低溫保藏對維持益生菌酸奶品質作用的研究進展

文 / 洪 川 張 昊 郭慧媛 任發政

（中國農業大學教育部-北京市共建功能乳品重點實驗室）

1 前言

益生菌（probiotics）是指通過攝取適當的量，對食用者的身體健康能發揮有效作用的活性微生物[1]。其已被證實或有初步證據顯示的生理功能主要包括：改善制品的風味，提高制品營養價值；治療腸道功能紊亂，維持腸道菌群平衡；抗腫瘤和免疫作用；降低膽固醇，維護心血管健康；控制體重；延緩衰老等[2～3]。

益生菌酸奶作為功能性乳制品的代表，是世界公認的兼具營養與健康功效的佳品，近年來不僅一直是國內各大乳品企業重要的主導產品，也持續受到廣大消費者群體的熱捧。數據顯示，2007 年我國人均消費益生菌酸奶 3.97 kg，比 2006年增加了0.25 kg，同比增長 6.72%[4]。2010年，亞太地區即飲型益生菌酸奶零售額同比增長4%，勺食型益生菌酸奶增長9%；與此同時，中國發酵乳及乳酸菌飲料銷售額已突破300 億元人民幣[5]。可見，益生菌酸奶的市場前景十分廣闊。

目前，國內外乳品企業均以0～6 ℃作為益生菌酸奶貨架期儲藏的標準溫度[6]。進一步明確低溫貯藏對維持益生菌酸奶品質的作用，對市場規范的細化、消費者的購買選擇和商家的成本控制均具有重要的指導意義。

2 益生菌酸奶及其品質特征

益生菌酸奶是用鮮奶（或奶粉）和白砂糖為主要原料，加入經特殊篩選的益生菌發酵劑，在適宜溫度（一般為40 ℃左右）下發酵制成的乳制品[4]，其成品的生產需經過均質、殺菌、發酵、后熟及儲藏等制作工藝[6]，其中一個重要變化是原料乳中的乳糖被分解為葡萄糖和半乳糖，進而轉化為乳酸。益生菌酸奶的發酵是一個乳成分物質不斷被益生菌分解，而易于人體消化吸收，同時益生菌數量也因為乳發酵環境適合其生長而大量增加，從而提升營養價值和功能性的過程。

益生菌酸奶作為乳制品中的一種，反映其產品品質與質量的基本因素包括感官指標（色澤、組織狀態、滋味與氣味等），理化指標（蛋白質、脂肪、乳固體等物質含量、比重、酸度等）和安全性指標（原料標準、食品添加劑指標、大腸桿菌數、細菌總數、抗生素含量、農藥獸藥殘留）等[7]；而根據益生菌酸奶本身的特殊性，決定其產品檔次、營養價值、功能價值和消費者嗜好程度的品質特征主要體現在益生菌數量[主要是發酵劑中的乳酸菌，多以菌落形成單位（CFU）計]、質地、酸度、 粘度和香氣等方面。

3 低溫保藏對維持益生菌酸奶品質的作用

將食品的溫度降低到指定水平的貯藏稱為食品的低溫保藏或冷藏，一般分為冷卻冷藏和凍結冷藏兩類。低溫保藏的目的是為了使食品的新鮮度或活力得到最大的保持，延長食品的保藏期限[8]。

益生菌酸奶不同于其它普通乳品的最突出特點就是含有大量的活性益生菌，其在保藏過程中的生長、生理代謝行為對益生菌酸奶的品質和消費價值的變化有直接影響，這種變化在很大程度上與保藏溫度緊密相關。

益生菌酸奶在終止發酵之后需經過冷卻加工，以迅速而有效地抑制益生菌酸奶中乳酸菌的生長，使益生菌酸奶的品質特征達到所設定的要求（主要是促進香味物質的產生，改善益生菌酸奶的硬度等），一般在12～14 h內完成，這段時間被稱為益生菌酸奶的后熟期。后熟期的保藏溫度一般控制在2～7 ℃。從后熟階段一直到益生菌酸奶過期，低溫保藏一直扮演著重要的“護航”角色。

