不同質量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳品質的影響

虞姣姣，馬亞芳，溫德蘭，高貞旸，李 偉，唐為芷，董明盛*

（南京農業(yè)大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

?

不同質量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳品質的影響

虞姣姣，馬亞芳，溫德蘭，高貞旸，李 偉，唐為芷，董明盛*

（南京農業(yè)大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

摘 要：研究不同質量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳在發(fā)酵期和貯藏期內乳中菌落活菌數、滴定酸度和黏度的影響。結果表明：在發(fā)酵期低聚果糖（QHT-90 FOS）對發(fā)酵乳中乳酸菌活菌數的增殖作用要顯著高于低聚半乳糖（QHT-60 GOS），在QHT-90 FOS質量濃度為1.5 g/100 mL的樣品中，12 h時瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1活菌數可達到4.44×109CFU/g，而不同質量濃度和結構的低聚果糖和低聚半乳糖對樣品滴定酸度和黏度的影響差異不顯著；此外在4 ℃發(fā)酵乳貯藏期間，QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1有一定保護作用，在QHT-90 FOS質量濃度為1.5 g/100 mL的樣品中，貯藏14 d后，活菌數僅減少11.90%，而滴定酸度基本不變，產品黏度保持在9 000 mPa·s。

關鍵詞：低聚糖；發(fā)酵乳；發(fā)酵期；貯藏期

發(fā)酵乳是新鮮牛奶經乳酸菌發(fā)酵乳糖產生乳酸而制成的乳制品[1-2]。發(fā)酵乳因其獨特的生理功能、均衡的營養(yǎng)和美味倍受全球消費者喜愛，已成為乳制品中發(fā)展最快的產品[3-4]。乳酸菌具有提高牛奶營養(yǎng)利用率，調節(jié)腸道菌群平衡，抑制腸道致病菌黏附和感染，增強機體免疫力，預防腫瘤發(fā)生，降低血清膽固醇水平等健康功效[5-8]。但由于發(fā)酵乳的生產較其他乳制品復雜、不易控制，現階段我國發(fā)酵乳的生產普遍存在發(fā)酵期乳酸菌活菌數低以及發(fā)酵乳在發(fā)酵貯藏過程中活菌會繼續(xù)代謝乳糖產生乳酸，產生后酸化現象，導致乳酸菌數量下降、乳清析出嚴重、入口質感較差、不夠細膩等技術問題，嚴重地制約了發(fā)酵乳的生產和消費[9-10]。因此研究增加發(fā)酵期和貯藏期乳酸菌活菌數，并能改善其口感，對于促進我國發(fā)酵乳產業(yè)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。

近年來對不同因素對發(fā)酵乳發(fā)酵和貯藏期影響的研究較多，而不同質量濃度和結構的低聚糖對發(fā)酵乳發(fā)酵期和貯藏期的微生物和理化指標影響的研究較少。如能將功能性低聚糖與發(fā)酵乳進行有機結合，既能保留酸奶的營養(yǎng)價值和獨特風味，同時也強化了低聚糖的益生功能等特性，將非常適合現代人群的消費需求。因此本實驗旨在通過研究不同結構和質量濃度的低聚糖對接種瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1發(fā)酵乳發(fā)酵期和貯藏期中L. helveticus MB2-1活菌數、滴定酸度和黏度的影響，以期為減少發(fā)酵乳的后酸化和為發(fā)酵乳工業(yè)提供技術參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1菌種

高產黏L. helveticus MB2-1從新疆拜城縣傳統(tǒng)賽里木酸奶中分離得到，由南京農業(yè)大學食品微生物實驗室提供[11]。

1.1.2試劑與培養(yǎng)基

低聚果糖（QHT-90 FOS）（純度≥90%）、低聚半乳糖（QHT-60 GOS）（純度≥60%）廣東江門量子高科生物股份有限公司饋贈；脫脂乳 南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司；其他均為國產分析純試劑。

