作用,因此制作混合发酵剂具有良
3好的效果。
发酵剂对于在米制品发酵食品中的应用才刚刚起步,专利申请号2007100536112, 专利公开号为CN101173223制备的复合发酵剂中卡斯特酒香酵母菌为传统米发糕生产中分离的菌株,而复合用的植物乳杆菌ASl. 510购自中国科学院微生物研究所,两者复合后制备的发酵剂制作成的米发糕无法真正和传统米发糕的风味与口感媲美。卡斯特酒香酵母主要作为提高米发糕的发酵性能、增加其气孔而提高蓬松度、产醇类的醇香味,植物乳杆菌主要作为提高米发糕的醇厚口感、提供柔和的酸味。两者复合可使米发糕具有蓬松、柔软、 黏弹性好、甜酸适度的优良风味。但目前米发糕生产中的乳酸菌多来自于老浆发酵,专利公开号为CNlOl 173223文献中采用的购自中国科学院微生物研究所的植物乳杆菌ASl. 510在使用过程具有乳酸风味较淡,发酵时间长等缺陷。目前还没有关于适用于米发糕发酵专用微生物发酵剂的乳酸菌菌株。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,一是从米浆的发酵液中分离出发酵性能良好的纯种菌株作为微生物发酵剂应用的菌株;二是制备作为大米制品特别是米发糕发酵用的包含本发明的植物乳杆菌和筛选的酵母菌的复合发酵剂(菌剂);三是含有本发明制备的微生物菌株的复合发酵剂(以下简称菌剂)在大米制品特别是在米发糕生产中的应用,以达到米发糕等发酵米制品生产简便、高效、优质、稳定生产的目的。
本发明通过下列技术方案实现
申请筛选得到一株适用于食品发酵特别是适用于大米制品例如米发糕发酵生产的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum) ZSM-002,该菌株于2009年6月18日送交湖北省武汉市武汉大学内的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)用于专利程序的保藏,其保藏号为 CCTCCNO :M209127o
为了方便生产单位使用,申请人将上述选育的植物乳杆菌(LactcAaciIlus plantarum) ZSM-002(保藏号为CCTCC NO :M209127)与另外一株在前保藏的保藏号为CCTCC NO :M207150(专利申请号2007100536112,专利公开号为CN101173223,专利
公开日为2008 年5月7日)的卡斯特酒香酵母菌(Brettanomyces custersii)ZSM-001 —起制成微生物复合发酵剂(菌剂)。
申请人:提供了一种微生物复合发酵剂(菌剂)的制备方法(详细方法参见实施例 1),所述的微生物复合发酵剂(菌剂)的菌株分别来自于申请人自行分离鉴定的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)ZSM—002 禾口卡斯特酒香酵母(Brettanomyces custersii) ZSM-001,利用上述两个菌株制备成复合发酵剂(菌剂),该复合发酵剂具有下列特征;
1)该复合发酵剂菌剂的含水量为20%以下;
2)该复合发酵剂菌剂中卡斯特酒香酵母ZSM-001与植物乳杆菌ZSM-002的活菌数均达到106cfu/mL以上。
植物乳杆菌ZSM-002菌株的分离、筛选和鉴定
如附图1所示,本发明的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)ZSM-002的分离、筛选和鉴定如无特别说明均参照周德庆主编,《微生物学实验手册》,上海科学技术出版社,1986年;胡瑞卿译,《乳酸菌的特征与鉴定手册》,中国轻工业出版社,1999年;凌代
4文等编著,《微生物实验技术》,山东大学出版社,1987年版介绍的方法。本发明的植物乳杆菌ZSM-002是本申请人从传统的米发糕原料-米浆发酵液中分离得到40个候选菌,经分离、纯化,进行过氧化氢酶试验反应阳性、MRS液体培养基由紫色变为黄色的葡萄糖产酸试验和葡萄糖产气试验,将初筛的菌株活化后接入MRS的液体培养基中,30°C培养,定时取样,测定发酵液的PH值和OD值,筛选出产酸最快的菌株(方法参见=Greco M,Mazzette R. Evolution andidentification of lactic acid bacteria isolated during the ripening of Sardinian sausage. Meat Sci. ,2005, (69) :733-739.)。申请人将其编号为 ZSM-002 ο经鉴定该菌株为植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)。
