臺灣博碩士論文加值系統

研究顯示益生菌有益人體健康與疾病防治，乳製品中常以牛乳為基質培養乳酸菌等益生菌種。本研究以豆乳做為培養基，加入鳳梨酵素輔助蛋白質之分解，以促進乳酸菌生長。本研究的實驗菌株有：Lactobacillus acidophilusu(以下簡稱A菌)、Bifidobacterium bifidum(以下簡稱B菌)、Bacillus coagulans(以下簡稱BC菌)等三株乳酸菌。本實驗使用聚醣類搭配豆乳發酵液，在乾燥製程中，針對賦形劑配方，以微量添加聚醣類的方式，對乳酸菌的活性以及菌數生長進行研究。並探討乾燥製程中添加聚醣類賦形劑配方，對LAB菌體活性之影響。
實驗結果顯示使用豆乳培養乳酸菌，並配合聚醣類進行乾燥，菌粉的最佳乾燥含水率為9％。較低的含水率除可減少因微生物、酵素及各成分間進行化學變化所導致之品質劣變外，由於體積減少，可降低食品之貯存及運輸成本。在聚醣類賦形劑配方改善研究方面，添加聚醣類確實可以幫助乳酸菌在乾燥的製程中有效的減少菌體的死亡，尤其以BC菌效果最為明顯。雖然本研究對於BC菌已經有良好的實驗成果，但是A菌以及B菌仍有進步的空間，未來還有許多方向可以改進，並應用到大量乳酸菌發酵製程上。

This research studies the application of polysaccharides as an added component in the formulation of excipient for the production of viable lactic acid bacteria (LAB) powder. Two systems of soy and milk as the fermentation media were investigated. The effect of polysaccharides on the viability of LAB and drying rate were compared. Experimental results showed that viability was highest at water content of 9% for the three tested strains (Lactobacillus acidophilus、Bifidobacterium bifidum、Bacillus coagulans).
The addition of polysaccharides helped maintaining high viability during the process of drying at 35℃. The effect of polysaccharides was most profound in case of B. coagulans. Chitosan, alginate, carrageenan, dietary fiber and dextrin were tested and compared. Dextrin tends to hold water stronger than other polysaccharides and retard the drying rate. Chitosan, at a dosage of lower than 2%, increased the drying rate, while retaining high cell viability.
However, inhibitory effect was observed at higher dosages. This research demonstrated the beneficiary effect of polysaccharides as an additive of the excipient in the production of LAB powder.

書名頁
博、碩士論文授權書
論文口試委員會審定書(中文版)
論文口試委員會審定書(英文版)
中文摘要...............................Ⅰ
英文摘要...............................II
誌謝...................................IV
目錄...................................V
表目錄.................................X
圖目錄.................................XII

第一章 緒論...........................1

1-1 前言 ..............................1
1-2 文獻回顧..........................2
1-2-1益生菌的定義......................2
1-2-2益生菌應具備之條件................2
1-2-3益生菌的應用......................3
1-3-1乳酸菌之分類......................4
1-3-2乳酸菌之特性......................11
1-3-3乳酸菌對碳水化合物之代謝..........12
1-3-4乳酸菌的生理功能..................16
1-3-5現行乳酸菌的簡介..................16
1-3-6現代醫學對乳酸菌的看法 ............20
1-4-1雙歧桿菌之特性....................22
1-4-2雙歧桿菌對碳水化合物之代謝........22
1-4-3雙歧桿菌在腸道中的作用............24
1-4-4雙歧桿菌對人體的作用..............29
1-4-5孢子型乳酸菌......................30
1-4-6孢子 ..............................31
1-4-7孢子型乳酸菌的鑑定特徵 ............31
1-4-8孢子型乳酸菌在腸道的特殊性.........32
1-4-9孢子型乳酸菌的特點.................32
1-5-1嗜酸乳桿菌對人體的作用.............35
1-5-2豆乳的簡介.........................36
1-5-3聚醣類簡介.........................39
1-5-4聚醣類產品應用.....................41

