功能性低溫鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶工藝研究

◎ 劉 冰，趙寧寧，冉軍艦，周姣姣，路 源

（1.新鄉(xiāng)工程學(xué)院食品工程學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453700；2.河南科技學(xué)院食品學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

隨著生活水平的提升，防患于未然、未病先防成為了人們的追求。在全世界各地區(qū)人群中都有著不同程度的乳糖酶缺乏，而且種族差異較明顯[1]。我國(guó)漢族人群乳糖不耐癥發(fā)生率為75%～95%，少數(shù)民族則為76.0%～95.5%[2]。而對(duì)于奶制品來(lái)說(shuō)，酸奶的風(fēng)味獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較為全面且易被人體吸收[3]。酸奶行業(yè)也在全球得到了迅速成長(zhǎng)，整體消費(fèi)量逐年增長(zhǎng)[4]。酸奶可分為普通酸奶、風(fēng)味酸奶和功能酸奶。風(fēng)味酸奶和功能酸奶的原輔料類別多樣，與現(xiàn)代先進(jìn)的工藝加工技術(shù)相結(jié)合，使得酸奶產(chǎn)品在營(yíng)養(yǎng)豐富全面的同時(shí)，口味更多樣化[5]。國(guó)內(nèi)的一些相關(guān)研究[6]，如錢志偉等[7]、黃麗等[8]、陳紅惠等[9]以及林少華等[10]以玫瑰和銀耳為主料研制出來(lái)的風(fēng)味酸奶具有美容養(yǎng)顏的功效，為酸奶粉的生產(chǎn)提供了新的方法，促進(jìn)了酸奶粉在風(fēng)味功能性酸奶中的應(yīng)用。國(guó)外對(duì)功能性酸奶也是很有研究[11]。

鼠李糖乳桿菌是一種無(wú)毒、無(wú)副作用的益生菌，它可以增加產(chǎn)品中的活菌數(shù)，且它發(fā)酵產(chǎn)生的成品保質(zhì)期較長(zhǎng)。其功能特性主要有調(diào)節(jié)腸道微生物和提高身體免疫力，符合當(dāng)代人們健康養(yǎng)生保健的需求。鼠李糖乳桿菌是近年來(lái)研究和應(yīng)用最為廣泛的益生菌，屬異型發(fā)酵的無(wú)芽孢短桿菌，在顯微鏡下觀察到的鼠李糖乳桿菌常以單鏈狀或成鏈狀存在，具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、改善脂質(zhì)代謝等功能[12-16]。其發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的細(xì)菌素?zé)o毒、無(wú)污染，同時(shí)還可以抑制或殺死食品中的部分腐敗菌和病原菌，使保質(zhì)時(shí)間更長(zhǎng)，是一種天然的食品防腐劑。菊粉中低聚果糖的甜度只有蔗糖的0.3～0.6倍，熱量較低。菊粉是雙歧桿菌的增殖因子，添加菊粉的發(fā)酵乳中的雙歧桿菌是不添加菊粉發(fā)酵乳的8～10倍。菊粉在改善食品質(zhì)構(gòu)性狀、提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及加工性能等方面更具有優(yōu)越性[17]。普通市售酸奶為了達(dá)到適宜的酸度和甜度，都會(huì)添加一定量的蔗糖，不利于高血糖等特殊人群的健康[18]。然而，蔗糖可以用木糖醇及其他糖醇類代替。木糖醇熱量較低，雖然作為天然的甜味劑，具有蔗糖相近的甜度[19]，但具有防齲齒、改善糖尿病等特殊的生理功能[20-21]。

1 材料與方法

1.1 材料

波蘭進(jìn)口純牛奶，淘寶妙亞乳品自營(yíng)店；菊粉，臨沂市羅莊區(qū)呂小雙生鮮商行；木糖醇，河南維潤(rùn)生物科技有限公司；嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌菌種，河南科技學(xué)院新科學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院食品加工實(shí)驗(yàn)室保存；鼠李糖乳桿菌，河南科技學(xué)院食品學(xué)院微生物實(shí)驗(yàn)室保存。