植物乳杆菌菌株ZSM-OOl菌株的保藏按上述《微生物学实验技术手册》操作。
本发明的植物乳杆菌ZSM-002菌株的菌学特征
植物乳杆菌ZSM-002单菌落小,浅黄色,圆形,表面湿润,细胞呈短杆状,长约 0. 5-lum,宽约0. 3-0. 6um,呈环链状排列。进行明胶液化试验、H2O2酶活性、硫化氢试验、 PH 4. 5培养试验、pH5. 4培养试验、运动性试验均为阳性;发酵蜜二糖、半乳糖、麦芽糖、棉子糖、水杨素、葡萄糖、蔗糖、木糖、七叶苷、果糖、山梨醇、甘露醇、海藻糖、不发酵松三糖、菊糖。
植物乳杆菌ZSM-002在分类学上属于植物乳杆菌(LactcAacillus ρlantarum), 该菌株2007年9月25日保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC NO. M209127。
与现有传统米发糕生产所用的老浆(含天然发酵微生物相比),本发明具有以下优点
1、该菌株可以作为优质专用发酵剂本发明作为高活菌数的菌种培养物接入到米发酵制品(例如米发糕)中,可使米发糕中起主要发酵作用的微生物成为优势菌种,实现强化发酵,发酵时间短,发酵特性好,产品质量稳定,风味优良。
2、本发明的发酵剂使用方便本发明的发酵剂可直接添加到米浆中,不需添加其他添加剂,使用方便,使用剂量小。
3、本发明的复合发酵剂实现了混合菌种(卡斯特酒香酵母和植物乳杆菌)的复合发酵,酵母菌发酵使米发糕成品具有良好的形态,蓬松的口感,而植物乳杆菌代谢产生的乳酸还使成品具有酸甜的滋味,并且乳酸也具有防腐作用,有利于产品的保鲜。


序列表SEQ ID NO 1是本发明的植物乳杆菌ZSM-002的16S核苷酸序列
图1 是本发明的菌种分离、筛选以及鉴定的技术流程图。
图2 是本发明的固态复合与单一发酵剂(菌剂)的技术流程图。
图3 是利用本发明发酵剂(菌剂)生产米发糕应用的工艺路线。
图4 是本发明的菌种鉴定的电泳图。
图5 是本发明的菌种的16S rRNA全长序列与数据库中LactcAacillus ρ lantarum strain (IMAU70164)序列对比图。
具体实施方式
[0030]实施例1 菌株的分离、筛选与鉴定
1、分离培养基:MRS琼脂培养基组分,具体成分及其配比如下
蛋白胨lO.Og,牛肉膏10. 0g,酵母提取物5. 0g,磷酸氢二钾2. 0g,柠檬酸二铵 2. Og,乙酸钠5. Og,葡萄糖20. Og,吐温801mL,硫酸镁0. 58g,硫酸锰0. 25g,碳酸钙5. Og,蒸溜水 IOOOmL0 调 pH 值至 6. 2 6. 4,高压灭菌(IOlKpa, 121 °C )30min。
2、分离方法(稀释平板法)
2. 1样品稀释液的制备
用Iml无菌吸管吸取富集培养液1ml,放入装有9ml无菌水的试管中,振荡混勻即成 ο—1稀释液;再用Iml无菌吸管吸取10—1稀释液Iml放入装有9ml无菌水的试管中,吹吸三次,让菌液混勻,即成10_2稀释液;再换一支无菌吸管吸取10_2稀释液Iml放入装有9ml 无菌水的试管中,吹吸三次,让菌液混勻,即成10_3稀释液;以次类推,每次更换吸管,连续稀释至10_5、10_6、10_7稀释度。
2. 2平板接种培养
用接种环挑取平皿表面及底部的圆形及针尖装的乳酸菌的疑似菌落,划线接种于 MRS平板培养基中,30°C培养48h。平板纯化四代,镜检后转斜面贮藏,得到单菌落。
2. 3菌株筛选
2. 3. 1 初筛
1)菌体形态观察培养4 后,挑取单一菌落,做革兰氏染色试验,在光学显微镜下观察并记录现象。
2)过氧化氢酶试验将含量约为3%的过氧化氢溶液直接滴加到菌株平板上,观察有无气泡产生。若有气泡生成,则为过氧化氢酶反应阳性。
3)葡萄糖产气试验在装有液体MRS培养基的试管中倒置一杜氏小管,接入疑似菌株,30°C培养Mh,观察杜氏小管内有无气泡生成。