第二章 材料與方法 ......................42

2-1-1實驗菌株...........................42
2-1-2培養基.............................42
2-1-3豆奶培養基添加物...................42
2-1-4賦形劑.............................42
2-1-5實驗膠體賦形劑.....................43
2-1-6棚架式乾燥系統.....................43
2-1-7實驗型棚架式乾燥系統基本構造元件...44
2-1-8系統試運轉操作條件.................44
2-2-1菌種活化...........................48
2-2-2鳳梨酵素之添加.....................48
2-2-3固態培養與菌落測試.................49
2-2-4菌落數之判定.......................52
2-2-5菌體活性測試以及菌粉含水率之計算基準..........52
2-3-1聚醣類賦形劑在乳酸菌粉生產應用之實驗架構 .....53
2-3-2豆乳培發酵液之配製.................54
2-3-3聚醣類膠體賦形劑之實驗流程.........55
2-3-4聚醣類賦形劑添加保濕劑之實驗流程...56
2-3-5豆乳發酵液添加黏合劑之實驗流程.....57
2-3-6豆乳發酵液添加幾丁聚醣之實驗流程...59

第三章 結果與討論 ......................46

一、 乳酸菌粉乾燥製程-含水率對菌體活性之影響........60
3-1 前言 ...............................60
3-2-1乳酸菌粉乾燥製程-最適含水率對BC菌活性之探討....73
3-2-2乳酸菌粉乾燥製程-最適含水率對A菌活性之探討.....74
3-2-3乳酸菌粉乾燥製程-最適含水率對B菌活性之探討.....74
3-3 乳酸菌粉乾燥製程-最適菌粉含水率測試總結........75


二、乳酸菌粉乾燥製程-添加聚醣類膠體賦形劑對菌體乾燥後
活性之探討......................................76
3-4 前言............................................76
3-4-1無添加聚醣類膠體對A菌、B菌、BC菌乾燥前後
活性之探討.....................................89
3-4-2添加聚醣類膠體洋菜粉對A菌、B菌、BC菌乾燥前後
活性之探討.....................................90
3-4-3添加聚醣類膠體洋菜粉以及吉利丁對A菌、B菌、BC菌乾燥前後
活性探討.......................................91
3-4-4添加聚醣類膠體洋菜粉以及海藻膠對A菌、B菌、BC菌乾燥前後
活性探討.......................................92
3-4-5添加聚醣類膠體洋菜粉以及褐藻膠對A菌、B菌、BC菌乾燥前後
活性探討.......................................93
3-5 添加聚醣類膠體對菌體乾燥後活性總結.............94


三、乳酸菌粉乾燥製程-添加聚醣類賦形劑對菌體乾燥後
活性之探討......................................95
3-6 前言 ...........................................95
3-6-1測試豆乳菌液並配合洋菜粉以及吉利丁並且以麥芽糊精
做為保濕劑進行乾燥對菌體活性之影響探討.........114
3-6-2測試豆乳菌液並配合洋菜粉以及吉利丁並且以麥芽糊精
做為黏合劑進行乾燥對菌體活性之影響探討.........115
3-6-3幾丁聚醣添加對除水率之影響探討.................116
3-6-4測試豆乳菌液並配合洋菜粉以及吉利丁並且添加不同
比例的幾丁聚醣進行乾燥對菌體活性之影響探討.....117
3-7 添加聚醣類賦形劑對菌體乾燥後活性總結...........118

第四章 結論與展望 ..................................119
4-1 結論............................................119
4-2業界應用與展望...................................121

參考文獻............................................122


表目錄

表一、豆乳培發酵液基本配方組成比率………………………54
表二、聚醣類膠體配方組成比率………………………………55
表三、賦形劑添加配方組成比率………………………………55
表四、聚醣類配方添加保濕劑組成比率………………………56
表五、聚醣類配方添加黏合劑組成比率………………………57
表六、聚醣類配方添加黏合劑膠體組成比率…………………57
表七、豆乳發酵液添加幾丁聚醣配方組成比率………………59
表八、使用豆乳發酵液配合吉利丁進行乾燥其含水率對BC菌
活性之影響………………………………………………61
表九、使用豆乳發酵液配合海藻膠進行乾燥其含水率對BC菌
活性之影響………………………………………………62
表十、使用豆乳發酵液配合吉利丁進行乾燥其含水率對A菌
活性之影響………………………………………………63
表十一、使用豆乳發酵液配合海藻膠進行乾燥其含水率對A菌
活性之影響……………………………………………64
表十二、使用豆乳發酵液配合吉利丁進行乾燥其含水率對B菌
活性之影響……………………………………………65
表十三、使用豆乳發酵液配合海藻膠進行乾燥其含水率對B菌
活性之影響……………………………………………66
表十四、測試菌體使用豆乳發酵後進行乾燥
對菌體活性影響………………………………………77

