番茄汁對嗜酸乳桿菌發酵乳的影響

(廣東食品藥品職業學院，廣州510520)

番茄汁對嗜酸乳桿菌發酵乳的影響

王烈喜，翟培，馮翀

(廣東食品藥品職業學院，廣州510520)

研究在牛乳中添加番茄汁對嗜酸乳桿菌NCFM生長、活菌數和發酵乳風味物質的影響。滅菌的鮮牛乳添加不同質量分數的番茄汁，接種嗜酸乳桿菌NCFM發酵，一組樣品用pH值跟蹤分析儀檢測發酵過程酸奶pH值得變化，當發酵樣品pH值到達4.50時，立即取出另一組樣品置于4°C冷藏，檢測發酵乳樣品中嗜酸乳桿菌的活菌數，抗氧化活性和揮發性風味物質。結果表明：番茄汁可以刺激嗜酸乳桿菌的生長，在冷藏的過程中，所有添加番茄汁的發酵乳的嗜酸乳桿菌的活菌數顯著高于牛乳，不僅如此，隨著番茄汁質量分數的增加，番茄汁的活菌數越高。番茄汁添加的發酵乳成品的的抗氧化活性均大于純牛乳樣品，且具有更高濃度的風味物質。結論：番茄汁有助于嗜酸乳桿菌的生長同時保持其冷藏階段的存活率，且能提高發酵乳的抗氧化能力，同時提高了發酵乳的風味物質。

嗜酸乳桿菌；番茄汁；活菌數；抗氧化能力；風味物質

0 引言

嗜酸乳桿菌是常用的乳制品發酵菌株[1]。研究表明，嗜酸乳桿菌具有減少腹瀉，降低血脂和刺激腸道免疫反應的功能[2]。攝入足夠數目的嗜酸乳桿菌活菌，對發揮其益生功能十分重要。然而在乳制品生產過程中，由于乳酸積累，活性氧及貯藏條件的變化，易造成細胞的死亡[3,4]。因此，研究者通過在乳制品中添加如葡萄籽提取物[5]、菊粉[6]和洋蔥汁[7]等提高其在乳制品中的活菌數。

研究表明番茄中的番茄紅素是類胡蘿卜素中抗氧化能力最強的，攝入富含番茄紅素的食品能夠預防很多疾病的發生與發展[8]。不且如此，番茄具有誘人的色澤和特殊的風味，因此添加番茄汁能進一步提高酸奶的風味，口感和改善色澤。

本研究利用嗜酸乳桿菌作為發酵菌株，研究了番茄汁對嗜酸乳桿菌生長、發酵乳成品的抗氧化性能和風味物質的影響。

1 實驗

1.1材料與試劑

嗜酸乳桿菌(NCFM)，鮮牛乳，MRS培養基，DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)。

1.2儀器與設備

pH值跟蹤分析儀，厭氧培養系統，頂空固相微萃取系統，氣相色譜(GC-7890)質譜(MS-5973N)聯用儀。

1.3方法

1.3.1 番茄汁制備

新鮮番茄清洗切碎，按質量比1:1添加滅菌水，放榨汁機中打碎出汁，轉速8 000 r·min-1離心5 min，收集上清，置于4°C，備用。

1.3.2 發酵乳制備

發酵乳制備方法參考Lucey報道的方法[9]。番茄汁按照質量分數為0，25，50，75，100 g·kg-1的比例添加到新鮮牛奶中，為了平衡蛋白和脂肪水平，分別按照100，75，50，25，0 g·kg-1的比例添加無菌水至上述樣品中。65°C下，轉速為600 r·min-1攪拌5 min，然后95°C滅菌30 min。冷卻至37°C，按照5×106cfu·g-1接種嗜酸乳桿菌NCFM，37°C保溫。樣品均分成兩組，一組用pH值跟蹤分析儀自動監測pH值，另一組保溫培養，當第一組的pH值到達4.50±0.03時，取出保溫的樣品，轉速為500 r·min-1攪拌5 min，4°C保存。

1.3.3 嗜酸乳桿菌計數

用稀釋混菌培養法[10]計數冷藏過程中嗜酸乳桿菌的活菌數。用滅菌生理鹽水稀釋發酵乳樣品，至在固體MRS培養基固體平板的菌落數為20～200 cfu。MRS培養基固體平板在厭氧培養箱中37°C培養72 h后計數。

