凝固型綿羊奶酸奶的發酵特性及活菌數變化

楊續金，侯燕軍，呼斯樂，韓蘇都畢力格，高愛武,

（1.內蒙古農業大學食品科學與工程學院，內蒙古 呼和浩特 010018；2.內蒙古樂科生物技術有限公司，內蒙古 呼和浩特 010020）

羊奶具有比牛奶更高的營養價值，被譽為“奶中之王”[1]。我國羊奶的消費僅占整個乳制品的4%左右，我國歷史上沒有專門的乳用綿羊品種，國內羊奶主要是山羊奶，綿羊奶制品很少[2]。綿羊奶中干物質、蛋白、脂肪含量遠高于山羊奶和牛奶，其含量分別為18%～25%、5%～7%、6%～9%。此外，其鈣、磷、VC、VB族元素及乳鐵蛋白含量都顯著高于山羊奶和牛奶[3-5]。與山羊奶不同，綿羊奶屬于酪蛋白型奶，酪蛋白質量分數為4.2%，而山羊奶和牛奶的酪蛋白質量分數分別為2.4%和2.6%。這種特質的奶加工干酪會有更高的得率，與牛奶、山羊奶制成的酸奶相比，具有更好的感官特性、更高的黏度和更低的易脫水性[6-7]。

酸奶發酵特性主要體現在理化性質（酸度、持水性）、質構、味覺、揮發性風味成分及感官品質的變化。高微娟[8]和解冰心[9]等在傳統酸奶發酵劑基礎上添加一定量的干酪乳桿菌生產羊奶酸奶時，酸奶的滴定酸度、黏度和持水性均有一定提高。經典的酸奶為了縮短酸化時間通常采用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌共同發酵，這樣可以獲得更好的發酵效果。近年來益生菌菌株開始用于酸奶的生產，以增加產品的功能價值。干酪乳桿菌作為益生菌的一種，能夠耐受有機體的防御機制，包括口腔中的酶、胃液中低pH值和膽囊分泌的膽汁酸等，進入人體后可以在腸道內大量存活，起到調節腸道菌群平衡、促進人體消化吸收、緩解乳糖不耐癥、抗過敏、增強人體免疫等益生保健作用[10-12]。干酪乳桿菌能夠抑制和殺死食品中的許多腐敗菌及致病菌，并且不影響食物性狀，甚至能夠改善食品特性，對食品儲藏過程中的防腐保鮮也起到積極作用[13-14]。關于凝固型綿羊奶酸奶的研究鮮見報道，本實驗對綿羊奶采用95 ℃/5 min熱處理，按照凝固型酸奶的加工工藝，研究用嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌共同發酵和添加益生菌Lactobacillus paracasei subsp. paracasei Zhang（后文用干酪-張表示該菌）酸奶的發酵特性，以及4 ℃下貯存21 d活菌數的變化，以期為凝固型綿羊奶酸奶的產業化生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

綿羊奶：東弗里生奶綿羊頭胎產羔后35 d人工擠的奶（內蒙古樂科生物技術有限公司，托克托縣古城鎮），快速冷卻備用，實驗時測溫4.6 ℃。綿羊奶的理化指標（平均值±標準誤差）為：pH 6.62±0.02，干物質（19.04±0.03）%，總蛋白（5.65±0.05）%，乳脂肪（6.64±0.05）%，乳糖（4.83±0.05）%，總乳清蛋白（0.88±0.05）%。

牛奶：內蒙古農業大學校內神牛乳品廠提供，實驗時測溫4.2 ℃。牛奶的理化指標（平均值±標準誤差）為：pH 6.78±0.02，干物質（13.15±0.03）%，總蛋白（3.06±0.05）%，乳脂肪（4.28±0.05）%，乳糖（4.66±0.05）%，總乳清蛋白（0.62±0.05）%。

嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌 丹麥科漢森（中國）有限公司；干酪-張 內蒙古農業大學乳品生物技術與工程教育部重點實驗室。