3.1 低溫保藏對益生菌酸奶中菌相的影響

益生菌酸奶的發酵劑通常是乳酸菌（應用最為廣泛和成熟的菌株是保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌），它們承載著益生菌酸奶最核心的益生作用，如對人體腸道菌群的調節作用。因此，益生菌酸奶中乳酸菌數量的多少直接影響到其保健功能的強弱。國家標準規定，每毫升酸牛奶中的乳酸菌活菌數需大于106CFU[6]。孫健等對普通益生菌酸奶的研究表明，儲藏溫度的差異對于益生菌酸奶中的乳酸菌活菌總數存在顯著影響：在4 ℃條件下存放 29 天，酸奶中乳酸菌活菌數可以一直維持在108CFU/mL以上。而隨著溫度的上升，乳酸菌數量下降速度急劇增加，室溫下放置7 天活菌數就低于國家標準，2 周后就檢測不到活菌[6]。白鳳翎綜合檢測了益生菌酸奶貯藏過程中乳酸菌和雜菌的數量變化后指出，貯藏溫度是影響凝固型益生菌酸奶微生物菌相演變的主要因素，并發現在0～5 ℃條件下貯藏時，乳酸菌在30 天內數量可保持較高的水平，第17 天后雜菌增殖才出現明顯增加，在3 周內酸奶未變質[9]。高微娟等對酸羊奶的研究表明，嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌數在低溫環境中也會出現下降，在4 ℃以下的溫度中下降速率要慢一些，有3～4 天的保持期[10]。Kim等人對冷凍益生菌酸奶的研究顯示，-18～-12 ℃冷凍5 個月后，活乳酸菌數量仍能保持1/5；-20 ℃保存時，細菌數下降速度很慢，7 周內下降10%，且不同的菌種抗凍能力不同，兩歧雙歧桿菌強于嗜酸乳桿菌[11]。這說明進一步降低保藏溫度可以更好地延長益生菌酸奶的保質期，但會提高保藏成本，也不符合我國普通銷售商戶的實際情況。

因此，低溫貯藏對維持益生菌酸奶中益生菌活菌數，抑制雜菌繁殖有重要意義。高微娟認為，4 ℃左右的保存期限為2 周[10]，但若考慮到發揮最大保健功能，建議在低溫保存前3 天內飲用。

3.2 低溫保藏對益生菌酸奶后酸化過程和酸度的影響

益生菌酸奶的酸味具有嗜好性，酸度與產品的風味和質量變化息息相關，是評價消費者對普通益生菌酸奶接受程度的一項重要指標。高酸度的產品在我國特別是東北地區很難被接受[12]。所以，研究保藏條件中對益生菌酸奶的酸度和pH值的影響是十分必要的。

Seo等人對4 ℃儲存的益生菌酸奶進行了pH值和滴定酸度的持續測定，發現貯存20 天內滴定酸度上升，pH值由4.21降到了3.94[13]。孫健等研究發現，益生菌酸奶在4 ℃儲藏29 天，15 ℃儲藏7 天，均可以維持較好的pH值（4.00～4.25）；在15 ℃下儲存14～29 天，益生菌酸奶的pH值迅速下降，酸度過高，口感下降；在25 ℃和37 ℃溫度條件下存放，隨著儲存時間的延長，pH值會迅速下降，7 天內降低到3.75左右，已很不適合飲用[6]。上述結果表明，益生菌酸奶在貯藏過程中酸度會持續增加，這稱為益生菌酸奶的后酸化現象[14]。低溫保藏的益生菌酸奶相對于常溫條件保存的益生菌酸奶，后酸化過程可以得到顯著抑制。

后酸化主要是由于乳酸菌的后發酵作用引起的。益生菌酸奶中的乳糖經乳酸菌體內的β-半乳糖苷酶作用分解產生乳酸，提高了益生菌酸奶酸度，影響了益生菌酸奶的口感和質量。對于低溫冷藏抑制后酸化的原因，郭清泉認為，β-半乳糖苷酶對低溫較敏感，5 ℃左右β-半乳糖苷酶的活性較低，只能利用很少的乳糖代謝產生乳酸。但β-半乳糖苷酶的活性損失較少，一旦溫度上升到適宜溫度，其活性又能恢復[14]。林召豐等的研究顯示，乳酸對不同乳酸菌發酵的益生菌酸奶在冷藏過程中的 β-半乳糖苷酶活力抑制程度不同，這使不同乳酸菌發酵的益生菌酸奶在冷藏過程中的β-半乳糖苷酶活性大小不同，并且下降幅度也存在差異，直接體現在各類酸奶在酸度的變化上[15]。因此，4 ℃低溫保藏有利于保持益生菌酸奶的酸度和良好的風味。

3.3 低溫保藏對益生菌酸奶粘度的影響

益生菌酸奶的感官品質明顯區別于普通牛奶的一點在于粘稠細膩，近來“老酸奶”的流行也與其粘稠的“質感”密切相關。其機理是益生菌酸奶在發酵過程中產生的乳酸，使牛奶中的酪蛋白在磷酸鈣的作用下聚集成均勻的水合蛋白網絡，形成狀態均一的粘稠狀乳。此過程儲藏溫度的影響較為關鍵[6]，粘度也是衡量酸乳品質的一項重要指標[16]。

李靜等發現，不同溫度下發酵的益生菌酸奶在冷藏初期粘度都有一個恢復上升的過程，而后均會出現粘度降低的現象[17]。孫健等的實驗結果也顯示，在4 ℃和15 ℃儲藏條件下存放的益生菌酸奶，在存放4 天時粘度會有一個顯著的升高，后逐漸降低，在15 ℃存放第21 天時益生菌酸奶已經變質，而在25 ℃以上條件下存放的益生菌酸奶粘度變化較小，甚至出現粘度下降，并且在1 周內發生嚴重變質，外觀呈絮狀[6]。