1.3.4 發酵乳抗氧化能力測定

用DPPH法測定發酵乳的抗氧化能力[11]。精確吸取質量濃度為2.5 mg·(100 mL)-1的DPPH乙醇溶液2 mL與2 mL用生理鹽水稀釋的發酵乳混合均勻后25°C反應30 min，測定其在517 nm波長的吸光度值。以生理鹽水溶液的反應管為對照組調零。

發酵乳的抗氧化活性以清除DPPH自由基能力大小表示。按照下列公式進行計算DPPH的清除率：

清除率=1-A30/A0，

式中：A30為反應30min后DPPH自由基的濃度；A0為反應時間為0后DPPH自由基的濃度。

1.3.5 發酵乳風味物質測定

選擇含質量分數為0和75 g·kg-1番茄汁的發酵乳測定風味成分。用頂空固相微萃取抽提發酵乳中的揮發性組分，氣相色譜質譜聯用儀檢測揮發性組分。萃取條件：平衡時間35 min，萃取時間40 min，萃取溫度50°C。色譜條件：Agilent DB-Wax石英毛細柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升溫程序：180°C保持1 min，以20°C·min-1升至280°C，保持4 min；載氣(He)流速1.0 mL·min-1，壓力2.4 kPa，進樣量1 L；分流比10:1。質譜條件：電子轟擊(EI)離子源；電子能量70 eV；傳輸線溫度275°C；離子源溫度200°C；母離子m/z 285；激活電壓1.5 V；質量掃描范圍m/z 35～500。

1.4統計分析

所有的實驗均重復三次，并求得平均值和標準偏差(SD)，結果以平均值±SD表示，計量資料比較采用t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果與分析

2.1番茄汁對嗜酸乳桿菌酸化能力的影響

發酵乳樣品pH值變化如圖1所示。由圖1可以看出，低質量分數的番茄汁（≤75 g·kg-1）隨著番茄汁質量分數的增加，對刺激嗜酸乳桿菌酸化能力增加，當番茄汁質量分數至75 g·kg-1，嗜酸乳桿菌達到最大的酸化速率。

Hervert-Hernández等[5]報道葡萄籽提取物能明顯刺激液體培養的嗜酸乳桿菌的生長，Li等[7]報道將洋蔥汁添加到滅菌牛乳中也可以提高嗜酸乳桿菌的生長，然而并非所有的植物抽提物都能刺激乳酸菌的生長，Yang等[12]發現，姜汁提取物抑制嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的生長和乳酸產生。番茄具有豐富的多糖、維生素、礦物質等化學物質，可能這些物質提供了嗜酸乳桿菌快速生長所需的生長因子，共同刺激了嗜酸乳桿菌在發酵乳中的生長。

圖1 樣品發酵過程的酸化曲線

2.2番茄汁對嗜酸乳桿菌酸化活菌數的影響

冷藏過程中發酵乳成品嗜酸乳桿菌活菌數變化如圖2所示。由圖2可以看出，所有添加番茄汁的發酵乳的嗜酸乳桿菌的活菌數顯著高于對照組(P< 0.05)。不僅如此，隨著番茄汁濃度的增加，番茄汁的活菌數越高。在冷藏的過程中，所有樣品發酵乳成品的嗜酸乳桿菌的活菌數均有降低，添加番茄汁組的嗜酸乳桿菌活菌數的降低量顯著低于純牛乳樣品，結果表明，番茄汁有助于嗜酸乳桿菌的生長同時保持其冷藏階段的存活率。

有文獻表明發酵乳中乳酸的積累、活性氧水平、過氧化氫水平和儲藏條件的變化均會影響乳酸菌的存活率[3,4]。對嗜酸乳桿菌的研究結果表明，嗜酸乳桿菌并不具備有效的清除活性氧的機制，Ng等[10]報告嗜酸乳桿菌不具備過氧化氫酶清除培養基中的過氧化氫，因此發酵乳成品中活性氧和過氧化氫水平可能是導致嗜酸乳桿菌菌數死亡的一個非常重要的因素。

