牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發酵差異性及冷藏存活率比較研究

張旺倩，葛武鵬，*，張 靜，張曉軍

(1.西北農林科技大學，食品科學與工程學院，陜西楊凌712100; 2.西安伊利泰普克飲品有限公司，陜西西安710068)

牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發酵差異性及冷藏存活率比較研究

張旺倩1，葛武鵬1，*，張 靜1，張曉軍2

(1.西北農林科技大學，食品科學與工程學院，陜西楊凌712100; 2.西安伊利泰普克飲品有限公司，陜西西安710068)

益生菌的活菌數量是衡量益生菌產品及制劑的營養價值和保健功能的主要指標之一。本研究以嗜酸乳桿菌為發酵劑分析比較牛乳發酵奶和羊乳發酵奶中嗜酸乳桿菌增菌發酵的活力差異，及在冷藏期活菌數量的變化趨勢，探討了牛羊乳在促進嗜酸乳桿菌發酵方面的差異性及在冷藏期存活率變化規律。結果表明:嗜酸乳桿菌在羊乳基質中表現為較好的增菌發酵效能，總活菌數為1.66×1010CFU/mL，大于牛乳基質中的總活菌數3.02×109CFU/mL;羊乳發酵奶和牛乳發酵奶在21d貯藏期內嗜酸乳桿菌的活菌數均維持在較高活力水平，而在21～26d的貯藏期內，其存活性顯著降低(p＜0.05)，存活率分別為84.15%和84.39%。由此說明羊乳基質促嗜酸乳桿菌增菌發酵效能更佳，牛、羊乳發酵奶在貯藏期活菌數變化規律基本一致。

牛乳，羊乳，嗜酸乳桿菌，存活率，活菌數

嗜酸乳桿菌作為重要的益生菌，其對人體的健康效應已經得到了大量文獻的證實［1－2］。人們普遍認為，為了達到應有的健康效應，在生產和營銷中，益生菌產品中其益生菌的菌落數應達到107CFU/mL以上［3］。隨著生物技術的快速發展，人們對益生菌的研究越來越廣泛深入，乳品消費更加注重科學健康、營養保健等功能，因此天然的、健康的、富含高活力益生菌的乳制品已經成為21世紀的主流之一。具有多重保健功能的益生菌制品由于含有占數量優勢的微生物或微生物細胞的一些成分而對消費者宿主菌群的健康和身體起到了有益的作用［4］，所以，高活力益生菌乳制品研究成為熱點。富含益生菌的羊乳制品及其相關研究鮮有報道。本研究以嗜酸乳桿菌為研究對象，以牛、羊乳為發酵基質，通過優選的發酵奶生產工藝，探討了嗜酸乳桿菌牛、羊乳發酵奶發酵性能的差異及其貯藏期活菌數的變化規律，以期對益生菌羊乳制品的開發提供理論參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

嗜酸乳桿菌LAFTT－L10 由帝斯曼(DSM)中國公司提供;新鮮羊乳 購于西北農林科技大學畜牧站;新鮮牛乳 由陜西楊凌晨光乳業有限公司提供;脫脂乳粉 由新西蘭恒天然集團提供;MRS培養基、0.85%的生理鹽水、0.1mol/L氫氧化鈉溶液、pH計校準液等 均本實驗室配制。

SRH60－70高壓均質機 上海申鹿均質機有限公司;SHP－250生化培養箱 上海森信實驗儀器有限公司;Galaxy系列二氧化碳培養箱 英國 RS Biotech公司;PB－10 pH計 賽多利斯科學儀器(北京)有限公司;SW－CJ－2D凈化工作臺 蘇州凈化設備有限公司;BZG30菌落計數器 北京中儀遠大科技有限公司;TOMY ES315自動蒸汽消毒柜 基因有限公司;XSP－2CA雙目生物顯微鏡 上海光學儀器五廠;FA2004電子分析天平 上海華巖儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 嗜酸乳桿菌牛、羊乳發酵奶的制備 工藝流程:原料奶→檢驗→標準化→殺菌→加糖→預熱→均質(68～70℃，二級均質1.5×104kPa/5×103kPa)→殺菌→冷卻→接種→灌裝→培養→后熟→成品。

將新鮮全脂牛、羊乳加熱到85～90℃［5］，保溫15～20min左右，分裝于2個2L的容器中，冷卻到37℃，在超凈工作臺中按1.5%的比例接入嗜酸乳桿菌生產發酵劑，然后分裝，放入37℃恒溫箱培養至乳凝固，取出置于4℃冰箱待測。

1.2.2 pH測定 采用0.01級精密數顯酸度計測定。1.2.3 滴定酸度(°T)的測定 根據GB5413.34－2010［6］，用0.1mol/L氫氧化鈉溶液滴定法測定。

