一种功能性乳酸菌羊奶粉及其制备方法

1.本发明属于食品加工领域，尤其是一种功能性乳酸菌羊奶粉及其制备方法。


背景技术：

2.乳酸菌的功能已获得大众的认可。酸乳因其含有大量活性乳酸菌，而被认为是理想的营养功能食品。但因酸乳保质期短，通过干燥制备乳酸菌奶粉有利于保存和运输。乳酸菌营养要求苛刻，且对不良环境抵抗力弱，对低温、高温均非常敏感。奶粉生产均采用高温喷雾干燥，进风温度为160～180℃，乳酸菌存活率很低，因此需要添加抗热保护剂，提高其存活率和奶粉中的活菌数。
3.乳酸菌的抗热保护剂主要有单一型保护剂(如葡萄糖、果糖、乳糖、甘露糖、蔗糖、山梨糖醇、海藻糖、枸杞多糖、甘油等)、复合型保护剂(如蔗糖+麦芽糊精等)，复合型保护剂成分一般为脱脂乳、阿拉伯胶、谷氨酸钠和淀粉等。陈合等采用plackett-burman试验对六种常见的抗热保护剂蔗糖、脱脂乳粉、葡萄糖、海藻糖、明胶、甘油对植物乳杆菌l61的保护效果进行分析，结果确定了干酪乳杆菌l61的最佳保护配方，最佳添加量为脱脂乳18g/l、葡萄糖6％、甘油13ml/l，菌体的存活率达8.23％。范娜等研究了海藻糖、明胶和甘油作为抗热保护剂对嗜酸乳杆菌和双歧杆菌混合菌体的抗热保护效果，研究发现其复合效果比单一添加效果更好，存活率可以达到16.58％。崔莉等优化出三种抗热保护剂丰县牛蒡粉、葡萄糖、沛县牛蒡粉对副干酪乳杆菌fm-lp-4保护效果最好，复合保护剂的最佳添加量为：丰县牛蒡粉2.0％、葡萄糖4％、沛县牛蒡粉2.0％，经75℃，10min热处理后活菌数可达6.33lgcfu/ml。
4.元宝枫籽油是富含神经酸，各国科学家公认神经酸是大脑神经纤维和神经细胞的核心天然成分，也是唯一的一个能修复疏通受损大脑神经纤维并促进神经细胞再生的双效神奇物质。神经酸的缺乏将会引起脑中风后遗症、脑瘫、脑萎缩、记忆力衰退、失眠健忘等脑疾病。在美国生产上市的“nane神经酸脑动力片”，由美国医学营养保健品研发公司专业研究配方和生产，由美国波士顿生物医学研究院出品。该产品来自中国元宝枫树提取的高质量神经酸，面向的人群是神经退行性病变和神经损伤引起的记忆力衰退、健忘、思维障碍老年性痴呆、帕金森病、脑萎缩、脑中风后遗症形成的肢体偏瘫、语言障碍、口歪眼斜、头痛头晕，也用于脑发育不全、发育迟缓、脑外伤等。该产品已顺利进入国际市场。
5.元宝枫籽油中维生素e含量为125.23mg/100g，远远高于进口的橄榄油和棕榈油，在国内食用植物油中也名列前茅。维生素e又称生育酚，具有抗不育、预防冠心病和癌症等作用，已成为当代药品和营养品研究的热点。同时维生素e本身就是一种优良的天然抗氧化剂，对延长油脂的保存期有着积极的作用。所以，元宝枫籽油特别耐贮存，通过一次精滤的原油，在常温避光下保存3年不会酸败变质，表明其具有较强的抗氧化稳定性。元宝枫籽油含多种活性成分，富含神经酸，不饱和脂肪酸含量高达90％以上，富含维生素e，可保护细胞抵抗自由基引起的氧化应激反应，改善认知功能。神经酸能完整通透血脑屏障修复受损的神经纤维，让脑路畅通，修复老化受损及硬化的心脑血管壁，恢复血管弹性及调节血脂。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种功能性乳酸菌羊奶粉及其制备方法。
7.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
8.一种功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，包括以下步骤：
9.(1)、制备酸羊乳
10.(2)、采用喷雾干燥制备功能性乳酸菌羊奶粉
11.按每1000g酸羊乳中加入3-5ml元宝枫籽油、7-11g低聚果糖和200-300g脱脂奶粉作为抗热保护剂，均质5-10min，然后喷雾干燥，收集得到功能性乳酸菌羊奶粉
12.进一步的，步骤(1)的具体操作为：
13.将鲜羊乳于90℃-100℃杀菌15-20min并冷却至40-45℃，然后按接种量5％-10％(v/v)接入活化后的发酵剂，充分摇匀，在40-43℃发酵至ph为4.5时，停止发酵，即得酸羊乳。
14.进一步的，所述发酵剂为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。
15.进一步的，步骤(2)喷雾干燥的条件为：
16.入口温度120-130℃，出口温度70-90℃，风机90％，压缩机气压0.3mpa。
17.进一步的，步骤(2)中低聚木糖添加量为8.9g、元宝枫籽油添加量为3.7ml、脱脂乳粉添加量为272g，制备的功能性乳酸菌羊奶粉中乳酸菌的存活率高达73.12