4)葡萄糖产酸试验在装有液体MRS培养基的试管中加入浓度为1. 6g/100mL的溴甲酚紫作为指示剂,添加量为1.4mL/L。接入疑似菌株,30°C培养Mh,若培养基由紫色变为黄色,则证明有酸产生。
2. 3. 2 复筛
将初筛的疑似菌株活化后接入MRS的液体培养基中,30°C培养,定时取样,测定发酵液的PH值和OD值,筛选出一株产酸最快的菌株,申请人将其编号为ZSM-002(方法参同前Greco M, Mazzette R. Evolution and identification of lactic acid bacteria isolated during theripening of Sardinian sausage. Meat Sci. ,2005, (69) 733-739.)。
2. 4乳酸菌的鉴定
2. 4. 1生理生化法鉴定乳酸菌
参照伯杰手册第九版(科学出版社,1994),,对分离的疑似菌株进行细菌形态观察、革兰氏染色、氧化酶反应、接触酶反应、温度尘长等实验进行初步鉴定。从葡萄糖和葡萄糖酸钙产酸、产气实验及蜜二糖、棉子糖等生理和生化分类鉴定(实验参照乳酸细菌分类鉴定及实验方法,参考文献见以下所述)。
结合菌株的形态学特征、培养特征和生理生化特征,参考周德庆主编,《微生物学实验手册》,上海科学技术出版社,1986年;胡瑞卿译,《乳酸菌的特征与鉴定手册》,中国轻工业出版社,1999年;凌代文等编著,《微生物实验技术》,山东大学出版社,1987年等文献, 将乳酸菌鉴定到种。确定本发明筛选得到的菌株ZSM-002为植物乳杆菌(LactcAaciIlus ρlantarum)。
本发明的植物乳杆菌菌株ZSM-002的保藏培养基为蛋白胨10. 0g,牛肉膏10. Og, 酵母提取物5. Og,磷酸氢二钾2. Og,柠檬酸二铵2. Og,乙酸钠5. Og,葡萄糖20. Og,吐温 801mL,硫酸镁0. 58g,硫酸锰0. 25g,碳酸钙5. Og,补充蒸馏水至1000mL。灭菌前调培养基的pH值至6. 2 6. 4,按照上述所述的高压蒸汽常规方法灭菌。
2. 4. 2利用16S rRNA全长序列分析鉴定乳酸菌
采用天根生化科技(北京)有限公司的TIANamp Bacteria细菌基因组DNA提取试剂盒提取本发明分离的ZSM-002菌株菌株基因组DNA,PCR扩增引物为南京金思特生物技术公司所提供通用引物,菌株全长序列扩增参照Bosshard等方法进行,引物序列如下
16S rDNA-15' -AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3‘
16S rDNA-25‘ -AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3‘
PCR 反应体系如下(采用 5O μ L 反应体系)10 X Buffer 5 μ L,dNTP (2mmol/L) 4μ L,引物 1 (lOpmol/μ L) :2 μ L,引物 2 (lOpmol/μ L) :2 μ L,Taq 酶(5U/ μ L) :0. 5 μ L,模版DNA :2 μ L,ddH20 :34. 5 μ L。PCR扩增产物送南京金思特生物技术公司测序,测序结果应用BLAST程序与美国国立生物技术信息中心数据库(http://WWW. ncbi. ηlm. nih. gov/)中的已报道的细菌16S rRNA序列进行相似性比较分析。发现ZSM-002菌株的全长序列16S rRNA 和 Lactobacillus ρ lantarum strainl6S rRNA 全长核苷酸序列(IMAU70126)相比同源性达到100% (见图5 =Query为ZSM-002菌株16S rRNA全长序列,Sbjct为数据库中 IMAU70164菌)。确定本发明的菌株ZSM-002为植物乳杆菌(Lactobacillus ρ lantarum)
实施例2固态复合发酵剂(菌剂)的制备
1、试验材料
试验用的菌株为本申请人以前分离鉴定的卡斯特酒香酵母菌ZSM-001 (保藏号为 CCTCCN0 :M207150 ;专利申请号2007100536112,专利公开号为CN101173223,专利
公开日为 2008年5月7日)和植物乳杆菌ZSM-002 (保藏编号为CCTCC NO. M209127);食品原料选择早籼米(市售产品)。