1.2 儀器與設備

ST 3100 pH計 奧豪斯儀器（常州）有限公司；DNP-9272恒溫培養箱 寧波東南儀器有限公司；RSH高壓均質機 上海申鹿均質機有限公司；AnkeTGL-16B離心機 上海安亭科學儀器廠；SX-500 TOMY高壓 滅菌鍋 日本Kaqoshima Seisakusyo公司；TA.XT.Plus質構儀 英國Sable Micro System公司；SA402B電子舌 日本Insent公司；電熱恒溫水浴鍋、夾層加熱水槽 上海安亭科學儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 酸奶制備

在3 個不銹鋼桶中分別加入等量的綿羊奶和牛奶（2 個桶放綿羊奶），按奶的6%（質量分數，下同）分別加入蔗糖后，于水浴鍋中攪拌升溫到60 ℃，20 MPa（低壓5 MPa、高壓15 MPa）下均質化處理。均質后，在水浴鍋中分別進行90～95 ℃、5 min殺菌。殺菌結束，用冰水快速將溫度降到42 ℃后進行接種。接種后裝入100 mL帶蓋的杯子中送到發酵室（42±0.5）℃下進行發酵。以pH值到達4.60±0.03為發酵終止點，然后快速冷卻到4 ℃后將酸奶放入（4±2）℃的冷藏柜貯存。

實驗組和對照組分別用YSM、JDM和JDN表示。YSM為添加益生菌干酪-張發酵的凝固型綿羊奶酸奶；JDM為嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌共同發酵的經典凝固型綿羊奶酸奶；JDN為嗜熱鏈球菌與保加利亞乳桿菌共同發酵的經典凝固型牛奶酸奶。各組配方見表1。

表1 實驗配方明細Table 1 Formulation of set yogurts made from sheep milk and cow milk%

1.3.2 pH值的測定

按照GB 5009.239—2016《食品酸度的測定》[15]，用ST3100 pH計在發酵過程每隔30 min測定一次pH值，貯存期間每隔3 d測定一次pH值，每次測3 個平行組樣，結果取平均值。

1.3.3 酸度測定

按照GB 5009.239—2016[15]測定發酵過程酸度的變化，在發酵過程每隔30 min測定一次滴定酸度，貯存期間每隔3 d測定一次滴定酸度，每次測3 個平行組樣，結果取平均值。

1.3.4 持水性測定

稱取10～15 g、4 ℃貯存24 h的酸奶樣放入刻度離心管中，4 000 r/min 離心20 min后，靜置1 min后讀數[16-18]。 每個樣品測定3 個平行樣，結果取其算術平均值。酸奶持水性的計算公式如下：

1.3.5 酸奶質構儀測定

選用直徑為45 mm的圓柱型擠壓檢測探頭，測定條件：測前速率、測試速率10 mm/min，測后速率20 mm/min，測試距離30 mm，感應力Auto-4.0 g。樣品為4 ℃貯存24 h的酸奶，每個樣品重復測定3 次，結果取平均值[19-20]。

1.3.6 酸奶的電子舌測試

傳感器和電極在測試前活化24 h，其中甜味電極單獨活化。測試分3 次進行，分別為貯存第1、11天和第21天的酸奶，每次每個樣品分別取30 mL的平行樣測試3 次，取平均值[21-22]。最后結果為這3 次測試結果的平均值，用雷達圖對最后結果進行分析。

1.3.7 酸奶感官評定

選10 名學習過感官評定課程的食品專業本科同學組成評定小組（男女各5 名），參照GB 19302—2010《發酵乳》[23]的感官評價標準，從凝乳情況、色澤、組織狀態、氣味、滋味和口感等方面對酸奶的感官質量進行打分，滿分100，評分標準見表2。評分分3 次進行，分別為（4±2）℃貯存第1天、第11天和第21天的酸奶，結果取3 次的平均值，并用雷達圖進行分析。

表2 酸奶感官評定標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of yogurt samples

1.3.8 活菌數測定

按照GB 4789.35—2016《食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》[24]乳酸菌總數計數方法進行測定。貯存期間每隔 5 d測定一次。