Hervert-Hernández等[5]報道葡萄多酚提高了培養基中的抗氧化活性，從而保存了嗜酸乳桿菌的存活率。Li等[7]報道洋蔥汁中含有的抗氧化性酚如槲皮素和山柰酚等物質也可以提高嗜酸乳桿菌在冷藏過程中的存活率。番茄汁具有豐富的抗氧化的化學組分，如維生素C，番茄紅素等，可能是這些物質維持了嗜酸乳桿菌在冷藏階段的存活率。另一方面，番茄汁富含果聚糖，維生素和礦物質，也可能是保持其存活率的重要原因之一。Sharma等[13]報道，一些Mn+依賴性的抗氧化性酶，因此，番茄汁中的抗氧化物質，果糖，和礦物質共同作用刺激嗜酸乳桿菌的生長和冷藏過程中的存活率。圖2中，不同的小寫字母代表兩組相比，P<0.05。下同。

圖2 冷藏過程樣品中嗜酸乳桿菌的活菌數

2.3發酵乳的抗氧化能力

發酵乳的抗氧化能力結果如圖3所示。由圖3可以看出，添加番茄汁的牛乳樣品，樣品的抗氧化活性較牛乳顯著上升，表明番茄汁含有如維生素類和番茄紅素等成分提高了番茄牛乳混合樣品的抗氧化能力。所有的樣品經過嗜酸乳桿菌發酵，發酵乳的抗氧化活性均有不同程度的降低，可能由于抗氧化物質的消耗，同時添加番茄汁的發酵乳成品的抗氧化活性均大于純牛乳樣品(P<0.05)，顯示番茄汁中的抗氧化物質可能在維持嗜酸乳桿菌存活率中起著重要的作用。文獻報道這些抗氧化物質可能作為嗜酸乳桿菌生長代謝的底物[5]。本研究的結果表明，牛乳中添加番茄汁可能是一種有效的刺激嗜酸乳桿菌的生長并保持其存活率的方法。

圖3 樣品的抗氧化能力差異

2.4發酵乳揮發性組分分析

發酵乳樣品的揮發性組分如表1所示。結果顯示，發酵乳中檢測到有23中組分包括4中醇類，5中醛類，5種羧酸類，3種酮類和2種酯類和2中其他物質組分。酸類物質是酸奶感覺酸爽爽口的源泉。結果顯示添加番茄汁的發酵乳中的丙酸、丁酸、已酸、辛酸和癸酸顯著高于純牛乳發酵乳，番茄汁發酵乳的己醛、辛醛和苯甲醛含量低于純牛乳發酵乳，己醇、庚醇、庚酮和十一烷酮含量高于純牛乳發酵乳，呋喃甲醇、丁酸和壬酮則兩者無顯著差異，番茄汁還賦予了番茄汁發酵乳額外的丙酸、甲酸甲酯、乙酸辛酯和檸檬烯。乙醛和二乙酰作為酸奶的主要風味物質，結果表明，番茄汁發酵乳具有比純牛乳發酵乳更高濃度的乙醛和二乙酰含量。因此可以推斷出番茄汁富含的化學成分可以刺激嗜酸乳桿菌的代謝，或作為嗜酸乳桿菌的代謝底物，從而賦予了成品發酵乳更好的風味。

表1 發酵乳樣品的揮發性物質差異

3 結論

本實驗研究了牛乳中添加番茄汁對嗜酸乳桿菌NCFM生長、活菌數和發酵乳風味物質的影響。結果表明，番茄汁可以刺激嗜酸乳桿菌的生長，低質量分數的番茄汁（≤75 g·kg-1）隨著番茄汁質量分數的增加，對刺激嗜酸乳桿菌酸化能力增加，當番茄汁質量分數至75 g·kg-1，嗜酸乳桿菌達到最大的酸化速率。在冷藏的過程中，所有添加番茄汁添加的發酵乳的嗜酸乳桿菌的活菌數顯著高于牛乳(P<0.05)，不僅如此，隨著番茄汁質量分數的增加，番茄汁的活菌數越高。添加番茄汁的牛乳樣品，樣品的抗氧化活性較牛乳顯著上升，所有的樣品經過嗜酸乳桿菌發酵，發酵乳的抗氧化活性均有不同程度的降低，添加番茄汁的發酵乳成品的抗氧化活性均大于純牛乳樣品(P< 0.05)，顯示番茄汁中的抗氧化物質可能在維持嗜酸乳桿菌存活率中起著重要的作用。番茄汁添加的發酵乳比單獨牛乳發酵乳具有更高濃度的風味物質。番茄汁有助于嗜酸乳桿菌的生長同時保持其冷藏階段的存活率，番茄汁提高發酵乳的抗氧化能力，同時提高了發酵乳的風味物質，預示其有較大的工業價值。

[1]KAILASAPATHY K,HARMSTORF L,PHILIPS M.Survival of Lac?tobacillus acidophilus and Bifidobacterium animalis ssp.lactis in stirred fruit yogurts[J]. LWT-Food Science and Technology,2007,41(7): 1317-1322.