2、固态单一菌种发酵剂与固态复合发酵剂的制作
1)斜面试管菌种的培养将卡斯特酒香酵母菌ZSM-001和植物乳杆菌ZSM-002分别接种于按前述常规方法灭菌的酵母葡萄糖蛋白胨土豆琼脂培养基(胡瑞卿译,酵母菌的特征与鉴定手册,青岛海洋大学出版社,1991年,灭菌前调培养基的pH至6. 0左右)和MRS 培养基(凌代文主编,乳酸细菌分类鉴定及实验方法,中国轻工业出版社,灭菌前调培养基的pH至6. 2-6. 4)斜面固体上,在30°C条件下培养2_3d,使其活化即为试管斜面菌种;
2)三角瓶扩大培养将步骤1)的卡斯特酒香酵母ZSM-001的试管菌种接种于按前述常规方法灭菌的土豆汁(1L蒸馏水中加入200g去皮的新鲜土豆,沸水煮30min,纱布过滤,补水至1L) 2%蔗糖的三角瓶液体培养基上,灭菌前调培养基的pH至6. 0-6. 5的培养基上,于30°C条件下培养Mh,使其菌体活菌数达到107cfu/mL,得到卡斯特酒香酵母三角瓶的菌种,备用;将步骤1)的植物乳杆菌ZSM-002试管菌种接入含有脱脂奶粉100g/L,蔗糖60g/L,乳酸钙0. 15g/L,补充水分至1L,灭菌前调培养基的pH至6. 0-6. 5煮沸灭菌的三角瓶液体培养基中,在30°C条件下培养Mh,使其菌体活菌数达到108cfu/mL,得到植物乳杆菌 ZSM-002的三角瓶菌种,备用;
3)菌液混合将步骤2~)的卡斯特酒香酵母菌ZSM-001与植物乳杆菌ZSM-002的菌悬液以体积比为9 1的比例混合,加入质量比为10%的脱脂奶粉,10%的蔗糖,5%的甘油,2 %的乳糖混合均勻,得到混合菌液;
4)干燥
将步骤2、的卡斯特酒香酵母ZSM-001菌液与植物乳杆菌ZSM-002菌液分别按质量比计加入10%的脱脂奶粉,10%的蔗糖,5%的甘油,2%的乳糖混合均勻;再加按质量比计8.5%的填充料(淀粉)、0. 15%的单甘脂、0.3%的白砂糖混勻,设定其喷雾干燥条件为 进料温度为140°C、出料温度为65°C即得到固态单一发酵剂(菌剂)。
将步骤幻的混合菌液按质量比计加8. 5%的填充料(淀粉)、0. 15%的单甘脂、 0.3%的白砂糖混勻,设定其喷雾干燥条件为进料温度为140°C、出料温度为65°C即得到固态复合发酵剂(菌剂)。
5)聚乙烯包装袋密封包装所述的固态复合发酵剂(菌剂),置于4°C冰箱贮藏备用。
3、固态复合发酵剂(菌剂)在米发糕的制作中的应用。
1)原料米称取原料早籼米IKg (市售),按照常规方法清洗;
2)浸泡加水 2000mL,于 30°C浸泡 21h ;
3)米浆的制备用自来水清洗数遍后加1200mL水磨浆;
4)接种加入质量比为3%本发明制备的复合发酵剂,使其与米浆混勻;
5)发酵将接种后的米浆放入恒温(38°C )培养箱发酵培养3. 5h ;
6)调味将发酵后步骤幻的米浆中加入200g蔗糖调味,混勻;
7)蒸煮将步骤6)的米浆放入蒸锅中,上蒸汽后蒸15min取出,即得到本发明所述的米发糕。
在本实施例中,申请人比较了本发明的固态复合发酵剂在不同淀粉为填充料的基质上的活菌数的试验,结果如表1所示
表1本发明的固态复合发酵剂在不同淀粉为填充料的基质上活菌数的变化
权利要求
1. 一种食品发酵用的菌株,其特征在于,该菌株为植物乳杆菌 (Lactobacillusplantarum)ZSM-002,保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC NO :M209127,其16S RNA序列如下所示ttaggcggctggttcctaaaaggttaccccaccgactttgggtgttacaaactctcatgg60tgtgacgggcggtgtgtacaaggcccgggaacgtattcaccgcggcatgctgatccgcga120ttactagcgattccgacttcatgtaggcgagttgcagcctacaatccgaactgagaatgg180ctttaagagattagcttactctcgcgagttcgcaactcgttgtaccatccattgtagcac240gtgtgtagcccaggtcataaggggcatgatgatttgacgtcatccccaccttcctccggt300ttgtcaccggcagtctcaccagagtgcccaacttaatgctggcaactgataataagggtt360gcgctcgttgcgggacttaacccaacatctcacgacacgagctgacgacaaccatgcacc420acctgtatccatgtccccgaagggaacgtctaatctcttagatttgcatagtatgtcaag480acctggtaaggttcttcgcgtagcttcgaa 