±
1.23％，活菌数高达(3.08
±
0.32)
×
109cfu/g。
18.一种功能性乳酸菌羊奶粉，根据上述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法制备得到。
19.进一步的，所述功能性乳酸菌羊奶粉单位体积下的乳酸菌的存活率范围为47.5％-72.8％，单位菌粉活菌数为1.96
×
109cfu/g-3.40
×
109cfu/g。
20.进一步的，所述功能性乳酸菌羊奶粉在4℃的保质期高达1320天，18℃的保质期高达323天，25℃的保质期高达165天。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.本发明提供一种功能性乳酸菌羊奶粉及其制备方法，元宝枫籽油和低聚木糖对菌体存活率相对较高，再加上脱脂乳粉，且糖类与蛋白质类和油类保护剂的抗热保护机制不同，为充分发挥复合抗热保护剂的保护效果，本发明将元宝枫籽油、低聚木糖和脱脂奶粉联用作为复合抗热保护剂，进一步的提高对菌体的抗热保护效果。
23.进一步的，步骤(2)中低聚木糖添加量为8.9g、元宝枫籽油添加量为3.7ml、脱脂乳粉添加量为272g，制备的功能性乳酸菌羊奶粉中乳酸菌的存活率高达73.12
±
1.23％，活菌数高达(3.08
±
0.32)
×
109cfu/g。
24.本发明提供一种功能性乳酸菌羊奶粉，活菌率高，稳定性好。羊奶粉的乳酸菌的存活率范围为47.5％-72.8％，单位菌粉活菌数为1.96
×
109cfu/g-3.40
×
109cfu/g，均高于国家标准(≥1.0
×
106cfu/g)。
附图说明
25.图1为元宝枫籽油对酸羊乳活菌数和存活率的影响；
26.图2为低聚木糖对酸羊奶活菌数和存活率的影响；
27.图3为低聚木糖、元宝枫籽油和脱脂乳粉对乳酸菌存活率的影响；
28.图4为功能性乳酸菌羊奶粉的加速试验，其中，图4a:活菌数随时间的变化图，图4b:arrhenius图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.目前乳酸菌抗热保护剂优化都是只考虑其对乳酸菌的存活率，没有考虑选择保护剂时，同时兼顾其功能性。基于此，本发明以新食品原料元宝枫籽油和超强双歧因子——益生元低聚木糖作为酸羊奶中乳酸菌的抗热保护剂，以提高乳酸菌的存活率和羊奶粉中活菌数，同时添加的保护剂元宝枫籽油和低聚木糖可进一步提高乳酸菌羊奶粉的功能性。
32.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
33.本发明提供一种功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，包括以下步骤：
34.1、酸羊乳制备
35.将鲜羊乳于90℃-100℃杀菌15-20min并冷却至40-45℃，然后按接种量5％-10％(v/v)接入活化后的发酵剂(保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)，充分摇匀，40-43℃发酵4-6h至ph为4.5时，停止发酵，即得酸羊乳，其活菌数为2.05
×
10
9-2.42
×
109cfu/g。
36.2、喷雾干燥制备功能性乳酸菌羊奶粉
37.按每1000g酸羊乳中加入元宝枫籽油(3-5ml)，低聚果糖(7-11g)和脱脂奶粉(200g-300g)，采用响应面法进行优化抗热保护剂，均质5-10min，然后喷雾干燥(喷雾干燥条件为：入口温度120-130℃，出口温度70-90℃，风机90(％)，压缩机气压0.3mpa)，然后收集所得功能性乳酸菌羊奶粉。
38.本发明采用以下测试手段测定菌群活性及稳定性：
39.1、乳酸菌活菌数测定
40.取一定量的酸羊乳或功能性乳酸菌羊奶粉用无菌水进行梯度稀释，然后选取三个不同稀释度用mrs琼脂培养基采用平板涂布法进行活菌数测定，每个梯度做3个平行，然后置于37℃的恒温培养箱中培养48h后进行计数。
41.2、功能性乳酸菌羊奶粉稳定性测定
42.将制备的功能性乳酸菌羊奶粉分装在小铝箔袋中，分别置45℃,50℃，55℃的水浴锅中保温，每隔2h分别取0.1g菌粉测其单位菌粉活菌数，连续测6个点，每个点做3个平行。根据测定结果获得功能性乳酸菌羊奶粉在不同加速温度下的活菌数，然后根据一级动力学反应方程(1)和arrhenius方程(2)推算功能性乳酸菌羊奶粉在冰箱冷藏(4℃)及常温(18℃和25℃)保存下的菌体失活速率常数，分析其稳定性。