MRS液體培養(yǎng)基：蛋白胨10.0 g、牛肉膏10.0 g、酵母膏5.0 g、葡萄糖20.0 g、吐溫-80 1.0 mL、無水乙酸鈉5.0 g、檸檬酸三銨2.0 g、K2HPO42.0 g、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·4H2O 0.25 g，蒸餾水1 000 mL，pH 6.2～6.6，121 ℃滅菌20 min。MRS固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基加入1.5%～2.0%瓊脂，121 ℃滅菌20 min。

1.2儀器與設備

AUY120島津分析天平日本Shimadzu公司；SL-N電子天平 上海民橋精密科學儀器有限公司；手提式壓力蒸汽滅菌鍋上海三申醫(yī)療器械有限公司；Air Tech超凈工作臺 蘇凈集團安泰公司；LRH系列生化培養(yǎng)箱上海一恒科技有限公司；NDJ-2系列數字式黏度計上海精天電子儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1發(fā)酵期實驗方法

樣品配制：在含12 g/100 mL脫脂乳粉的牛奶中分別加入QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖使其終質量濃度為0.5、1.0、1.5 g/100 mL。滅菌（108 ℃、15 min）后分裝待用。

發(fā)酵乳制備：將L. helveticus MB2-1從甘油管中接種活化后，按4 mL/100 mL接種至上述復原乳中，42 ℃恒溫培養(yǎng)。

樣品指標測定：發(fā)酵液在42 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)48 h，分別測定培養(yǎng)時間為0、4、8、12、24、48 h時樣品的各項指標。

菌落總數測定：依據GB 4789.35—2010《食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》標準進行。

黏度測定：25 ℃條件下取上述時間點的發(fā)酵乳100 mL，使用NDJ-2黏度計進行測定，轉子根據酸奶黏度選擇3號轉子，轉速6 r/min，當扭矩數值在20%～90%范圍內測定的黏度值為有效值。

滴定酸度測定：稱取5.00 mL已攪拌均勻的樣品，置于150 mL錐形瓶中，加40 mL新煮沸冷卻至40 ℃的水，混勻后加入3 滴10 g/L酚酞指示劑，用氫氧化鈉標準溶液滴定至為紅色在0.5 min內不消失為終點。消耗的氫氧化鈉標準滴定溶液毫升數乘以20，即為酸度（°T）[12]。

1.3.2貯藏期樣品指標測定

發(fā)酵乳制備：在含12 g/100 mL脫脂乳的牛奶中接種4 mL/100 mL的L. helveticus MB2-1，42 ℃恒溫培養(yǎng)7 h出現凝乳（視作發(fā)酵期結束，貯藏期開始）。

樣品制備：在上述發(fā)酵乳中添加QHT-90 FOS，使其終質量濃度分別為：0.5、1.0、1.5 g/100 mL，其中以1.0 g/100 mL葡萄糖為對照組，4 ℃貯藏。

樣品指標測定：分別于0、3、7、14 d測定發(fā)酵乳L. helveticus MB2-1活菌數、滴定酸度和黏度（方法同1.3.1節(jié)）。

1.4統(tǒng)計方法

數據采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析，數據間的顯著性差異通過單因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）檢驗。

2　結果與分析

2.1發(fā)酵期產品微生物和理化指標變化

2.1.1QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳中活菌數的影響

由圖1可知，不同結構的低聚糖對發(fā)酵乳中L. helveticus MB2-1活菌數的增殖作用不同。其中不同質量濃度的同種低聚糖對L. helveticus MB2-1增殖作用無顯著差異。0～8 h，樣品中L. helveticus MB2-1活菌數變化不顯著，超過8 h活菌數顯著增加，其中質量濃度為1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的樣品8 h時L. helveticus MB2-1活菌數為2.8×108CFU/g，12 h時達最大值4.44×109CFU/g。發(fā)酵時間超過12 h，樣品L. helveticus MB2-1活菌數都呈下降趨勢。隨著發(fā)酵時間的延長，添加QHT-90 FOS和QHT-60 GOS的樣品中活菌數變化趨勢相似，但QHT-90 FOS實驗組活菌數顯著高于同質量濃度的對照組和QHT-60 GOS實驗組。說明QHT-90 FOS在發(fā)酵過程中相較于QHT-60 GOS和葡萄糖更易被L. helveticus MB2-1所利用[13]。可能的原因是添加QHT-90 FOS可以作為營養(yǎng)物質被乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌代謝[14-16]。