表十五、測試豆乳菌液添加聚醣類洋菜粉進行乾燥對
菌體活性之影響………………………………………78
表十六、測試豆乳菌液添加聚醣類洋菜粉以及吉利丁
進行乾燥對菌體活性之影響…………………………79
表十七、測試豆乳菌液添加聚醣類洋菜粉以及海藻膠
進行乾燥對菌體活性之影響…………………………80
表十八、測試豆乳菌液添加聚醣類洋菜粉以及褐藻膠
進行乾燥對菌體活性之影響…………………………81
表十九、測試豆乳菌液並配合洋菜粉以及吉利丁並且以麥芽糊精
做為保濕劑進行乾燥對菌體活性之響………………96
表二十、測試豆乳菌液並配合洋菜粉以及吉利丁並且以麥芽糊精
做為黏合劑進行乾燥對菌體活性之響………………97
表二十一、添加麥芽糊精做為黏合劑測試乾燥時間
以及含水率變化……………………………………98
表二十二、幾丁聚醣添加對除水率之影響……………………99
表二十三、添加幾丁聚醣測試對BC菌影響................100
表二十四、添加幾丁聚醣之BC菌乾燥時間以及
含水率變化................................101
表二十五、添加幾丁聚醣測試對A菌影響.................102
表二十六、添加幾丁聚醣之A菌乾燥時間以及
含水率變化................................103
表二十七、添加幾丁聚醣測試對B菌影響.................104
表二十八、添加幾丁聚醣之B菌乾燥時間以及
含水率變化................................105

圖目錄

圖一、 同型乳酸發酵之代謝途徑.....................14
圖二、 異型乳酸發酵之代謝途徑.....................15
圖三、 實驗型棚架式乾燥系統之設計原理示意圖.......45
圖四、 實驗型棚架式乾燥系統實際裝置圖.............46
圖五、 BC菌型態...................................47
圖六、 A菌型態....................................47
圖七、 B菌型態....................................47
圖八、 序列稀釋示意圖.............................51
圖九、 實驗設計與架構.............................53
圖十、 BC菌使用豆乳發酵並配合吉利丁其含水率對菌體活性
之影響....................................67
圖十一、BC菌使用豆乳發酵並配合海藻膠其含水率對菌體活性
之影響....................................68
圖十二、A菌使用豆乳發酵並配合吉利丁其含水率對菌體活性
之影響....................................69
圖十三、A菌使用豆乳發酵並配合海藻膠其含水率對菌體活性
之影響....................................70
圖十四、B菌使用豆乳發酵並配合吉利丁其含水率對菌體活性
之影響....................................71
圖十五、B菌使用豆乳發酵並配合海藻膠其含水率對菌體活性
之影響....................................72

圖十六、測試菌體使用豆乳發酵後進行乾燥對菌體
活性影響..................................82
圖十七、洋菜粉之添加對A菌B菌以及BC菌影響..........83
圖十八、洋菜粉以及吉利丁之添加對A菌B菌
以及BC菌影響..............................84
圖十九、洋菜粉以及海藻膠之添加對A菌B菌
以及BC菌影響..............................85
圖二十、褐藻膠之添加對A菌B菌以及BC菌影響..........86
圖二十一、不同膠體對BC菌乾燥前後活性之探討........87
圖二十二、不同膠體對A菌乾燥前後活性之探討.........87
圖二十三、不同膠體對B菌乾燥前後活性之探討.........88
圖二十四、麥芽糊精做為保濕劑之添加對A菌B菌
以及BC菌影響............................106
圖二十五、麥芽糊精做為黏合劑之添加測試對BC菌影響..107
圖二十六、麥芽糊精做為黏合劑之添加測試對A菌影響...108
圖二十七、麥芽糊精做為黏合劑之添加測試對B菌影響...109
圖二十八、幾丁聚醣添加對除水率之影響..............110
圖二十九、不同比例之幾丁聚醣添加對BC菌影響........111
圖三十、 不同比例之幾丁聚醣添加對A菌影響.........112
圖三十一、不同比例之幾丁聚醣添加對B菌影響.........113