1.4 數據處理

2 結果與分析

2.1 發酵過程pH值變化

由圖1可知，YSM、JDM、JDN發酵過程pH值有相同的變化規律，在發酵的前2.5 h pH值下降非常緩慢，之后pH值迅速下降（綿羊奶組從第3小時開始pH值迅速下降，是由于其乳成分中蛋白質含量高對pH值變化緩沖能力強），在凝乳前0.5 h pH值下降變緩直到凝乳。這與乳酸菌在發酵過程的生長特性相關，前期加入的發酵劑處于遲滯期，pH值下降緩慢；2 h后開始對數生長期，快速繁殖，導致pH值迅速下降；隨著酸度積累發酵劑的生長繁殖受到抑制，pH值下降變緩[25-27]。JDN到達發酵終點的時間為4.5 h，YSM、JDM為5 h。綿羊奶酸奶比牛奶酸奶到達發酵終點的時間多0.5 h，這與綿羊奶干物質含量高對pH值變化有較強的緩沖能力有關。

圖1 發酵過程pH值變化Fig. 1 Evolution of pH during yogurt fermentation

2.2 發酵過程滴定酸度變化

由圖2可知，綿羊奶的起始滴定酸度比牛奶更高，這與Park等[4]的報道一致。在發酵過程中YSM、JDM、JDN滴定酸度變化規律相同，即前2.5 h上升緩慢，之后迅速上升。JDN在4.5 h到達發酵終點pH 4.60±0.03，此時滴定酸度為67.3 °T，4.5 h時YSM、JDM尚未到達發酵終點，但滴定酸度分別為68.8 °T和68.5 °T，由此可知，綿羊奶對pH值變化的緩沖能力比牛奶更強。另外，結合 圖1、2可知，添加益生菌干酪-張發酵的YSM，與JDM在pH值和滴定酸度的變化上沒有明顯差異，說明益生菌干酪-張可以與嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌搭配，共同用于綿羊奶酸奶的發酵。

圖2 發酵過程滴定酸度變化Fig. 2 Evolution of titratable acidity during yogurt fermentation

2.3 酸奶持水特性

由圖3可知，綿羊奶酸奶比牛奶酸奶有更高的持水特性，這與文獻報道一致[28-29]。本實驗通過持水性測定結果顯示，綿羊奶酸奶比牛奶酸奶高38.6%。

圖3 酸奶的持水特性Fig. 3 Water-holding capacity of yogurts

2.4 酸奶質構特性

由表3可知，綿羊奶酸奶和牛奶酸奶在硬度、稠度、黏聚性和黏性指數方面有顯著差異，綿羊奶酸奶具有更高的硬度和稠度，黏聚性和黏性指數也顯著高于牛奶酸奶。添加益生菌干酪-張的YSM與JDM在這些方面差異不明顯，說明影響酸奶硬度、稠度、黏聚性和黏性指數主要因素為奶的種類，益生菌干酪-張的添加對這些指標的影響很小。

表3 酸奶的質構特性Table 3 Texture properties of yogurts

2.5 酸奶貯存期間pH值變化

由圖4可知，4 ℃下0～24 d貯存期間不同酸奶的pH值逐漸下降，牛奶酸奶比綿羊奶酸奶pH值下降更為明顯，貯存24 d后pH值由開始時的pH 4.6下降到pH 4.16，而綿羊奶酸奶只下降到pH 4.37。添加益生菌干酪-張的YSM與JDM酸奶pH值下降無明顯差異。從圖4也說明在4 ℃貯存期間奶的種類對pH值的變化有較大影響。

