綜合設(shè)計性實驗在食品微生物實驗中的應(yīng)用

□朱曉妮 東方海洋科技股份有限公司

綜合設(shè)計性實驗在食品微生物實驗中的應(yīng)用

□朱曉妮 東方海洋科技股份有限公司

食品微生物實驗主要集中于膠原蛋白食品營養(yǎng)和安全問題研究，而對鱈魚皮膠原多肽制備的最佳工藝條件的探討卻少有報道?；诖?，本文開展了綜合設(shè)計性實驗，對該種工藝的最佳發(fā)酵條件進(jìn)行了探索，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

在傳統(tǒng)食品微生物實驗中，通常只能完成一個生理現(xiàn)象的驗證，無法為食品加工生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。而應(yīng)用綜合設(shè)計性實驗方法開展食品微生物實驗，則能夠完成多個生理現(xiàn)象的驗證，能更好的解釋食品的生產(chǎn)加工問題。因此，針對目前得到大眾關(guān)注的膠原蛋白食品生產(chǎn)加工問題，相關(guān)人員可嘗試使用該種實驗方法進(jìn)行探究。

綜合設(shè)計性實驗

綜合設(shè)計性實驗是傳統(tǒng)演示性實驗和驗證性實驗的延伸實驗，是一種將多個單元實驗結(jié)合起來的創(chuàng)新型實驗，可用于問題的探索。不同于傳統(tǒng)試驗，綜合設(shè)計性實驗更加強調(diào)自主性和綜合性。

綜合設(shè)計性實驗在食品微生物實驗中的應(yīng)用

實驗?zāi)康?/p>

近年來，水產(chǎn)品膠原蛋白的研究成為熱點研究話題。而鱈魚皮中擁有大量的膠原蛋白，因此鱈魚皮膠原多肽制備的工藝技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。使用微生物進(jìn)行鱈魚皮的降解，可產(chǎn)生各種可分解腥味物質(zhì)和少量脂肪的酶，且產(chǎn)生小分子脂肪酸和乳酸等有機酸，從而使制品擁有一定的發(fā)酵香味。此外，使用微生物進(jìn)行鱈魚皮膠原多肽制備，也能夠產(chǎn)生多種氨基酸和維生素，繼而使產(chǎn)物的保健功能得到提升。目前，使用微生物制備鱈魚皮膠原并沒有固定的原料和發(fā)酵條件，從而影響了鱈魚皮膠原多肽的制備效果。因此，為對利用微生物制備鱈魚皮膠原多肽的最佳工藝條件進(jìn)行探索，可通過開展綜合設(shè)計實驗優(yōu)化現(xiàn)有工藝條件。

實驗的設(shè)計

在設(shè)計實驗時，為獲得最佳的發(fā)酵溫度、培養(yǎng)基料水比、接種量和菌種比，需要分別從酒曲、海魚胃腸道、納豆和醋曲中分離提取具有酶活力和乳酸能力的菌株，并且從中篩選出能力較高的菌株。在培養(yǎng)菌株時，需使用BCP培養(yǎng)基、脂肪酶篩選培養(yǎng)基和馬鈴薯培養(yǎng)基等多種培養(yǎng)基。完成菌株培養(yǎng)后，需要從中挑選透明圈或沉淀圈較大的菌落，并且接種至相應(yīng)培養(yǎng)基斜面上保存。使用菌種進(jìn)行接種后，需要進(jìn)行種子液的制備。在細(xì)菌∶霉菌∶酵母菌∶乳酸菌=2∶1 ∶1∶1條件下，為探究最佳發(fā)酵溫度，需要按照6%接種量將種子液接種在發(fā)酵培養(yǎng)基中，然后分別在30、35、40、45 ℃和50 ℃條件下培養(yǎng)，并且每隔2 h進(jìn)行水解度測定。為探究最佳發(fā)酵培養(yǎng)基料水比，需要保持其他培養(yǎng)條件不變，然后按照1∶0.5、1∶1、1 ∶1.5和1∶2基料水比進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。為探究最佳適種量，則需要保持其他培養(yǎng)條件不變，然后按照4%、6%、8%、10%接種量進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。為研究最佳菌種比例，需要保持其他培養(yǎng)條件不變，然后按照2∶1∶1∶1、2∶1∶1∶2、3∶1∶1∶1和3∶1∶1∶2菌種比例進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。在開展各單元試驗時，需要每隔2 h使用三氯乙酸法進(jìn)行水解度測定。在測定總蛋白含量時，可使用微量凱氏定氮法。測定可溶性多肽時，可使用福林-酚法。

實驗結(jié)果分析

分析實驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，從實驗材料中分離提取到的菌株共235株，均為具有脂肪酶活力和蛋白酶的微生物。其中，具有較高產(chǎn)乳能力和產(chǎn)酶活性的菌株為乳酸菌fgyy-5、黑曲菌H-2、細(xì)菌BNIV-7和酵母菌JM白等。在不同發(fā)酵溫度下，魚皮膠原蛋白的水解度并不相同。其中，發(fā)酵溫度為30 ℃的試驗組具有最高水解度，在發(fā)酵7 h后將達(dá)到50%，發(fā)酵液的口感較為醇厚。在發(fā)酵培養(yǎng)基含水量不同的條件下，魚皮膠原蛋白將產(chǎn)生不同程度的水解。其中，含水量為1∶0.5的發(fā)酵培養(yǎng)基中的魚皮膠原蛋白水解程度最高，在9 h后達(dá)到了47%。研究發(fā)現(xiàn)，較高的含水量將導(dǎo)致微生物的胞外酶遭到稀釋，繼而不利于酶作用的發(fā)揮。在接種量的探究實驗中，當(dāng)接種量為6%時，魚皮膠原蛋白的發(fā)酵效果最好。出現(xiàn)該現(xiàn)象，主要是由于隨著接種量的增大，微生物生物量也增大，從而導(dǎo)致發(fā)酵周期的縮短。而在發(fā)酵周期較短的情況下，相關(guān)酶系無法得到充足分泌，所以產(chǎn)物的雜菌污染率將有所提高。此外，在菌種比探究實驗中，采取3∶1∶1∶2的細(xì)菌∶霉菌∶酵母菌∶乳酸菌的比例能夠獲得較好的魚皮膠原蛋白發(fā)酵效果。分析原因可發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的蛋白酶活性較高，因此提高細(xì)菌比例能夠提高發(fā)酵的水解度[3]。而乳酸菌能夠起到去除魚腥味的作用，適當(dāng)增加乳酸菌能夠改善發(fā)酵液的感官指標(biāo)。

結(jié)論

應(yīng)用綜合設(shè)計性實驗開展鱈魚皮膠原多肽工藝實驗，能夠獲得最佳的工藝條件，從而為鱈魚皮膠原蛋白加工提供科學(xué)的指導(dǎo)。相關(guān)人員在開展食品微生物實驗的過程中，可加強該種實驗方法的應(yīng)用，從而更好的為食品加工提供科學(xué)依據(jù)。