圖1　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳乳酸菌活菌數的影響Fig.1 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

2.1.2QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響

圖2　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響Fig.2 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the titratable acidity of fermented milk

由圖2可知，隨著發(fā)酵時間的延長，樣品的滴定酸度均增加。其中0～8 h滴定酸度增加顯著，超過8 h增加趨勢趨于平緩。而且不同質量濃度的QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖的發(fā)酵乳中滴定酸度無顯著差異。添加QHT-90 FOS的發(fā)酵乳滴定酸度最大，且QHT-90 FOS質量濃度不同，發(fā)酵乳滴定酸度差異不顯著。說明QHT-90 FOS促進L. helveticus MB2-1的生長，使發(fā)酵乳產酸增加。

2.1.3 QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳黏度的影響

圖3　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳黏度的影響Fig.3 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viscosity of fermented milk

由圖3可知，隨著發(fā)酵的進行，樣品黏度均顯著增加。發(fā)酵時間超過24 h，1.0 g/100 mL和1.5 g/100 mL的低聚糖樣品黏度較同質量濃度葡萄糖樣品的黏度大，其可能原因為：L. helveticus MB2-1能夠利用發(fā)酵性糖類產生胞外多糖，其中包括黏附于細胞表面的莢膜多糖和黏液多糖而促進產黏[17-18]，這與本實驗測定L. helveticus MB2-1活菌數結果一致。也有研究指出添加低聚糖有利于水合作用而增加發(fā)酵乳的黏度[19-20]。

2.2貯藏期實驗結果與分析

由上述結果可知在發(fā)酵期QHT-90 FOS對發(fā)酵乳均產生有利影響。為進一步研究QHT-90 FOS在貯藏期對發(fā)酵乳品質的影響，在發(fā)酵完成的發(fā)酵乳中添加QHT-90 FOS使其終質量濃度分別為0.5、1.0、1.5 g/100 mL，并以終質量濃度為1.0 g/100 mL的葡萄糖為對照，置于4 ℃冰箱內貯藏并分別在3、7、14 d時測定樣品中L. helveticus MB2-1活菌數、滴定酸度和黏度，結果如圖4～6所示。

2.2.1 不同質量濃度的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳中L. helveticus MB2-1活菌數的影響

圖4 不同質量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳乳酸菌活菌數的影響

Fig.4 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

由圖4可知，貯藏期0～3 d內L. helveticus MB2-1活菌數顯著減少，超過3 d活菌數減少趨勢減緩。實驗組和對照組在貯藏3 d時活菌數均能維持在3×107CFU/g左右。對照組在貯藏超過3 d后，活菌數減少了32.20%；而添加質量濃度為1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS的實驗組活菌數僅減少11.90%，由此可知在0～14 d貯藏期內QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1有一定保護作用，能夠保護L. helveticus MB2-1的正常生長，減緩L. helveticus MB2-1的死亡。在一定范圍內，質量濃度越高的QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1的保護作用效果越明顯。

2.2.2不同質量濃度的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響

酸奶的貯藏期中，一方面要通過生產設備、生產工藝及衛(wèi)生條件的改善，防止酵母菌、霉菌污染而造成酸奶脹袋；另一方面要注意酸奶的后酸化[21]。后酸化不僅會使發(fā)酵乳酸度增加，影響其口感和風味，而且還會導致過量的乳清析出及乳酸菌無法適應過酸的環(huán)境而大量死亡。

圖5　不同質量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響Fig.5 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the titratable acidity of fermented milk