圖4 貯存期間酸奶的pH值變化Fig. 4 Evolution of pH during yogurt storage

2.6 酸奶的電子舌結果評價

電子舌能夠反映不同酸奶味道方面的差異，是評價酸奶味覺很好的選擇[30]。如圖5所示，利用電子舌對YSM、JDM、JDN酸奶的酸、甜、苦、咸、澀、鮮及豐富性7 個指標進行了測定。其中添加益生菌干酪-張的YSM豐富性味感值最大（28.1），其次為JDM（26.8），二者相差不明顯。與兩種綿羊奶酸奶相比，JDN在豐富性味感值方面相對較小（16.7），這方面的差異與綿羊奶中的蛋白質、脂肪、乳糖、維生素、鈣磷等礦物質都比牛奶中的高有關[31-33]。另外，JDN比兩種綿羊奶酸奶在酸感值方面高，JDN為24.5，兩種綿羊奶酸奶都約為20.3，與2.5節貯存中期、后期測得牛奶酸奶pH值低于綿羊奶酸奶具有一致性。在咸、鮮感值方面，2 種綿羊奶酸奶略高于牛奶酸奶，這與礦物質含量綿羊奶高于牛奶也具有一致性。其他味感值方面3 種酸奶無明顯差異。

圖5 酸奶的電子舌評價雷達圖Fig. 5 Radar chart of electronic tongue evaluation of yogurts

2.7 酸奶的感官評分

從表4和圖6可知，評定小組對綿羊奶酸奶的綜合評分高于牛奶酸奶，綜合得分排序為YSM＞JDM＞JDN。綿羊奶酸奶與牛奶酸奶的得分差異較為明顯，差異性主要體現在滋味、組織狀態和喜愛程度3 個方面，在色澤和氣味方面綿羊奶酸奶和牛奶酸奶差異不明顯。YSM與JDM無明顯差異，表明益生菌干酪-張可以作為發酵劑之一與經典的酸奶發酵劑嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌搭配用于凝固型綿羊奶酸奶的制作，以增加其功能價值。

圖6 酸奶的感官評分雷達圖Fig. 6 Radar chart of sensory evaluation of yogurtS

表4 酸奶的感官評分結果（滿分100 分）Table 4 Sensory evaluation scores of yogurts

2.8 酸奶貯存期間的活菌數

由表5可知，YSM在4 ℃、21 d貯存期間具有較高的活菌數，明顯高于JDM和JDN。在貯存第21天時YSM活菌數比JDM多1 個數量級，比JDN多2 個數量級。說明添加益生菌干酪-張對于綿羊奶酸奶4 ℃貯存期間活菌數的維持有較好作用。結合2.5節貯藏期間酸奶pH值的變化，JDN酸奶貯藏后期活菌數明顯減少可能與其pH值下降較大有一定關系。

表5 酸奶貯存期間活菌數Table 5 Evolution of viable bacterial counts in yogurts during storage （lg（CFU/g））

3 結 論

通過對凝固型綿羊奶與牛奶酸奶發酵特性和貯存期特性的研究，結果表明：綿羊奶初始滴定酸度高于牛奶，達到發酵終點時也明顯高于牛奶；且在發酵過程中綿羊奶與牛奶有相同的pH值變化規律，即前2.5 h下降非常緩慢，之后迅速下降，在凝乳前0.5 h下降變緩直到凝乳結束，牛奶比綿羊奶提前0.5 h達到發酵終點；綿羊奶的硬度、稠度、黏聚性和黏性指數顯著高于牛奶，奶的種類為影響酸奶質構特性的主要因素，益生菌干酪-張的影響較小；在4 ℃貯存0～24 d期間，酸奶的pH值都在逐漸下降，牛奶酸奶比綿羊奶酸奶下降更大；綿羊奶酸奶豐富性味感值明顯高于牛奶酸奶，酸感值則低于牛奶酸奶，而甜、苦、咸、澀、鮮感值差異不明顯；感官評價方面綿羊奶酸奶綜合評分高于牛奶酸奶，主要體現在滋味、組織狀態和喜愛程度上；在4 ℃、21 d貯存期間酸奶的活菌數都在逐漸降低，添加益生菌干酪-張的綿羊奶酸奶的活菌數最多，第21天時活菌數分別是普通綿羊奶酸奶和牛奶酸奶的10 倍和100 倍以上，干酪-張對于綿羊奶酸奶4 ℃貯存期間活菌數的維持有較好作用，可以作為發酵劑之一與經典的酸奶發酵劑嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌搭配用于凝固型綿羊奶酸奶的制作。