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液芯海藻酸钙包囊是一项新型的固定化方法,它将细胞包裹于海藻胶薄层包围的液态环境中,具有固定化条件温和,操作简单,细胞生长空间更大,可连续发酵等优点。本论文针对我国酸奶发酵中采用传统液体发酵剂存在的问题及直投式发酵剂价格昂贵的现状,拟采用液芯包囊固定化技术,结合乳酸菌的浓缩培养方法,开发出高活力的固定化酸奶发酵剂。然后综合固定化技术和连续培养方法,将这种新型酸奶发酵剂应用于酸奶的连续化生产,研究一种生产新工艺,进而为传统酸奶发酵技术的改革提供积极的理论依据。主要结果如下:1.采用挤压法,设计了液芯包囊的制备装置,考察了制囊参数如海藻酸钠浓度,氯化钙浓度,以及凝胶反应时间,氯化钙溶液中浸泡时间,壳聚糖浓度、分子量和浸泡时间等对液芯包囊的直径、膜厚和机械强度的影响,得到了制备液芯包囊的基本操作条件:海藻酸钠浓度为0.6%(w/v),CaCl2浓度为1.5%(w/v),黄原胶溶液浓度为0.3%(w/v),采用10min的凝胶反应时间,在CaCl2溶液中浸泡时间为1h,选用1.7万的低分子量壳聚糖包覆液芯包囊,采用0.3%(w/v)的壳聚糖包覆包囊30min,5#平针头,20mL注射器,液面距10cm。2.以德氏乳杆菌保加利亚亚种(Lactobacillus delbruekii ssp.Bulgaricus,以下简称L.b)和唾液链球菌嗜热亚种(Streptococcus salivarius ssp.Thermophilus,以下简称S.t)为固定化对象,将乳清粉作为基础培养基,补充适当碳源、氮源,无机盐,pH缓冲剂,通过增殖因子的单因素试验和正交设计,确定了包囊化L.b的增殖培养基配方(L-1):乳清粉60g,葡萄糖10g,玉米浆15g,K2HPO4 4g,酵母膏5g,番茄汁60mL,MgSO4 0.28g,MnSO4·H2O 0.19g。包囊化S.t的增殖培养基配方(L-1):乳清粉60g,葡萄糖10g,玉米浆10g,酵母膏8g,番茄汁70mL,CaCO3 14g,MgSO4 0.25g。包囊化L.b的增殖培养条件:温度43℃,初始pH6.50,培养时间18小时,接种量1%。包囊化S.t的增殖培养条件:40℃,初始pH6.50,培养时间20小时,接种量1%。在优化条件下,包囊化L.b的细胞密度可达到9.96log(cfu/g),S.t的细胞密度可达到10.21log(cfu/g)。3.在上述实验基础上,采用一个3L搅拌式反应器进行浓缩培养,将唾液链球菌嗜热亚种和德氏乳杆菌保加利亚亚种分别单独包埋于海藻酸钙形成的液芯包囊中,加入各自优化的增殖培养基,连续培养后取包囊进行囊内细胞计数,更换新鲜培养基,继续培养。通过连续培养途径,提高包囊中的含菌量。最终,固定化L.b、S.t的细胞密度分别从8.68 log(cfu/g)和8.84 log(cfu/g)提高到10.34 log(cfu/g)和10.58 log(cfu/g)。4.将这种新型固定化发酵剂对牛奶进行连续接种,然后进行酸奶发酵。研究了预发酵参数(温度、pH、搅拌速度和反应器的包囊添加比率)对稀释率、凝乳时间以及预发酵牛奶微生物量的影响。实验结果表明,在44℃、pH 6.2、150 r/min的搅拌速度和20%的生物反应器包囊添加比率时,取得的稀释率大约是7.87/h,流入发酵罐中的牛奶在罐中的停留时间大约为7.6 min。稀释率随着温度和pH的增加而增加,相反,凝乳时间呈降低的趋势。生物反应器的稀释率也为搅拌速度所影响。在120 r/min时,稀释率大约是7.38/h,随着搅拌速度增加,稀释率下降。另外,在生物反应器300g包囊胶粒量和150 r/min的搅拌速度情况下,生物反应器包囊添加比率对稀释率的影响显著。实验结果表明,在pH 5.7,40℃或pH 6.2,44℃的条件下,稀释率都随着包囊添加比率的增加而增加。不管pH、温度、搅拌速度和生物反应器添加包囊比率的条件如何,预发酵牛奶中的细胞数都达108 cfu/mL。