現在的觀點認為，低溫儲存環境可促使益生菌酸奶由于加工過程而分離的凝乳微粒重新凝聚到網狀結構中，加上變性的乳清蛋白膨潤，而使得保水率上升，粘度得到暫時提高[6]。而后期由于乳酸菌蛋白酶的繼續作用，導致蛋白質亞膠體分子團改變，親合鏈接作用減弱，進而引起益生菌酸奶膠體的剛性降低和蛋白質網絡松散，最終導致酸乳粘度降低[11]。低溫環境可以抑制蛋白酶的催化作用，延緩粘度下降。因此，短期內的低溫保藏有助于保持甚至改善益生菌酸奶的粘度口感。

3.4 低溫保藏對益生菌酸奶其它品質特征的影響

傳統的益生菌酸奶制品中，乙醛、雙乙酰及一些揮發性酸是構成香氣的主體部分[17]；雙乙酰被認為是構成益生菌酸奶典型風味的重要化合物[17]。李靜和林召豐等的研究結果都顯示，冷藏過程中雙乙酰含量變化和益生菌酸奶粘度變化類似，先短暫上升后持續下降，并且降低貯藏溫度可以抑制雙乙酰的減少，保持益生菌酸奶良好風味[17～18]。其原因可能是低溫對雙乙酰揮發或相關酶作用的抑制。

另外，M Renan等發現攪拌型益生菌酸奶的比重、乳膠強度、乳清析出程度等品質特征與攪拌后24 h內的貯存溫度直接相關，4 ℃下的變化程度顯著小于室溫條件[18]。由此可見，低溫保藏對維持益生菌酸奶其它品質特征有明顯作用。

4 總結

低溫保藏對益生菌酸奶制品的品質保持確實有著十分重要的作用。綜合上述討論，筆者認為，4 ℃保藏1 周之內的益生菌酸奶具有最優的消費價值，若站在補充活性益生菌的角度考慮越早飲用越好，若想得到最佳的風味可以在保存3～4 天后飲用。

[1]張丹鳳，馬君剛，張靜.益生菌乳制品及其發展趨勢.新疆畜牧業，2008（5）：16-17.

[2]Gaggia F，Mattarelli P，Biavati B.Probiotics and prebiotics in animal feeding for safe food production.Int J Food Microbiol，2010（141）：S15-S28.

[3]Granato D，Branco G F，Cruz A G，et al.Probiotic dairy products as functional foods.Compr Rev Food Sci F，2010，9（5）：455-470.

[4]陳靜，翁心剛，陳紅麗.低溫發酵乳制品的冷鏈技術標準構建研究.物流技術，2010（9）：99-101.

[5]第六屆乳酸菌與健康國際研討會暨2011年CIFST乳酸菌分會年會在杭州召開.食品與發酵科技，2011（4）：72.

[6]孫健，陳靜，翁心剛.酸奶的儲存溫度對產品品質的影響.食品工業科技，2010（12）：140-141.

[7]李勇，董翠芳.酸奶生產過程中的關鍵控制點及影響酸奶品質的因素.管理科學，2008（3）：30-34.

[8]隋繼學.制冷與食品保藏技術.北京：中國農業大學出版社，2005.

[9]白鳳翎.凝固型酸奶在貯藏過程中的微生物菌相演變研究.食品研究與開發，2005（4）：8-10.

[10]高微娟，張富新，陳偉.貯藏溫度對酸羊奶品質的影響.農產品加工（學刊），2011（1）：18-20.

[11]Kim S H，Lim C H，Lee C，et al.Optimization of growth and storage conditions for lactic acid bacteria in yogurt and frozen yogurt.J Korean Soc Appl Bi，2009，52（1）：76-79.

[12]葉向庫，劉漢勛，賀紅軍.常溫下市售酸奶乳酸菌數和pH值的變化研究.食品科技，2005（11）：59-61.

[13]Seo M H，Lee S Y，Chang Y H，et al.Physicochemical, microbial, and sensory properties of yogurt supplemented with nanopowdered chitosan during storage.J Dairy Sci，2009，92（12）：5907-5916.

[14]郭清泉，張蘭威，王艷梅.酸奶發酵機理及后發酵控制措施.中國乳品工業，2001（2）：17-19.

[15]林召豐，王子龍，王志耕.酸奶冷藏過程的酸度變化與發酵菌2 種酶活性的關系研究.現代農業科技，2009（5）：212-213.

[16]李靜，任發政，李曉鵬，等.低溫發酵乳品質特性研究.中國奶牛，2011（18）：50-54.

[17]林召豐，王子龍，王志耕.酸奶在冷藏過程中酸度、粘度和雙乙酰的變化和關系研究.包裝與食品機械，2009（3）：22-24，54.

[18]Renan M，Guyomarc'h F，Arnoult-Delest V，et al.Rheological properties of stirred yoghurt as affected by gel pH on stirring, storage temperature and pH changes after stirring.Int Dairy J，2009，19（3）：142-148.