廖啟成，(1998)，乳酸菌之分類利用，食品工業30: 1-10。

廖啟成，（1998），乳酸菌之分類利用，食品工業，第30期第1-10頁。

劉嚞睿，林慶文。(2002)。黃豆之機能活性。科學農業50:194-201。

林慶文。(1996)，乳品加工學，第11-23 頁及第522 頁，華香園出版社，台北。

高唯敏，(2007)，乳酸菌菌粉之賦形劑配方與乾燥條件對菌體活性之影響，朝陽科技大學生物技術研究所碩士論文，台中。

黃則棓，（2005）「乳酸菌粉劑試量產－菌種及培養基之探討」，碩士論文，朝陽科技大學應用化學系(所)，台中。

江柏源，陳文騰。(1999)。天然、完美、營養的泉源~黃豆(上)。農業世界雜誌191:78-81。

蕭如吟，(2002)，利用單獨及混合乳酸菌試製羊乳酸凝酪之研究，東海大學食品科學系研究所碩士論文，台中，台灣。

謝孟荔，(2004)，乳酸菌與雙叉桿菌發酵豆奶之抗致突變性，臺灣大學食品科技研究所碩士論文，台北。

鄭安平，(2002)，攝食益生菌奶粉對健康成人腸道菌相之影響，臺灣大學食品科技研究所博士論文，台北。

張世明。(1992)。黃豆蛋白食品之最新發展。食品工業24:50-56。

程金燕，(2000)，由改善腸胃道的功能來探討機能性食品的功效。食品工業，32（6）：48-57。

陳炎祥，(2004)，提升免疫力的乳酸菌，科技發展，373，34-37。

陳世爵。(1986)。豆乳製造原理。食品工業18(10):10-24。

程金燕，(2000)，由改善腸胃道的功能來探討機能性食品的功效。食品工業，32（6）：48-57。

施宗雄，(1998) ，台灣乳酸菌類研究之介紹及在飼料添加劑上之應用，生物產業 Bioindustry 9（4）：17-21,。

蔡佳原。(2001)。黃豆機能性成分其加工利用。食品市場資訊90:7-11。

蔡英傑，(1998)，乳酸菌應用綜論，生物產業，9 (4)：258-264。

王舒徽，(2000)，原生菌之機能性介紹，食品工業，32:741-51。

王宜婕，(2004)，乳酸菌與雙叉桿菌發酵豆奶及其產品之抗氧化活性，臺灣大學食品科技研究所博士論文，台北。

Arunachalam KD. (1999) “Role of bifidobacteria in nutrition,” Medicine and Technology Nutr. Res,Vol. 19, pp. 1559-1597.


Bernet MF., Brassart D., Neeser JR., Servin AL. (1993) “Adhesion of human bifidobacterial strains to cultured human intestinal epithelial cells and inhibition of enteropathogen-cell interactions,” Appl. Environ Microbiol, Vol. 59, pp. 4121-4141.


Buono M. A., Setser C., Erickson L. E. and Fung D. Y. C.(1990).Soymilk yogurt:sensory evaluation and chemical measurment. J. Food Sci. 55:528-531.


Collins JK, Thornton G, Sullivan GO. (1998) “Selection of probiotic strains for human applications,” Int Dairy J, Vol. 8, pp. 487-490.


De Varies W and Stouthamer AH. (1997) “Pathway of glucose fermentation in relationto taxonomy of bifidobacteria,” J. Bacteriol, Vol. 93, pp. 574-576.


Frazier WC., Westhoff DC. (1988). Microorganisms important in food microbiology.(In: Frazier WC., Westhoff DC., eds. Food Microbiology. 4th edn.),McGraw-Hill Book Co, New York, pp. 35-97.


Fukushima D.(1991). Recent progress of soybean protein foods: foods, chemistry, technology and nutrition. Food Rev. Int. 7:323-351.

Ferrari, A., Pacini, N. and Canzi, E.(1980). A note on bile acids transformations by strains of Bifidobacterium. J. Appl. Bacteriol., 49: 193-197.