43.一级反应动力学方程：
44.lgn
t-lgno＝kt(1)
45.arrhenius方程：
[0046][0047]
式中：
[0048]
n0——功能性乳酸菌羊奶粉活菌数(cfu/g)；
[0049]
nt——t时刻的活菌数(cfu/g)；
[0050]
t——取样时间(h)；
[0051]
k和k0——速率常数(h-1)；
[0052]
ea——活化能(j/mol)；
[0053]
r——理想气体常数(j/mol
·
k)；
[0054]
t——绝对温度(k)。
[0055]
3、元宝枫籽油对酸羊奶中乳酸菌的活性保护分析
[0056]
将发酵好的酸羊奶分别加入0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％(w/v)的元宝枫籽油，混匀，置于水浴锅75℃热处理10min，然后取出并快速冷却至室温，进行平板计数，最后计算出菌体存活率。结果如图1所示。
[0057]
由图1可知，添加一定量的低聚木糖可以明显提高单位体积发酵乳的活菌数和菌体存活率。随着低聚木糖添加量的增加，菌体的活菌数和存活率均迅速上升，当低聚木糖添加量为0.9％时，活菌数和存活率均达到最大，分别为1.21
×
109cfu/ml和57.6％，当低聚木糖添加量超过0.9％时，菌体的活菌数和存活率趋于稳定。
[0058]
鉴于元宝枫籽油和低聚木糖对菌体存活率相对较高，再加上脱脂乳粉，且糖类与蛋白质类和油类保护剂的抗热保护机制不同，为充分发挥复合抗热保护剂的保护效果，选择元宝枫籽油、低聚木糖和脱脂奶粉联用作为复合抗热保护剂，以进一步提高对菌体的抗热保护效果。
[0059]
4、响应面发优化酸羊奶抗热保护剂
[0060]
根据单因素试验结果，选取低聚木糖(a)、元宝枫籽油(b)、再加脱脂乳粉(c)为自变量，以存活率为响应值，利用designexport软件设计三因素三水平的box-behnken模型。各因素水平见表1，响应面设计及结果见表2。
[0061]
表1中心组合试验优化酸羊奶抗热保护剂的因素水平表
[0062][0063]
表2中心组合试验优化酸羊奶抗热保护剂配方的试验设计及结果
[0064][0065]
对以上17组试验的响应值结果进行二次回归分析，对存活率r1建立了回归模型，得到以下回归方程：
[0066]
r1＝72.02+0.16a-6.36b+3.22c+1.27ab-1.45ac-1.1bc-1.35a
2-12.95b
2-4.52c2[0067]
在方程中，r1代表单位体积菌体的存活率。a、b和c分别代表低聚木糖添加量、元宝枫籽油添加量、脱脂乳粉添加量。
[0068]
对回归方程进行方差分析，以验证模型的可靠性，结果如表3。
[0069]
表3对酸羊奶响应值存活率模型的方差分析表
[0070][0071]
注：*显著(p《0.05)；**较显著(p《0.01)；***极显著(p《0.001)
[0072]
由表3方差分析可知，在存活率响应面模型方差分析中，回归方程模型p值《0.0001，该模型极显著，失拟项p＝0.2672》0.05，失拟项不显著，说明可用该模型可用。决定系数r2＝0.9814，表明这个模型可用来解释98.14％的响应值变化。调整决定系数r
adj2
＝0.9574，与r2值接近，表明该模型拟合度较高。从表中可以看出，三个因素对响应值存活率的影响从大到小依次为：元宝枫籽油(b)》脱脂乳粉(c)》低聚木糖(a)。二次项b2对存活率的影响极显著，c2较显著。
[0073]
线图均呈椭圆形，说明a、b、c之间有交互作用，且3d响应面图形呈现拱形，表明响应值存活率随着各因素的变化先升高后降低，且存在最大值。
[0074]
在低聚木糖、元宝枫籽油和脱脂奶粉试验范围内，获得的功能性乳酸菌奶粉中乳酸菌的存活率范围为47.5％-72.8％，单位菌粉活菌数为1.96
×
109cfu/g-3.40
×
109cfu/g，均高于国家标准(≥1.0
×
106cfu/g)。
[0075]
优选地，通过design-expert软件，对回归方程进行分析，得到了酸羊奶抗热保护剂配方的预测值。预测每kg酸羊奶中各抗热保护剂成分的最佳添加量分别为低聚木糖添加量8.87g、元宝枫籽油添加量3.73ml、脱脂乳粉添加量272g，在该条件下酸羊奶中乳酸菌的存活率达到73.53％，活菌数为3.11
×
109cfu/g。便于试验操作对各个条件进行调整，设计验证实验，每1kg酸羊奶中低聚木糖添加量8.9g、元宝枫籽油添加量3.7ml、脱脂乳粉添加量272g，测得单位体积下乳酸菌的存活率为73.12
