干酪乳桿菌發(fā)酵酸乳生產(chǎn)工藝優(yōu)化

張杰，郗宏波，蘇賀靖，王艷萍

（天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津 300457）

乳酸菌作為定居腸道中的有益菌群，具有維持人體中微生態(tài)平衡的作用，其益生作用逐漸引起了人們的廣泛關(guān)注。乳制品是乳酸菌發(fā)酵應(yīng)用最多，也是最為成熟的領(lǐng)域。市售的酸奶大多數(shù)采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌，但這兩種菌在腸道內(nèi)存活率較低，其有益作用受到了很大的限制[1]。

干酪乳桿菌（Lactobacillus casei）作為益生菌的一種，具有良好的耐酸及膽汁抗性，所以干酪乳桿菌進(jìn)入人體后可以在腸道內(nèi)大量存活，起到調(diào)節(jié)腸內(nèi)菌群平衡、促進(jìn)人體消化吸收等作用[2]。同時干酪乳桿菌，可降低血漿膽固醇，增強宿主對微生物病原體的非特異性抵抗力，加快清除腸道內(nèi)病原體，治療腸道菌群紊亂和增強腸道透性，從而防止食物過敏和急性腹瀉。近年來，由于對其宿主營養(yǎng)、免疫、防病等具有顯著的益生功效，干酪乳桿菌作為益生菌被廣泛應(yīng)用于功能性食品，特別是乳制品的開發(fā)中，并逐漸為人們所關(guān)注[3]。

本實驗以從日本傳統(tǒng)酸奶中分離選育出的干酪乳桿菌為試驗菌株，結(jié)合傳統(tǒng)酸奶中常用的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發(fā)酵，確定最佳的適合酸奶加工的工藝條件。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

鮮牛奶（無抗生素殘留）；脫脂奶粉：雀巢公司；白砂糖（一等品）；保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌：天津科技大學(xué)食品生物技術(shù)實驗室保存；干酪乳桿菌：前期實驗從日本傳統(tǒng)酸奶中分離純化得到。

培養(yǎng)基：改良MRS培養(yǎng)基、脫脂乳培養(yǎng)基等按文獻(xiàn)[4]的方法配置。

1.2方法

1.2.1 菌種活化

將保存的保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和干酪乳桿菌按1%（體積比）接種至液體MRS培養(yǎng)基中，37℃恒溫培養(yǎng)，并反復(fù)活化2次～3次。

將1%MRS菌液分別接種于脫脂乳培養(yǎng)基，37℃恒溫培養(yǎng)，并反復(fù)活化2次～3次。

1.2.2 工藝流程

原料鮮奶→凈化→脂肪含量標(biāo)準(zhǔn)化→配料（加白砂糖）→過濾→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→分裝→發(fā)酵→冷卻后熟、冷藏、成品。

1.2.3 檢驗方法

1.2.3.1 感官評價

由本實驗室7人組成感官評定小組，采用百分制對產(chǎn)品質(zhì)量評分。感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 感官評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation standard of sensory quality

1.2.3.2 酸度測定

采用NaOH滴定法，以T表示為：在150 mL錐形瓶中移入10 mL發(fā)酵樣品，準(zhǔn)確到10 mg，加入約20 L蒸餾水，用0.1N NaOH滴定，按下式計算酸度（°T）

A=10×耗Na0H量×0.1×10

1.2.4 單一菌種（干酪乳桿菌）發(fā)酵實驗

以不同接種量、發(fā)酵時間、發(fā)酵溫度、乳固含量分別進(jìn)行單因素實驗，記錄凝乳時間，測定滴定酸度，評價發(fā)酵產(chǎn)品的感官風(fēng)味。

1.2.5 混合菌發(fā)酵最佳參數(shù)實驗

有研究表明[5]，嗜熱鏈球菌（St）及保加利亞乳桿菌（Lb）在1∶1的比例下接種，發(fā)酵的酸乳口感最佳。本次實驗將這兩類乳酸菌以1∶1的比例混勻同干酪乳桿菌以不同比例混合，作為發(fā)酵劑，進(jìn)行混合菌發(fā)酵實驗。以酸奶的感官評價及酸度為指標(biāo)，采用L9（34）正交表進(jìn)行正交試驗。

1.2.6 酸奶發(fā)酵

以正交試驗得出的最佳條件進(jìn)行酸奶發(fā)酵，檢測發(fā)酵效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 單一菌種發(fā)酵實驗

2.1.1 不同接種量對酸奶發(fā)酵的影響

不同接種量對酸奶發(fā)酵的影響見圖1。

圖1 接種量對發(fā)酵產(chǎn)酸及發(fā)酵狀態(tài)的影響Fig.1 Effects of dosage of inoculum on the acidity and quality of products

由圖1顯示，發(fā)酵酸度隨著接種量的增加而增加。當(dāng)接種量達(dá)到6%時增加趨勢緩慢，到7%以上的接種量時就有大量的乳清析出并且逐漸增加。在3%的接種量時，各方面指標(biāo)均不如5%的接種量，綜合上述原因，在正交實驗中的接種量設(shè)為4%、5%、6%。

2.1.2 不同發(fā)酵時間對酸奶發(fā)酵的影響

由2.1.1確定接種量為5%，實驗過程中發(fā)現(xiàn)在發(fā)酵時間為6 h～8 h過程中，其逐漸開始凝固，所以將發(fā)酵時間分別設(shè)為6、8、10、12 h，實驗過程中所測的各項結(jié)果如圖2。