Gomes AMP, Malcata FX. (1999). “Bifidobacterium spp. and Lactobacillus acidophilus: biological, biochemical, technological and therapeutical properties relevant for use as probiotics,” Trend Food Sci Technol, Vol. 1, pp. 139-157.


Hose H., Sozzi T. (1991). “Biotechnology group meeting probiotics - fact or fiction,” J.Chem Technol Biotechnol, Vol. 51, pp. 540-544.


Hosono A., Lee J., Ametani A., Natsume M., Hiratama M., Adachi T. and Kaminogawa S.(1997). “Characterization of a water-soluble polysaccharide fraction with immunopotentiating activity from Bifidobacterium adolescentis M101-4,” Biosci Biotech Biochem, Vol. 61, No. 2, pp.312-316.


Jao, YC., Mikolajcik EM., Hansen, PMT. (1978). “Growth of Bifidobacterium bifidumvar. pennsylvanicus in laboratory media supplemented with amino sugars and spent broth from Escherichia coli,” J. Food Sci, Vol. 43, pp.1257-1260, 1263.

Kaur, I. P., K. Chopra, and A. Saini, (2002) “Probiotics: potential pharmaceuticalapplications,” Eur. J. Pharm. Sci, Vol. 15, pp. 1-9.


Klaenhammer, T. R. and M. J. Kullen, (1999) “Selection and design of probiotics,” Int.J. Food Microbiol, Vol. 50, pp. 45-57. Lee S-Y., Morr C. V. and Seo A.(1990). Comparison of milk-based and soymilk-based yogurt. J. Food Sci. 55:532-536.


Mrda Z, Zivanović M, Rasić J, Gajin S, Somer L, Trbojević S, Majoros J, Petrović Z.；(1998)；Therapy of Helicobacter pylori infection using Lactobacillus acidophilus；Med Pregl.(1998)Jul-Aug;51(7-8)343-5.


Marteau., P., Pochart., P., Flourié., B., Pellier., P., Santos., L., Desjeux., J.,F., Rambaud., J.,C., (1990) ; Effect of chronic ingestion of a fermented dairy product containing Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum on metabolic activities of the colonic flora in humans., Am J Clin Nutr.;52(4):685-8.


Mary E., S., ;(2000)； Considerations for Use of Probiotic Bacteria to Modulate Human Health., J. Nutr. 130: 384S–390S.


Marin., M., L., Tejada-Simon, M., V… Lee., J., H., Murtha, J., Ustunol., Z., Pestka., J., J.. (1998)； Stimulation of Cytokine Production in Clonal Macrophage and T-Cell Models by Streptococcus thermophilus: Comparison with Bifidobacterium sp. and Lactobacillus bulgaricus ., Journal of Food Protection, Volume 61, Number 7, pp. 859-864


Motlagh, A. M., S. Holla, M. C. Johnson, B. Ray and R. A. Field, (1992) “Inhibition ofListeria spp. in sterile food systems by pediocin AcH, a bacteriocinproduced by Pediococcus acidilactici H,” J. Food Prot, Vol. 55, pp.337-343.


Murti T. W., Bouillanne C., Landon M.and Desmazeaud M. J. (1992).Bacterial growth and volatile compounds in yoghurt-type products form soymilk containing Bifidobacterium ssp. J. Food Sci. 00:153-156.Morotomi, M. and Mutai, M. (1986). In vitro binding of potent mutagenic pyrolysates by intestinal bacteria. J. Natl. Cancer Inst., 77: 195-201.

Nicole M de R.,and Martijn B K.,(2000 )； Effects of probiotic bacteria on diarrhea, lipid metabolism, and carcinogenesis: a review of papers published between (1988) and (1998)., Am J Clin Nutr ;71:405–11.


Naidu AS., Bidlack WR., Clemens RA. (1999) .“Probiotic spectra of lactic acid bacteria,” Food Sci Nutr., Vol. 38, pp. 13-126.


Norris RF., Flanders T., Tomarelli RM., Gyorgy P. (1950). “The isolation and cultivation of Lactobacillus bifidus: a comparison of branched and unbranched strains,” J. Bacteriol, Vol. 60, pp. 49-50.