1.2.4 活菌計數 按GB4789.35－2010［7］《食品微生物學檢驗—乳酸菌檢驗》部分檢測方法進行。采用MRS固體培養基平板涂布計數法計數，樣品采用生理鹽水梯度稀釋，選取3個適當的稀釋度接于平皿進行平板涂布，傾注固體MRS培養基，37℃恒溫培養48h進行活菌計數，每個梯度重復3次，取平均值。

2 結果與分析

2.1 牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發酵差異性比較

將嗜酸乳桿菌分別以1.5%的量接種到預先處理好的牛、羊乳基質中，37℃厭氧培養12h后置于4℃冰箱。測定前發酵結束時及后發酵12h的pH及活菌數，結果見圖1。

圖1 牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發酵差異性比較Fig.1 Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk

由圖1可知，對于嗜酸乳桿菌而言，前發酵結束時，羊乳發酵奶pH為4.31，活菌數為3.80×1010CFU/mL，牛乳發酵奶pH為4.37，活菌數為2.34×109CFU/mL;后發酵12h后羊乳發酵奶pH變為4.17，活菌數達到4.07 ×1010CFU/mL，而牛乳發酵奶pH變為4.23，活菌數達到2.95×109CFU/mL。可以發現，羊乳發酵奶酸度及活菌數均大于牛乳發酵奶，且差異顯著(p＜0.05)，不難看出，羊乳更有助于益生菌的生長，可以顯著地促進嗜酸乳桿菌的生長繁殖，使嗜酸乳桿菌發酵奶中的活菌數目達到較高的水平。

2.2 冷藏期牛、羊乳發酵奶pH、滴定酸度和活菌數變化及比較

將發酵12h的牛、羊乳發酵奶放入4℃冰箱冷藏，分別在第1、6…26d對其pH、滴定酸度及活菌數進行測定，結果見表1、圖2和圖3。

2.2.1 冷藏期牛、羊乳發酵奶pH和滴定酸度的變化趨勢 在冷藏期間，由于嗜酸乳桿菌會繼續發酵產生乳酸，亦即發酵奶后酸化，從而會使發酵奶的酸度繼續升高［8－9］。表1為冷藏期牛、羊乳發酵奶pH和滴定酸度的變化趨勢。方差分析結果表明，對于嗜酸乳桿菌發酵奶而言，在相同的發酵條件(包括溫度、時間、接種水平等)下，嗜酸乳桿菌在羊乳中的酸度明顯高于牛乳，且達到顯著性水平(p＜0.05)，這說明嗜酸乳桿菌在羊乳中的產酸速度明顯高于牛乳，可能的原因是羊乳基質更有利于嗜酸乳桿菌增菌繁殖或者羊乳中存在一些促嗜酸乳桿菌生長的成分。在冷藏期內，羊乳的酸度變化幅度與牛乳相當，牛、羊乳發酵奶在貯藏過程中的酸度變化規律一致。

2.2.2 冷藏期牛、羊乳發酵奶嗜酸乳桿菌活菌數比較 如圖2所示，在發酵奶的整個冷藏期內，與牛乳相比，嗜酸乳桿菌在羊乳中的生長較好，其中的活菌數目始終多于牛乳。嗜酸乳桿菌在羊乳和牛乳中活菌數分別為:最大活菌數4.37×1010、1.45×1010CFU/mL，最小活菌數9.55×108、3.55×108CFU/mL，總體活菌數1.66×1010、3.02×109CFU/mL，差異顯著(p＜0.05)，不難看出，和牛乳基質相比，羊乳更有助于益生菌的生長，可以顯著地促進嗜酸乳桿菌的生長繁殖，使嗜酸乳桿菌發酵奶中的活菌數目始終維持在較高的水平，從而達到其應有的健康效應［3］。

圖2 冷藏期牛、羊乳發酵奶中嗜酸乳桿菌活菌數比較Fig.2 Comparison of the viable counts of Lactobacillus acidophilus between cow＆goat fermented milk during chill storage

2.2.3 冷藏期對發酵奶中嗜酸乳桿菌存活性的影響

如圖3所示，在發酵奶的整個冷藏期內，活菌數目在冷藏21d后呈現顯著降低的趨勢。冷藏第1d羊乳發酵奶和牛乳發酵奶中的活菌數分別為4.37× 1010、3.39×109CFU/mL，隨著冷藏期的延長，其中的活菌數目均出現相應的變化，存放21d時活菌數分別達2.57×1010、1.45×1010CFU/mL，可以發現，羊乳發酵奶和牛乳發酵奶中嗜酸乳桿菌的活菌數目發生了一定程度的變化，但始終維持在一個較高的水平，不存在顯著差異(p＞0.05);而在21～26d的冷藏期內，牛、羊乳發酵奶中活菌數目均迅速降低，最低活菌數目分別降至3.55×108、9.55×108CFU/mL，存活率分別為84.15%、84.39%，顯著降低(p＜0.05)，但仍然高于107CFU/mL。因此，牛、羊乳發酵奶在貯藏期活菌數變化規律基本一致，在4℃條件下冷藏26d后，牛、羊乳發酵奶均具有生物活性。pH、滴定酸度、活菌數等指標綜合分析比較后，得到一致結論:羊乳基質促嗜酸乳桿菌增菌效果明顯，發酵奶在冷藏期活菌數衰減更緩慢，益生菌存活率高，因此，羊乳更適合于制作益生菌產品及活菌制劑。