圖2 發(fā)酵時間對發(fā)酵產(chǎn)酸及發(fā)酵狀態(tài)的影響Fig.2 Effects of time on the acidity and quality of products

由圖2可以看出，酸度隨著發(fā)酵時間的增長而增加。但在6 h～7 h這個時間段內(nèi)酸奶沒有凝固，8 h后開始凝固并且狀態(tài)逐漸增強，但在10 h后開始有乳清析出，并且隨著時間增加明顯增加。將正交試驗的發(fā)酵時間定為10 h。

2.1.3 不同發(fā)酵溫度對酸奶發(fā)酵的影響

不同發(fā)酵溫度對酸奶發(fā)酵的影響見圖3。

圖3 發(fā)酵溫度對發(fā)酵產(chǎn)酸及發(fā)酵狀態(tài)的影響Fig.3 Effects of temperature on the acidity and quality of products

由2.1.1確定接種量為5%；由2.1.2確定發(fā)酵時間為10 h，干酪乳桿菌種活化的最佳溫度為35℃～40℃的范圍內(nèi)，所以將其發(fā)酵溫度分別設(shè)為35、36、37、38、39、40℃。實驗過程中所測的各項結(jié)果如下。

酸奶的酸度在35℃～37℃這段溫度內(nèi)，隨發(fā)酵溫度的增加而增加，但在37℃后其酸度隨溫度的增加而降低。同時在35℃時酸奶凝固狀態(tài)不好，有大量乳清析出，綜合上述原因，在混合菌正交試驗中的發(fā)酵溫度設(shè)為 35、37、39℃。

2.1.4 不同乳固體含量對酸奶發(fā)酵的影響

不同乳固體含量對酸奶發(fā)酵的影響見圖4。

圖4 乳固體含量對發(fā)酵產(chǎn)酸及發(fā)酵狀態(tài)的影響Fig.4 Effects of milk solids content on the acidity and quality of products

乳固體含量越高，發(fā)酵產(chǎn)酸速度越快，且凝乳質(zhì)地良好，乳清析出少。固體含量為10%組時，凝乳質(zhì)地差，乳清析出嚴(yán)重，感官粗糙；乳固體含量為12%、13%和14%組，可得到良好的酸度及凝乳質(zhì)地，隨著乳固含量的增加凝乳質(zhì)地隨之變硬。本實驗表明，對于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的酸奶產(chǎn)品，牛奶中總干物質(zhì)濃度要達(dá)到12%以上方可。

2.2 混合菌發(fā)酵最佳參數(shù)實驗

在單一菌種單一因素發(fā)酵試驗的基礎(chǔ)上，選擇菌種配比、接種量、發(fā)酵溫度和乳固含量四個主要因素進(jìn)行正交試驗。采用L9（34）正交試驗，從而確定發(fā)酵酸奶工藝最佳條件，正交試驗結(jié)果見表2。

表2確定發(fā)酵工藝條件的L9（34）正交試驗結(jié)果Table 2Results of L9（34）orthogonal test on fermentation technology conditions

由表2極差分析可知，各因素對產(chǎn)酸影響大小順序為：接種量＞菌種配比＞發(fā)酵溫度＞乳固體含量。隨著干酪乳桿菌比例增大，產(chǎn)酸作用也明顯增強。而因素對感官的影響大小順序為：乳固體含量＞菌種配比＞發(fā)酵溫度＞接種量，乳固體含量對口感影響最大。

容易看出，較低的溫度、接種量及乳固體含量制約產(chǎn)酸；若增加乳固體含量、接種量及改變菌種配比可彌補低溫發(fā)酵不足。所以，在一定范圍內(nèi)綜合因素之間有著相互調(diào)節(jié)和制約作用。綜合產(chǎn)酸能力、組織狀態(tài)及感官最佳工藝水平組合A1B2C2D3（D2）。根據(jù)試驗結(jié)果與分析，混合菌種最佳發(fā)酵工藝菌種配比1∶1∶2，接種量為5%，發(fā)酵溫度為37℃，乳固體含量不得低于12%，考慮到生產(chǎn)成本、乳固體含量12%，即可滿足產(chǎn)品品質(zhì)要求。

2.3 酸奶發(fā)酵

以嗜熱鏈球菌：保加利亞乳桿菌：干酪乳桿菌比例為1∶1∶2的混合菌，接種量為5%，乳固體含量為12%，在37℃進(jìn)行有氧發(fā)酵。測得酸度為76.4°T，感官得分為86。

3 結(jié)論

1）單一菌種發(fā)酵試驗表明，干酪乳桿菌生產(chǎn)發(fā)酵酸牛奶的工藝條件：37℃，5%，乳固體含量12%以上，發(fā)酵時間為8 h～10 h。

2）混合菌種在發(fā)酵工藝中對產(chǎn)品質(zhì)地、風(fēng)味、感官等受菌種配比、接種量、發(fā)酵溫度、乳固體含量等各種因素的影響，其中受乳固體含量及菌種配比影響較大，但各因素之間也存在著相互調(diào)節(jié)、又相互制約的關(guān)系。通過L9（34）正交試驗，得出干酪乳桿菌酸奶最佳發(fā)酵工藝為混合菌種配比（嗜熱鏈球菌：保加利亞乳桿菌：干酪乳桿菌）為1∶1∶2，接種量為5%，37℃有氧發(fā)酵，考慮到生產(chǎn)成本、乳固體含量定為12%。

3）據(jù)此發(fā)酵工藝生產(chǎn)的酸奶，凝固質(zhì)地硬，無乳清析出，酸味柔和，酸甜適口，風(fēng)味良好。

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