用固定化细胞连续发酵生产酸牛奶

技能训练1　用固定化细胞连续发酵生产酸牛奶

现已经利用固定化技术对乳制品进行深加工。已经知道牛奶中含有一定数量的乳糖，有些人由于体内缺乏乳糖酶，因而饮牛奶后常发生腹痛、腹泻等症状，而由于乳糖难溶于水，常在炼乳、冰淇淋中呈砂样结晶而析出，影响风味，因此需要除去牛奶中的乳糖。可用固定化黑曲霉乳糖酶装成酶柱，让牛奶以一定的流速通过该酶柱，可以生产脱乳糖的牛奶。乳清含有大量的乳糖，是干酪生产的副产物。因为乳糖难消化，历来作废水排放。可用多孔玻璃固定化黑曲霉乳糖酶，分解乳清中的乳糖，从而使乳清可以作为饲料和生产酵母的培养基。乳酸酵母会产生乳糖水解酶，将此酶包埋于三醋酸纤维素的中空纤维中处理牛奶，能加快其发酵速度。美国康宁公司将黑曲霉产生的酸性乳糖分解酶以共价结合固定于多孔玻璃珠上，在50℃下处理乳清，这种酶的半衰期可达60d，用此法处理干酪生产的废水，可得到蛋白质浓缩物。

另外，可以采用固定化乳糖酶，在生产中使乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖，不仅使其甜度增加为蔗糖的0．8倍，而且其溶解度增加了3～4倍，容易被小肠吸收。意大利埃利公司用三醋酸纤维素包埋法生产的固定化乳糖酶，其半衰期达1年以上。美国康宁公司则用多孔硅为载体生产固定化乳糖酶。

一、生产原理

采用固定化菌种技术，利用连续发酵反应器生产酸牛奶。在最适条件下，连续发酵生产酸牛奶可简化菌种制备过程，反复利用乳酸菌种，充分利用发酵酸化设备，便于自动化控制。

二、生产用主要材料与试剂

1．菌种

保加利亚乳杆菌、乳脂链球菌，由中国科学院微生物研究所提供。

2．培养基

菌种培养为麦汁培养基，发酵培养基为鲜牛奶。

麦汁培养基的配制方法如下。

①取大麦或小麦若干，用水洗净，浸水6～12h，至15℃阴暗处发芽，上面盖纱布一块，每日早、中、晚淋水一次，麦根伸长至麦粒的两倍时即停止其发芽，摊开晒干或烘干，储存备用。

②将干麦芽磨碎，一份麦芽加四份水，在65℃水浴中糖化3～4h，糖化程度可用碘滴定之。加水约20mL，调匀至生泡沫时为止，然后倒在糖化液中搅拌煮沸后再过滤。

③将糖化液用4～6层纱布过滤，滤液如混浊不清可用鸡蛋白澄清。方法是将一个鸡蛋白加水约20mL，调匀至生泡沫时为止，然后倒在糖化液中搅拌煮沸后再过滤。

④将滤液稀释到5～6°Bé，pH约6．4，加入2%琼脂即成。121℃灭菌30min。

三、方法与步骤

1．细胞制备

接种2环斜面活化菌种于10mL麦汁中，42℃培养25h，移种于100mL的麦汁中（加0．5%～1．5%的CaCO₃，以利于乳酸菌生长），42℃培养20h，制得细胞数目适宜的种子培养液。

2．固定化活细胞颗粒的制备

载体为海藻酸钠，强化剂为氯化钙。以2%的海藻酸钠进行包埋。

3．连续发酵

于42℃将增殖的固定化细胞颗粒装入1000mL灭菌的连续玻璃生物反应器内，开启进料阀，42℃灭菌，鲜牛奶自动流入反应器内，3h后，反应器内pH达到5．5时排料阀自动开启，酸奶自动连续流出。而传统的间歇发酵需经种子培养（约78h），以及接种酸化9～12h。

4．分析方法

①乳酸测定：配合滴定法。②还原糖测定：Lan－Eynon法。