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副干酪乳杆菌是一种常见的益生菌,具有较高的安全性和良好的生理功效,近年来作为乳制品的发酵菌种被广泛用于发酵生产。传统的副干酪乳杆菌发酵乳功效成分主要是益生菌,其功能单一,对健康的促进效果有限。在传统的副干酪乳杆菌发酵过程中存在发酵周期长、菌体内外的物质交换速率低等问题,导致发酵效率及产物的得率低。近年来,通过副干酪乳杆菌发酵生产的多肽发酵乳制品展现出新型功能性,具有良好的市场前景。同时,国内外的一些研究者发现,在微生物的发酵过程中施加适宜的超声波处理,可有效提高发酵效率、加快发酵进程,并可提高发酵产物产量和功能特性。由此,本论文针对传统副干酪乳杆菌发酵乳存在的功效成分单一、生产效率低等问题,以脱脂奶粉、葡萄糖等为底物,研究副干酪乳杆菌发酵制备含活性多肽发酵乳的工艺条件,并探讨超声波对发酵过程产生的促进作用。论文主要研究内容和结果如下:(1)以副干酪乳杆菌发酵乳的pH、酸度、多肽含量、活菌数和发酵产物对DPPH自由基的清除能力等为指标,对抗氧化肽发酵乳的发酵培养条件进行了筛选。研究结果表明,当摇床转速为180 r/min,发酵温度为37℃,发酵时间为24 h,脱脂奶粉添加量为12 g、葡萄糖添加量为6 g、溶剂为100 mL蒸馏水,接种量为5%(v/v)时,发酵乳中的多肽产量最高为3.77 mg/mL,活菌数最高为8.5×107 CFU/mL,发酵产物对DPPH自由基的清除力最高为63.12%。(2)分别研究了对副干酪乳杆菌种子液进行超声处理和发酵过程中超声处理的条件。在副干酪乳杆菌生长的对数前期对种子液超声处理,当超声频率为28 kHz、超声功率为100 W/L、脉冲间歇比为每超声100 s间歇10 s、超声处理时间为1 h时,菌体的生物量增加量最高为119.23%。在发酵过程中采用超声处理,利用单因素试验和响应面试验对培养基组成和超声处理条件进行优化和验证,发现在脱脂奶粉添加量为12.60 g、葡萄糖添加量为6 g,溶剂为100 mL蒸馏水的条件下,发酵9 h时对发酵乳进行频率为28 kHz、功率密度为100 W/L、处理时间为35 min的超声处理,发酵乳中多肽含量为5.90 mg/mL,多肽转化率比不使用超声的对照组提高了64.23%。(3)研究了超声波处理后对发酵乳中有机酸含量的影响,发现副干酪乳杆菌发酵牛乳9 h时以频率为28 kHz,超声脉冲占空比为每超声100 s间歇10 s,功率为100 W/L超声处理35 min,继续发酵至24 h,发酵产物中α-酮戊二酸、苹果酸和乙酸等有机酸的含量显著高于未超声对照组,其中α-酮戊二酸的增加量最高,为61.65%,苹果酸、乙酸的增加量分别为18.48%和16.21%。利用GC-MS对超声波处理后的发酵乳进行分析,检测到产物中出现两种新的风味物质,分别是2-甲基丙酸酯和3,5-二叔丁基苯酚,说明超声波处理使副干酪乳杆菌发酵乳风味成分更加丰富。(4)分别建立了副干酪乳杆菌发酵乳的无超声和有超声辅助发酵过程的菌体生长、底物消耗和产物生成动力学模型并进行拟合曲线分析。研究发现:两种发酵过程菌体生长均符合Logistic模型,其中超声组模型中的最大比生长速率Xmax比未超声组提高14.2%;两种发酵过程的产物生成均符合Luedeking和Piret提出的动力学模型,其中超声组模型中与菌体量相关联的产物合成常数β比未超声组提高99.62%;两种发酵过程的底物消耗均符合Luedeking-Piret模型,其中超声组模型中的底物用于菌体生长的得率常数Yx/s比未超声组的提高14.78%。研究结果说明超声波处理可加速细胞生长,促进发酵反应的进行,提高发酵效率。