1.2 儀器與設(shè)備

APV2000實(shí)驗(yàn)型高壓均質(zhì)機(jī)，上海順儀科技有限公司；FA1004型電子天平，上海舜宇恒平科技儀器有限公司；DNP-9082型電熱恒溫恒濕培養(yǎng)箱，上海市精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；BCD-271TMBA海爾冰箱，海爾集團(tuán)有限公司；LDZM-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；DZKW-4電子恒溫水浴鍋，北京中興偉業(yè)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 菌種活化

在100 mL純奶中分別接種0.5%的鼠李糖乳桿菌乳桿菌、保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，37 ℃培養(yǎng) 24 h，活化3次，備用。

1.3.2 酸奶生產(chǎn)工藝流程

酸奶生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 攪拌型酸奶生產(chǎn)工藝流程圖

1.3.3 單因素試驗(yàn)

（1）不同菊粉添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。固定木糖醇添加量為6%，發(fā)酵溫度為42 ℃，發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為7 h，發(fā)酵劑添加量為0.5%，本試驗(yàn)分別添加1%、2%、3%、4%和5%的菊粉，進(jìn)行均質(zhì)、發(fā)酵等步驟，待成品出來(lái)后，按照感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)酸奶進(jìn)行感官評(píng)定，從而得到最佳的菊粉添加量。

（2）不同木糖醇添加量對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。固定菊粉添加量為2%，發(fā)酵溫度為42 ℃，發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為7 h，發(fā)酵劑添加量為0.5%，本試驗(yàn)分別添加5%、6%、7%、8%和9%的木糖醇，進(jìn)行均質(zhì)、發(fā)酵等步驟，待成品出來(lái)后，按照感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)酸奶進(jìn)行感官評(píng)定，從而得到最佳的木糖醇添加量。

（3）不同發(fā)酵溫度對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。固定菊粉添加量為2%，木糖醇添加量為6%，發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)為7 h，發(fā)酵劑添加量為0.5%，本試驗(yàn)分別考察發(fā)酵溫度為37 ℃、40 ℃、41 ℃、42 ℃和43 ℃時(shí)，其對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響，從而得到最適的發(fā)酵溫度。

（4）不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響。固定菊粉添加量為2%，木糖醇添加量為6%，發(fā)酵溫度為42 ℃，發(fā)酵劑添加量為0.5%，本試驗(yàn)分別考察4 h、5 h、6 h、7 h和8 h的發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶感官評(píng)分的影響，從而得到最適的發(fā)酵時(shí)間。

1.3.4 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)影響酸奶發(fā)酵的4個(gè)主要因素，即菊粉添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵溫度以及發(fā)酵時(shí)間進(jìn)行正交優(yōu)化，采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)感官評(píng)分選出最佳組合，試驗(yàn)因子水平表如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.3.5 感官評(píng)定

感官評(píng)定表如表2所示。

表2 感官評(píng)定表

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS Statistics 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，每組試驗(yàn)平行測(cè)定3次，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo) 準(zhǔn)差表示，P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同菊粉添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

由圖2可知，當(dāng)菊粉添加量低于2%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分隨著菊粉添加量的增加而升高。當(dāng)菊粉添加量為2%時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分最高，為91分，隨著菊粉添加量的繼續(xù)增加，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)。當(dāng)菊粉添加量為4%、5%時(shí)，酸奶口感偏苦，菊粉味道較重，感官評(píng)分較低，影響酸奶整體口感，而菊粉添加量為1%、2%和3%時(shí)，酸奶口感適中，菊粉味道較輕，感官評(píng)分?jǐn)?shù)較高。

圖2 不同菊粉添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.1.2 不同木糖醇添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