[2]SANDERS M E,KLAENHAMMER T R.Invited review:The scien?tific basis of Lactobacillus acidophilus NCFM functionality as a probiotic [J].Journal of Dairy Science,2001,84(2):319-331.

[3]DONKOR O N,HENRIKSSON A,VASILJEVIC T,et al.Effect of acidification on the activity of probiotics in yoghurt during cold storage [J].International Dairy Journal,2006,16(10):1181-1189.

[4]TALWALKAR A,KAILASAPATHY K.Metabolic and biochemical responses of probiotics bacteria in oxygen[J].Journal of Dairy Science, 2003,86(8):2537-2546.

[5]HERVERT-HERNANDEZ D,PINTADO C,ROTGER R,et al. Stimulatory role of grape pomace polyphenols on Lactobacillus acidophi?lus growth[J].International Journal of Food Microbiology,2009,136(1): 119-122.

[6]OLIVEIRA R P S,PEREGO P,OLIVEIRA M N,et al.Effect of in?ulin as a prebiotic to improve growth and counts of a probiotic cock? tail in fermented skim milk[J].LWT-Food Science and Technology, 2011,44(2):520-523.

[7]LI S,MA C,GONG G,et al.The impact of onion juice on milk fer?mentation by Lactobacillus acidophilus[J].LWT-Food Science and Technology,2016,65:543-548.

[8]蘇小華,鮑波,朱少平,等.番茄紅素的功能與穩定性研究進展[J].生物技術進展,2013,3(1):18-21.

[9]LUCEY J A.Cultured dairy products:an overview of their gelation and texture properties[J].International Journal of Dairy Technology, 2004,57(2-3):77-84.

[10]NG E W,YEUNG M,TONG P S.Effects of yogurt starter cultures on the survival of Lactobacillus acidophilus.International Journal of Food Microbiology,2011,145(1):169-175.

[11]NAJGEBAUER-LEJKO D,SADY M,GREGA T,et al.The im?pact of tea supplementation on microflora,pH and antioxidant capaci?ty of yoghurt[J].International Dairy Journal,2011,21(8):568-574.

[12]YANG G,GUAN J,WANG J,et al.Physicochemical and sensory characterization of ginger-juice yogurt during fermentation[J].Food Science and Biotechnology,2012,21(6):1541-1548.

[13]SHARMA A,GAIDAMAKOVA E K,MATROSOVA V Y,et al. Responses of Mn2+speciation in Deinococcus radiodurans and Escherich?ia coli to γ–radiation by advanced paramagnetic resonance methods [J].Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(5):5945-5950.

Impact of tomato juice on milk fermentation byLactobacillus acidophilus

WANG Lei-xi，ZHAI pei，FENG Chong
(Guangdong Food and Drug Vocational College,Guangzhou,510520)

Objective:this study was to investigate the influence of onion juice on the fermentation of milk by Lactobacillus acidophilus NCFM.Methods:Different concentration of tomato juice was added into fresh cow’s milk,and the samples were inoculated with L.acidophi?lus NCFM.One group of samples were monitored automatically during milk acidification for pH using pH analyzer.Another group of sam?ples were removed to 4°C when the pH reached 4.50.The viable L.acidophilus cells,antioxidant capacity and volatile compounds of ferment?ed milk were detected.Results:The tomato juice stimulated the growth of the bacterial strain L.acidophilus.the viable of L.acidophilus,the antioxidant capacity and flavor compounds in tomato-supplemented fermented milk were higher than that of the control sample during cold storage(P<0.05).Furthermore,the more concentration of tomato juice added,the more viable cell counts of L.acidophilus was achieved. Conclusions:The tomato juice was beneficial to enhancing the growth of L.acidophilus,maintaining the viability during cold storage,improv?ing flavour components and antioxidant capacity of fermented milk,demonstrating the potential for industrial applications.

Lactobacillus acidophilus;onion juice;viable cell count;antioxidant capacity;flavor compound

TS252.54

A

1001-2230（2016）09-0024-04

2016-01-13

王烈喜(1981-)，男，講師，研究方向為食品營養與檢測。