广州普正：益生菌加工生产工艺研究

益生菌（Probiotics）是一类对宿主有益的活性微生物，是定植于人体肠道、生殖系统内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有∶酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。目前世界上研究的功能最强大的产品主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌，其广泛应用于生物工程、工农业、食品安全以及生命健康领域。

一、益生菌简介

自90年代初以来，形形色色的“益生菌”类保健品风靡了整个世界。与此同时，“益生菌”的研究业已成为国际上的热门研究课题。

何谓益生菌？国际营养学界普遍认可的定义是：益生菌系一种对动物有益的细菌，它们可直接作为食品添加剂服用，以维持肠道菌丛的平衡。

在国外已开发出数以百计的益生菌保健产品，其中包括：含益生菌的酸牛奶、酸乳酪、酸豆奶以及含多种益生菌的口服液、片剂、胶囊、粉末剂、抑菌喷剂等等。针对人研究的不多，国内对益生菌的认知度还不是很强，这使得益生菌的产品线应用还不是很广泛，因为存活率就是-大技术难题。

迄今为止，科学家已发现的益生菌大体上可分成三大类，其中包括：①乳杆菌类（如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌、詹氏乳杆菌、拉曼乳杆菌等）；②双歧杆菌类（如长双歧杆菌、短双歧杆菌、卵形双歧杆菌、嗜热双歧杆菌等）；③革兰氏阳性球菌〈如粪链球菌、乳球菌、中介链球菌等）。此外，还有一些酵母菌与酶亦可归入益生菌的范畴。当人体住满足够的益生菌时，人就会处于健康的状态，但是一旦体内菌群失去平衡，比如菌种间比例发生大幅变化或者超出正常数值时，那么腹泻、过敏、胃口不佳、疲倦、免疫力低等一系列病症就会随之而来，人体的健康就会亮红灯，而这时适当添加益生菌，协助体内菌群平衡，才能让人重现健康状态。

二、益生菌的生产工艺流程

益生菌生产工艺流程可分为以下几个阶段：

1、前处理：菌种接种培养。

2、种子罐培养。

3、生产罐培养：如是芽孢杆菌类，应检验待80%以上繁殖体转变为空形芽孢时，停止通气和搅拌。

4、排放培养液加入适星载体。

5、干燥：冷冻、冷藏暂存、干燥。

6、后处理：粉碎、过筛、质量检验。

三、益生菌生产工艺研究

目前益生菌的生产工艺主要有两种：固体表面发酵法和大罐液体发酵法。

（1）固体表面发酵法：

该法是把固体表面培养的菌泥与载体按比例混合经干燥制成的。此法产量低，劳动强度大，易受杂菌污

染，不适于工业化生产，但投资少。

（2）大罐液体发酵法：

大罐液体发酵法一般生产工艺流程为：菌种接种培养→种子罐培养→生产罐培养（如是芽孢杆菌类，应

检验待80%以上繁殖体转变为空形芽孢时，停止通气和搅拌）一排放培养液加入适量载体→干燥→粉碎→过筛→质量检验→益生菌产品。此法适于工业化生产，便于无菌操作，但投资多。

无论是固体表面发酵工艺还是大罐液体发酵工艺，其整体工艺过程都需要在无菌的环境下操作，每个环节的卫生条件都要求十分严格。

四、大罐液体发酵法的核心设备

大罐液体发酵法的核心设备为发酵罐和种子罐。

（1）发酵罐

发酵罐是-种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式，用搅拌桨分散和打碎气泡，它溶氧速率高，混合效果好。罐体采用SUS304或316L进口不锈钢，罐内配有自动喷淋清洗机头，确保生产过程符合GMP要求。

按照微生物的生长代谢需要，分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。用于厌气发酵（如生产酒精、溶剂）的发酵罐结构可以较简单。用于好气发酵（如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等）的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气，并为考虑通入空气的利用率，故在发酵罐结构上较为复杂，常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。

乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程，发酵罐采用了无菌系统，避免和防止了空气中微生物的污染，大大延长了产品的保质期和产品的纯正，罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套，可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为生物发酵罐、啤酒发酵罐、葡萄酒发酵罐等。

（2）种子罐

适用于酸奶及乳酸菌饮料母液发酵、酿造、佐料、制药、化工及真菌培植，其作用可加热、保温及冷却，为全封闭卫生型发酵专用设备。材料均采用进口304、1cr18Ni9Ti组成。本设备具有节能、消声、耐腐蚀、生产力强，清洗和操作方便等优点。种子罐有碳钢制种子罐、不锈钢制种子罐两种。冷却加热形式有夹套式、内盘管式，外环管式，供用户选用。

五、加工处理技术

芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等不同菌种对环境因素的耐受力不同，但其作为益生菌产品中的活性成分，效能各有特色，难以取舍。人们已研究一些保护方法，如包埋、微囊化等等，取得了令人满意的结果。但成本增高，生产过程也复杂。

美国内布斯加大学的一项研究表明，日粮中添加油脂可在一定程度上保护酵母菌免遭制粒的破坏。随基因工程的发展，将芽孢菌中的芽孢移植到无芽孢的乳酸菌属上，使之变成耐高温的菌种，或者从菌种的组合和筛选方面考虑以芽孢杆菌属替代乳酸菌属，便可以从根本上解决制粒过程中微生物受到破坏的问题。

目前，市应用较多、效果较好的是以芽孢杆菌为主的复合型益生菌。即使制粒过程中象乳酸菌、酵母菌等活菌大部分损失，但培养物中的乳酸、维生素B族及优质蛋白仍可与芽孢杆菌一起发挥良好的功效。所以，筛选耐受性更好，功能更强的菌株，一直是益生菌使用技术领域重要课题。

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