由圖3可知，當(dāng)木糖醇添加量低于7%時(shí)，感官評(píng)分會(huì)隨用量的增加而增大。當(dāng)木糖醇的添加量達(dá)到7%時(shí)，感官評(píng)分最高，為91分，隨著木糖醇添加量的繼續(xù)增加，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)。木糖醇添加量為5%、6%時(shí)，酸奶口感偏酸，酸味后感較重，感官評(píng)分較低，影響酸奶整體口感，而木糖醇添加量為7%、8%和9%時(shí)，酸奶口感適中，酸味較輕，感官評(píng)分?jǐn)?shù)較高。由圖3可知，木糖醇添加量為6%、7%和8%時(shí)，分?jǐn)?shù)較高，且由于木糖醇每天攝入量不能過(guò)多，上限是50 g，所以選擇6%、7%和8%是較為適合的木糖醇添加量。

圖3 不同木糖醇添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.1.3 不同發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

由圖4可知，當(dāng)發(fā)酵溫度低于42 ℃時(shí)，感官評(píng)分會(huì)隨溫度的增加而升高。當(dāng)發(fā)酵溫度為42 ℃時(shí)，感官評(píng)分最高，為90分，隨著溫度的升高，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)。發(fā)酵溫度為37 ℃和40 ℃時(shí)，酸奶口感偏酸，感官評(píng)分較低，發(fā)酵溫度為41 ℃、42 ℃和43 ℃時(shí)，酸奶口感適中，酸甜可口，感官評(píng)分分?jǐn)?shù)較高。

圖4 不同發(fā)酵溫度對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.1.4 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響

由圖5可知，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間低于7 h時(shí)，產(chǎn)品感官評(píng)分隨著發(fā)酵時(shí)間的增加而升高。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為7 h時(shí)，感官評(píng)分最高，為90分，隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)。當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為4 h、5 h時(shí)，酸奶口感偏酸，影響酸奶整體口感，感官評(píng)分較低，而發(fā)酵時(shí)間為6 h、7 h和8 h時(shí)，酸奶口感適中，感官評(píng)分?jǐn)?shù)較高。

圖5 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響圖

2.2 正交試驗(yàn)

鼠李糖發(fā)酵乳正交試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 酸奶生產(chǎn)工藝參數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果表

由表3可知，發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵乳感官評(píng)定影響最大，發(fā)酵時(shí)間影響最小。在發(fā)酵時(shí)間相同得分的情況下，為了節(jié)約成本，正交試驗(yàn)得到的最佳組合為A3B2C3D1，即菊粉添加量3%、木糖醇添加量7%、發(fā)酵溫度43 ℃、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)6 h的組合對(duì)于產(chǎn)品感官評(píng)定結(jié)果最佳。在此工藝條件下重復(fù)進(jìn)行5次試驗(yàn)，感官評(píng)分為（94.41±0.25）分，標(biāo)準(zhǔn)誤差較小，說(shuō)明該組合為最佳工藝條件。由表4可知，菊粉添加量、木糖醇添加量和發(fā)酵溫度對(duì)鼠李糖發(fā)酵酸奶感官評(píng)定有顯著性影響，發(fā)酵時(shí)間對(duì)鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶的品質(zhì)沒(méi)有顯著性影響。

表4 鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶的正交試驗(yàn)方差分析表

2.3 鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶的產(chǎn)品指標(biāo)測(cè)定

功能性鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶的理化指標(biāo)測(cè)定結(jié)果如表5所示，結(jié)果顯示該方法發(fā)酵的酸奶酸甜適中，美味可口，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家發(fā)酵乳標(biāo)準(zhǔn) GB 19302—2010。

表5 鼠李糖乳桿菌發(fā)酵乳各指標(biāo)測(cè)定結(jié)果表

3 結(jié)論

功能性低溫鼠李糖乳桿菌發(fā)酵酸奶的產(chǎn)品工藝條件為菊粉添加量3%、木糖醇添加量7%、發(fā)酵溫度43 ℃、發(fā)酵時(shí)間6 h，產(chǎn)品感官評(píng)定得分為94.41分，理化指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。隨著人們生活水平的提高，保健食品受到消費(fèi)者的青睞，而鼠李糖乳桿菌功能酸奶集牛奶與菊粉的保健功能于一體，具有很好的食用價(jià)值。