圖3 冷藏期對發酵奶中嗜酸乳桿菌存活性的影響Fig.3 Effect of storage period on viability of Lactobacillus acidophilus in fermented milk

3 討論

研究數據表明，以羊乳為基質的嗜酸乳桿菌發酵奶中活菌數目、pH和滴定酸度的水平都明顯高于牛乳，存在顯著差異(p＜0.05)，這可能是羊乳乳糖含量高于牛乳，更有利于益生菌的利用，羊乳中存在更多的促益生菌生長因子，羊乳其他營養素中含有更多的有利于益生菌發酵的益生元成分，如肽類、游離氨基酸、礦物質等，Laura Sanz Ceballos［10］與葛武鵬［11］的研究表明羊乳中的必需氨基酸除蘇氨酸、酪氨酸、蛋氨酸外，其余各氨基酸組分含量均大于牛乳中各氨基酸含量，而氨基酸作為一類重要的菌體冷凍干燥保護劑，其保護機理是氨基酸的氨基團能與菌體蛋白質的羰基產生反應，從而穩定蛋白質的結構［12］，如谷氨酸、半胱氨酸等本身就是益生菌的良好保護劑［13］，也就是說，對于益生菌而言，羊乳中具有更好的N源和C源，更多促生長保護劑，這些因素綜合作用可能使嗜酸乳桿菌在羊乳基質中生長繁殖得更好。

發酵奶在冷藏21d后活菌數目迅速降低。這主要是由于隨著冷藏期內有機酸(包括乳酸和醋酸)含量的增加，pH的持續變化顯著影響了益生菌的活性，使其活菌數迅速減少［14］。牛、羊乳發酵奶中嗜酸乳桿菌較高的活菌數可能是由于冷藏過程中水解生成大量的游離氨基酸。即使有機酸處于較高的水平，由于發酵奶較高含量的必需生長因子如多肽、氨基酸等也會促進益生菌的生長，使其活菌數目處于一個較高的水平［14］。氨基酸的氨基團能與菌體蛋白質的羰基產生反應，從而穩定蛋白質的結構［12］。嗜酸乳桿菌在冷藏中保藏28d后，其活菌數目仍然高于酸奶所需的活菌水平［15］。與保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌等傳統菌種相比，嗜酸乳桿菌能更好地適應酸性環境［16－17］。

4 結論

羊乳發酵過程中嗜酸乳桿菌的產酸速度和活菌數量均顯著高于牛乳，嗜酸乳桿菌在成品(后發酵12h)羊乳發酵奶和牛乳發酵奶中活菌數分別達到4.07×1010CFU/mL和2.95×109CFU/mL;存放21d后活菌數達到2.57×1010和1.45×1010CFU/mL，而存放26d后活菌數變為9.55×108和3.55×108CFU/mL，不難看出，羊乳可以更好地促進嗜酸乳桿菌的生長;而冷藏過程中有機酸含量的不斷增加使得益生菌的存活性在冷藏后期顯著性降低，嗜酸乳桿菌在牛乳發酵奶和羊乳發酵奶冷藏26d后的存活率分別為84.15%和84.39%，說明牛、羊乳發酵奶中嗜酸乳桿菌在冷藏期的活菌數量變化規律基本一致。因此，嗜酸乳桿菌乳制品貨架期不易過長。

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Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage

ZHANG Wang－qian1，GE Wu－peng1，*，ZHANG Jing1，ZHANG Xiao－jun2
(1.College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China; 2.Yili－Tipco Beverage Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China)

The health and nutrition benefits of probiotic products depend on the viable counts of the probiotics. Lactobacillus acidophilus was used as culture，the difference of viable counts between cow fermented milk and goat fermented milk was analyzed as well as the changes of viable counts during chill storage.The proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage were discussed.The results showed that Lactobacillus acidophilus grew best in goat’s milk，the colony form counts in goat fermented milk were 1.66×1010CFU/mL，greater than 3.02×109CFU/mL in cow fermented milk.The concentration of Lactobacillus acidophilus maintained at a high level during 21 day’s of storage(p＜0.05).Between 21d and 26d of storage，here were about 84.15%，84.39%surviral rate in the counts respectively.It indicated that goat’s milk showed better proliferation fermentation performance，both goat and cow fermented milk had consistent variation trend of viable counts during chill storage.

cow’s milk;goat’s milk;Lactobacillus acidophilus;survival rate;viable counts

TS201.3

A

1002－0306(2012)08－0172－04

2011－07－20 *通訊聯系人

張旺倩(1987－)，女，碩士研究生，研究方向:功能性乳制品。

西北農林科技大學人才基金資助項目(22050205)。