±
1.23％，其活菌数为(3.08
±
0.32)
×
109cfu/g，实际值与预测值接近，表明采用添加功能性油脂和益生元制备功能性乳酸菌羊奶粉是可行的。
[0076]
5、功能性乳酸菌羊奶粉的稳定性分析
[0077]
加速试验预测功能性乳酸菌羊奶粉的保质期，分析其稳定性，分别于45℃，50℃，55℃下每隔2h取0.1g乳酸菌奶粉通过梯度稀释测定其活菌数。结果如图4所示。
[0078]
将功能性乳酸菌羊奶粉分别置于45℃，50℃，55℃三个温度下，测定不同时间发酵
剂的总活菌数，根据公式，以各时间点单位总活菌数(nt)与c最初的单位总活菌数(no)之比的对数为纵坐标，时间为横坐标作图4(a)，从图中可以看出，lg(nt/no)随着时间的延长而减小。图中方程的斜率分别为不同温度下的失活速率常数为：k
45
＝-0.1155(r2＝0.984)，k
50
＝-0.1658(r2＝0.992)，k
55
＝-0.2039(r2＝0.993)。根据公式(2)，求不同温度下失活速率常数对数绝对值的倒数(lgk)，以1/t为横坐标，lgk为纵坐标作图4(b)，方程为：y＝-5941.9x+16.541(r2＝0.9786)，可以推得4℃、18℃和25℃温度下的菌粉失活速率常数k4＝1.26
×
10-5
，1.36
×
10-4
和k
25
＝4.09
×
10-4
，预测该功能性乳酸菌羊奶粉在4℃、18℃和25℃的保质期分别为1320天、323天和165天。由此可见，功能性乳酸菌羊奶粉稳定性好。
[0079]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

技术特征：
1.一种功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、制备酸羊乳(2)、采用喷雾干燥制备功能性乳酸菌羊奶粉按每1000g酸羊乳中加入3-5ml元宝枫籽油、7-11g低聚果糖和200-300g脱脂奶粉作为抗热保护剂，均质5-10min，然后喷雾干燥，收集得到功能性乳酸菌羊奶粉。2.根据权利要求1所述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体操作为：将鲜羊乳于90℃-100℃杀菌15-20min并冷却至40-45℃，然后按接种量5％-10％(v/v)接入活化后的发酵剂，充分摇匀，在40-43℃发酵至ph为4.5时，停止发酵，即得酸羊乳。3.根据权利要求2所述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，其特征在于，所述发酵剂为保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌。4.根据权利要求1所述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)喷雾干燥的条件为：入口温度120-130℃，出口温度70-90℃，风机90％，压缩机气压0.3mpa。5.根据权利要求1所述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中低聚木糖添加量为8.9g、元宝枫籽油添加量为3.7ml、脱脂乳粉添加量为272g。6.一种功能性乳酸菌羊奶粉，其特征在于，根据权利要求1-5任一项所述的功能性乳酸菌羊奶粉的制备方法制备得到。7.根据权利要求6所述的功能性乳酸菌羊奶粉，其特征在于，所述功能性乳酸菌羊奶粉单位体积下的乳酸菌的存活率范围为47.5％-72.8％，单位菌粉活菌数为1.96
×
109cfu/g-3.40
×
109cfu/g。8.根据权利要求6所述的功能性乳酸菌羊奶粉，其特征在于，所述功能性乳酸菌羊奶粉在4℃的保质期高达1320天，18℃的保质期高达323天，25℃的保质期高达165天。

技术总结
本发明公开了一种功能性乳酸菌羊奶粉及其制备方法，属于食品加工领域。元宝枫籽油和低聚木糖对菌体存活率相对较高，再加上脱脂乳粉，且糖类与蛋白质类和油类保护剂的抗热保护机制不同，为充分发挥复合抗热保护剂的保护效果，本发明将元宝枫籽油、低聚木糖和脱脂奶粉联用作为复合抗热保护剂，进一步的提高对菌体的抗热保护效果。本发明提供一种功能性乳酸菌羊奶粉，活菌率高，稳定性好。稳定性好。稳定性好。


技术研发人员：舒国伟 王建生 陈立 代春吉 毛耀龙 马岳岳 陈合
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25