由圖5可知，添加QHT-90 FOS的發(fā)酵乳在貯藏期對發(fā)酵乳滴定酸度有顯著影響。質量濃度不同的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響不同。其中滴定酸度變化最顯著的是對照組，滴定酸度增加了19.51%；質量濃度為0.5 g/100 mL的QHT-90 FOS實驗組，滴定酸度減小了4.18%；1.0 g/100 mL的QHT-90 FOS實驗組，滴定酸度減小了3.37%。與0.5 g/100 mL和1.0 g/100 mL實驗組的結果不同，在貯藏期間1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS實驗組滴定酸度增加了18.04%。這一結果在生產實際中具有重大意義，添加適宜質量濃度的QHT-90 FOS可以有效降低滴定酸度，減緩后酸化對酸奶風味的影響，但在添加QHT-90 FOS時要嚴格控制質量濃度，QHT-90 FOS質量濃度過低可能達不到降低酸度的效果，而質量濃度過高，不僅造成發(fā)酵成本增加而且還會使發(fā)酵乳的酸度增加。

2.2.3 不同質量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳黏度的影響

由圖6可知，在含有質量濃度不同的QHT-90 FOS樣品中，黏度呈現先上升后下降的趨勢。添加QHT-90 FOS的樣品貯藏期前3 d黏度顯著上升，超過3 d黏度緩慢下降。與實驗組不同的是，對照組黏度在7 d時達最大值。而且樣品黏度與QHT-90 FOS質量濃度關系不顯著，可能的原因是高質量濃度低聚糖促進L. helveticus MB2-1的生長，使活菌數增多，低聚糖消耗后會消耗自身多糖使樣品黏度降低；低質量濃度低聚糖的樣品中活菌數少，低聚糖消耗少，不消耗自身多糖。由此可知添加適宜質量濃度的QHT-90 FOS能夠達到較好地保持發(fā)酵乳黏度的效果。

圖6　不同質量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳黏度的影響Fig.6 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viscosity of fermented milk

3　結 論

不同質量濃度和結構的低聚糖對發(fā)酵乳在發(fā)酵期和貯藏期內乳菌落活菌數、滴定酸度和黏度的影響結果表明，QHT-90 FOS在發(fā)酵期和貯藏期對發(fā)酵乳均有顯著有利影響，發(fā)酵期中QHT-90 FOS能夠促進L. helveticus MB2-1生長，在添加1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的樣品中，12 h時L. helveticus MB2-1活菌數可達到4.44×109CFU/g；在4 ℃貯藏條件下發(fā)酵乳中質量濃度為1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳的品質可產生有利作用，能夠保護L. helveticus MB2-1的存活，減緩其衰亡，緩解發(fā)酵乳的后酸化和增加產品黏度。

參考文獻：

[1]GB 19302—2010 食品安全國家標準 發(fā)酵乳[S].

[2]王紅葉, 李麗華, 陸淳, 等. 乙醛、丁二酮對發(fā)酵乳風味的影響[J].中國乳品工業(yè), 2010, 38(10): 32-34.

[3]LOURENS-HATTINGH A, VILJOEN B C. Yoghurt as probiotic carrier food[J]. International Dairy Journal, 2001, 11(12): 1-17.

[4]孫紀錄, 韓軍, 于志彬, 等. 記數酸奶中常見益生菌的選擇性和鑒別性培養(yǎng)基的研究進展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2009, 35(7): 108-112.

[5]GOLDIN B R. Health benefits of probiotics[J]. British Journal of Nutrition, 1998, 80(2): 203-207.

[6]LIMA K G C, KRUGER M F, BEHRENS J, et al. Evaluation of culture media for enumeration of Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei and Bifidobacterium animalis in the presence of Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus and Strrptococcus thermophilus[J]. Food Science and Technology, 2008, 42(2): 491-495.

[7]徐愛才, 馬成杰, 華寶珍, 等. 嗜熱鏈球菌與不同乳桿菌組合在脫脂乳中的發(fā)酵特性[J]. 食品科學, 2013, 34(15): 158-161. doi: 10.7506/spkx1002-6630-201315032.

[8]郭本恒. 功能性乳制品[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2001: 155-158.

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

[10]DONKOR O N, NILMINI S L I, STOLIC P, et al. Survival and activity of selected probiotic organisms in set-type yoghurt during cold storage[J]. International Dairy Journal, 2007, 17(6): 657-665.

[11]馬依諾·木圖拉. 賽里木酸奶中產粘乳酸菌的分離篩選及發(fā)酵工藝的研究[D]. 南京: 南京農業(yè)大學, 2010.