3.3.3. C C 3. C 3.tgctccaccgcttgtgcggg540cccccgtcaattcctttgagtttcagccttgcggccgtactccccaggcggaatgcttaa600tgcgttagctgcagcactgaagggcggaaaccctccaacacttagcattcatcgtttacg660gtatggactaccagggtatctaatcctgtttgctacccatactttcgagcctcagcgtca720gttacagaccagacagccgccttcgccactggtgttcttccatatatctacgcatttcac780cgctacacatggagttccactgtcctcttctgcactcaagtttcccagtttccgatgcac840ttcttcggttgagccgaaggctttcacatcagacttaaaaaaccgcctgcgctcgcttta900cgcccaataaatccggacaacgcttgccacctacgtattaccgcggctgctggcacgtag960ttagccgtggctttctggttaaataccgtcaatacctgaacagttactctcagatatgtt1020cttctttaacaacagagttttacgagccgaaacccttcttcactcacgcggcgttgctcc1080atcagactttcgtccattgtggaagattccctactgctgcctcccgtaggagtttgggcc1140gtgtctcagtcccaatgtggccgattaccctctcaggtcggctacgtatcattgccatgg1200tgagccgttaccccaccatctagctaatacgccgcgggaccatccaaaagtgatagccga1260agccatctttcaagctcggaccatgcggtccaagttgttatgcggtattagcatctgttt1320ccaggtgttatcccccgcttctgggcaggtttcccacgtgttactcaccagttcgccact1380cactcaaatgtaaatcatgatgcaagcacc3.3. C 3.3. 3. C Cagagttcgttcgacttgcat1440gtat1444ο
专利摘要
本发明属于农业微生物和食品加工技术领域
,具体涉及一种作为微生物发酵剂的菌株,包含该菌株和卡斯特酒香酵母的复合发酵剂及其应用。本发明的特征在于,分离、筛选得到一株适合米发糕发酵用的乳酸菌-植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum),该菌株保藏在中国典型培养物保藏中心,其保藏号为CCTCC NOM209127。利用该植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)ZSM-002菌株和卡斯特酒香酵母(Brettanomyces custersii)ZSM-001制备成一种微生物复合发酵剂。该微生物复合发酵剂可应用于大米发酵制品,包括其在米发糕制品中的应用。该微生物复合发酵剂具有良好的发酵性能,产品具有典型的酸甜香味,且复合发酵剂易于工业化生产。
文档编号C12N1/16GKCN101691551 B发布类型授权 专利申请号CN 200910063858
公开日2012年2月15日 申请日期2009年9月8日
发明者刘友明, 刘小翠, 刘茹, 方炎鹏, 熊善柏, 赵思明, 郭蕾 申请人:华中农业大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan
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