O''Sullivan MG., Thornton G., O''Sullivan GC., Collins JK.(1992) “Probiotic bacteria:Myth or reality” Trends Food Sci Technol, Vol. 3, pp. 309-314.


Ozaki Y. (1991). “The promotion of growth of Bifidobacteria with various Kinds of sugars,” New Food Ind., Vol. 32, pp. 12-15.


Orrhage K, Sillerström E, Gustafsson JÅ, Nord CE and Rafter J.(1994). Binding of mutagenic heterocyclic amines by intestinal and lactic acid bacteria. Mutat Res 311:239-248.


Parvez, S., Malik, K.A., Kang, S.A. and Kim, H.Y. (2006). Probiotics and their fermented food products are beneficial for health. Journal of Applied Microbiology 100: 1171-1185.


Reddy,B., and Rivenson,A.(1993). “Inhibitory effect of Bifidobacterium longum oncolon, mammary, and liver carcinogensis induces by 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline, a food mutagen,”Cancer Res.,Vol. 53, pp. 3914-3918.

Ramakrishna, Y., Singh, R. S. and Anand, S. K.(1985). ”Effect of streptomycin on lactic cultures,” Cult. Dairy Prod. J., Vol. 20, pp. 12-13.

Sanders* M. E., Klaenhammer T. R.,；(2001)；Invited Review: The Scientific Basis of Lactobacillus acidophilus NCFM Functionality as a Probiotic；J. Dairy Sci. 84:319–331


Saavedra., J., M,, Bauman., N., A,, Oung., I., Perman., J.,A,, Yolken., R., H.,.(1994); Feeding of Bifidobacterium bifidum and Streptococcus thermophilus to infants in hospital for prevention of diarrhoea and shedding of rotavirus . The Lancet , Volume 344 , Issue 8929 , Pages 1046 – 1049.


Sanders ME. (1998). “Overview of functional foods: emphasis on probiotic bacteria,”Int. Dairy J., Vol. 8, pp. 341-347.


Setchell K. D. R. and Cassidy A. (1999). Dietary isoflavones: biological effects and relevance to human health. J. Nutr. 129:758s-767s.


Sreekumar, O. and Hosono, A. (1998). Antimutagenicity and influence of physical factors in binding Lactobacillus gasseris and Bifidobacterium longum cells to amino acid pyrolysates. J. Dairy Sci., 81: 1508-1516.


Sekine,K., Ohta,J., Onishi,M., Tatsuki,T., Shimokawa,Y., Toida,T., Kawashima,T., and Hashimoto,Y.(1995). Analysis of antitumor properties of effector cells stimulated with a cell wall prepartion (WPG) of Bifidobacterium infantis. Biol.Pharm.Bull., 18:148-153



Thananunkul D., Tanaka M., Chichester C. O. and Lee T. C. (1976). Degradation of raffinose and stachyose in soybean milk by a-galactosidase from Moritierella vinacea. Entrapment of a-galactosidase within polyacrylamide gel. J. Food Sci.41:173-175.


Tsangalis D.,Ashton J. F., Mcgill A. E. J. and Shah N.P.(2002). Enzymetic transformation of isoflavone phytoestrogens in soymilk by b-glucosidase-producing bifidobacteria. J. Food Sci. 67:3104-3113.

Takahashi,T., Oka,T., Iwana,H., Kuwata,T., and Yamamoto,Y. (1993). mmune response of mice to orally administered lactic acid bacteria. Biosci. Biotech. Biochem., 57:1557-1560.

Van der Schouw Y. T., de Kleijn M. J., Peeters P. H. and Grobbee D. E. (2000). Phyto-estrogens and cardiovascular disease risk. Nutr. Metab. Cardiov. Dis. 10:154-167.

Yasui, H., and Ohwaki, M. (1991). “Enhancement of immune response in Peyer’s patchcells cultured with Bifidobacterium breve,” J.Dairy Sci., Vol. 74, pp. 1187-1195.


Zhang, X. B. and Ohta, Y.(1993). Antimutagenicity of cell fractions of microorganisms on potent mutagenic pyrolysates. Mutat. Res., 298: 247-253.


Zhang, X. B. and Ohta, Y.(1991). Binding of mutagens by fractions of the cell wall skeleton of lactic acid bacteria on mutagens. J. Dairy Sci., 74: 1477-1481.