[12]田芬, 粘靖祺, 霍貴成. 嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌發(fā)酵乳的流變特性研究[J]. 食品科學, 2012, 33(5): 155-159.

[13]王建, 于景華, 張國鈺, 等. 益生菌促生長因子的篩選[J]. 中國乳品工業(yè), 2005, 33(6): 10-11.

[14]SHI Xianming, LIU Huijun, ZHANG Xuewu, et al. Production of biomass and lutein by Chlorella protothecoides at various glucose concentrations in heterotrophic cultures[J]. Process Biochemistry, 1999, 34(4): 341-347.

[15]郝宗娣, 劉洋洋, 續(xù)曉光, 等. 小球藻(Chlorella)活性成分的研究進展[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(12): 369-372.

[16]王曉晴, 王榆元, 周春宏, 等. 添加小球藻和幾種低聚糖對益生菌增殖和酸奶品質的影響[J]. 食品科學, 2012, 33(7): 158-162.

[17]YANG Zhennai, LI Shengyu, ZHANG Xue, et al. Capsular and slime-polysaccharide production by Lactobacillus rhamnosus JAAS8 isolated from Chinese sauerkraut: potential application in fermented milk products[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2010, 110(1): 53-57.

[18]李偉, 紀鵑, 徐希研, 等. 源自新疆賽里木酸奶的瑞士乳桿菌MB2-1莢膜多糖提取及其抗氧化活性[J]. 食品科學, 2012, 33(21): 34-38.

[19]謝繼志, 許彩華, 孫紅衛(wèi). 攪拌型酸奶增稠因素的研究[J]. 中國乳品工業(yè), 1991, 19(1): 4-8.

[20]周雪松, 蔣燦明, 曾建新, 等. 低聚糖、肽對發(fā)酵乳發(fā)酵時間及品質影響研究[J]. 現代食品科技, 2007, 23(5): 1-3.

[21]徐成勇, 吳昊, 鄭思聰, 等. 弱后酸化酸奶發(fā)酵劑的篩選[J]. 中國乳品工業(yè), 2007, 35(3): 12-16.

Effects of Fructooligosaccharide and Galactooligosaccharide at Different Concentrations on the Quality of Fermented Milk

YU Jiaojiao, MA Yafang, WEN Delan, GAO Zhenyang, LI Wei, TANG Weizhi, DONG Mingsheng* (
College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract:This work studied the effects of fructooligosaccharide (QHT-90 FOS) and galactooligosaccharide (QHT-60 GOS) with various concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1, titratable acidity and viscosity of fermented milk during fermentation and storage. The results showed that QHT-90 FOS had a better ability to increase the proliferation of Lactobacillus in fermented milk than QHT-60 GOS. When the concentration of QHT-90 FOS was 1.5 g/100 mL in 12-hour fermented milk, the viable count of L. helveticus MB2-1 reached 4.44 × 109CFU/g. Oligosaccharides with different structures had similar effects on titratable acidity and viscosity of different samples. QHT-90 FOS had the ability to protect L. helveticus MB2-1. Under the storage condition of 4 ℃, the viable count of L. helveticus MB2-1 decreased by only 11.90%. After 14 days of storage, the titratable acidity remained unchanged, and the viscosity stayed at a high level of 9 000 mPa·s.

Key words:oligosaccharides; fermented milk; fermentation period; storage period

doi:10.7506/spkx1002-6630-201507013

中圖分類號：TS201.3

文獻標志碼：A

文章編號：1002-6630（2015）07-0066-05

*通信作者：董明盛（1961—），男，教授，博士，研究方向為食品微生物與生物技術。E-mail：dongms@njau.edu.cn

作者簡介：虞姣姣（1994—），女，本科，研究方向為食品科學、食品微生物。E-mail：18211233@njau.edu.cn

基金項目：國家自然科學基金青年科學基金項目（31201422）；國家自然科學基金面上項目（31371807）；國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2011AA100903）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2013BAD18B01-4）；江蘇省自然科學基金項目（BK2011651）；教育部博士點基金項目（新教師類）（20110097120028）；南京農業(yè)大學SRT計劃項目（1318A07）

收稿日期：2014-03-31