一株降糖鼠李糖乳桿菌發酵豆乳條件優化

郭敏 陳佩 張秋香 張灝

摘要[目的]研究一株具有降糖作用的鼠李糖乳桿菌發酵生產酸豆乳的工藝條件。 [方法]以產品的酸度、感官評定值為主要指標，采用單因素和正交試驗對降糖鼠李糖乳桿菌發酵生產酸豆乳進行條件優化。[結果]試驗表明，降糖鼠李糖乳桿菌酸豆乳的最佳工藝條件為：豆水比1∶7 g/ml、蔗糖7% 、接種量5%、37 ℃發酵8 h。[結論]試驗得出的工藝條件合理可行，為具有降糖作用的鼠李糖乳桿菌在酸豆乳中的應用提供了一定的技術參考。

關鍵詞鼠李糖乳桿菌；豆乳；工藝研究

中圖分類號S509.9文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）34-092-03

酸豆乳是一種以大豆為原料，經乳酸菌發酵而成的豆制品。大豆含有豐富的蛋白質、膳食纖維、脂肪、人體所必需的氨基酸及大豆異黃酮等成分[1]，通過乳酸菌的發酵作用后不僅保留了大豆的營養價值，而且在改變產品的質構后還能提高風味和保藏特性，也可以將大豆異黃酮轉化為活性成分，同時產生多種功能性的多肽[2]（7-12）。因而將豆乳作為有益乳酸菌的食物載體可賦予產品特定的健康屬性。

鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus）是人體正常菌群之一，腸道粘著率高，定殖能力強，并具有高效降膽固醇，促進細胞分裂的作用，可起到調節腸道菌群、預防和治療腹瀉、排除毒素、預防齲齒、提高機體免疫力及抗癌等重要的生理保健功能[3-4]。筆者以江南大學食品學院食品科學與技術國家重點實驗室分離出的一株具有降糖作用的鼠李糖乳桿菌為發酵劑[5]，發酵生產豆乳，以產品的酸度、感官評定值為主要指標，在單因素和正交試驗的基礎上，得出最佳工藝參數，以期為具有潛在降糖作用的鼠李糖乳桿菌在酸豆乳中的應用提供一定的技術參考。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1供試原料。

脫脂奶粉，光明乳業股份有限公司；全脂奶粉，雙城雀巢有限公司；大豆，超市購買。

1.1.2菌株。

鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus），由江南大學食品學院食品科學與技術國家重點實驗室分離獲得。

1.1.3主要儀器與設備。

DM2000顯微鏡，德國Leica公司；5415R離心機，德國Eppendorf公司；恒溫培養箱，上海一恒科技有限公司；320S pH計、EL204 電子天平，梅特勒-托利多儀器上海有限公司；MLS3750滅菌鍋，日本Sanyo公司；SWCJ1CV超凈臺，蘇州安泰空氣技術有限公司；UV2100紫外可見分光光度計，尤尼科上海有限公司；NDJ/79型粘度儀，同濟大學機電廠；手動移液槍，美國Rainin公司。

1.2工藝流程

酸豆乳的制作工藝流程如下所示[2]（7-12）：

大豆→去雜→熱燙滅酶（4 min）→浸泡（0.5% NaHCO3溶液，12 h）→清洗→去皮（豆水比1∶7）→熱水磨漿（80 ℃）→過濾→調漿（7%蔗糖）→均質→殺菌（121 ℃，15 min）→接種→發酵→低溫后熟→酸豆乳。

1.3方法

1.3.1發酵用菌種的處理。

將菌株接種于MRS液體培養基中，活化3代后，6 000 r/min離心15 min，菌體用滅菌生理鹽水洗滌3次后制成菌懸液于4 ℃保存備用。

1.3.2接種量對酸豆乳的影響。

取20 ml豆乳（豆水比1∶7 g/ml），將菌液按照1%、3%、5%和7%（V/V）的接種量分別接種到豆乳中，37 ℃厭氧培養8 h，發酵結束后測定其酸度和活菌數。

1.3.3發酵溫度對酸豆乳的影響。

取20 ml豆乳（豆水比1∶7 g/ml），按照5%（V/V）的接種量接種入豆乳中，分別于33、37、42、45 ℃條件下厭氧培養8 h，發酵結束后測定其酸度和活菌數。

1.3.4發酵時間對酸豆乳的影響。

取20 ml豆乳（豆水比1∶7 g/ml），按照5%（V/V）的接種量接種入豆乳中，于37 ℃條件下厭氧培養6、8、10、12 h，發酵結束后測定其酸度和活菌數。

1.3.5正交試驗酸豆乳發酵條件優化。

在單因素試驗的基礎上，以接種量、發酵溫度和發酵時間為因素取不同的水平（表1），以感官評分作為評定指標進行正交試驗，確定酸豆乳的最優發酵條件。

1.3.6酸豆乳儲藏穩定性分析。

將發酵結束的酸豆乳在4 ℃下靜置儲藏21 d。每隔7 d取樣品測定其pH、酸度、活菌數及脫水收縮率[6]。

1.4指標測定

pH的測定[7]：用pH計測定（發酵樣品溫度20 ℃）。

滴定酸度的測定[7]：稱取10.0 g樣品放于100 ml的三角瓶中，加入20 ml去離子水和0.5 ml 0.5%的酚酞指示劑，充分搖勻后，用0.1 mol/L的NaOH標準溶液滴定樣品直至出現微紅色，并且紅色在1 min內不消失為止。記錄消耗的NaOH溶液的體積（ml）并乘以10，即得滴定酸度（°T），重復試驗3次取算術平均值。

活菌數測定[8-9]：將0.5 g樣品用滅菌的生理鹽水梯度稀釋至一定倍數后，利用MRS培養基測定發酵乳樣品中的活菌數，并計數。

黏度的測定[10]：在25 ℃下，利用黏度計（10×轉子）測定發酵乳樣品的黏度，重復試驗3次取算術平均值。

脫水收縮率的測定[9]：稱取15.0 g酸豆乳樣品，置于帶有濾紙的漏斗中，21 ℃放置90 min，收集濾液并稱重。

脫水收縮率（%）=[濾液重（g）/樣品重量（g）]×100%

酸豆乳感官評價[11]：感官評定小組由10名經過專業培訓的研究生志愿者組成，按照表2各項指標進行評價。

2結果與分析

2.1接種量對酸豆乳的影響

由圖1可知，隨著接種量的增加，產品的酸度和活菌數呈先上升后下降的趨勢，接種量為5%時，酸度和活菌數達到最大值，隨著接種量的增加，酸度和活菌數逐漸下降。合適的接種量可以縮短延滯期，使菌種達到最好的生長狀態。接種量較少，產酸受到抑制，不能很快形成有利于菌種生長的環境；而接種量過大時，菌絲生長過快，發酵液黏度增加，造成溶氧量不足從而影響發酵產酸[12]（67-74）。從試驗結果看，當接種量為3%和5%時，酸度和活菌數都達到最大值，故確定3%和5%為較優接種量。

圖1接種量對酸豆乳酸度及活菌數的影響

2.2發酵溫度對酸豆乳的影響

發酵溫度對菌種的生長及最終發酵產物的生成有很大的影響，合適的發酵溫度可以使菌種達到最快的生長速度和獲得最高的發酵產率。因為菌種生長和發酵產物的形成都是一系列酶促反應的結果，發酵溫度過低，菌種生長慢，產酸低；發酵溫度過高時，酶本身很易失活，溫度越高，酶失活越快，從而影響發酵產量[12]（67-74）。從圖2可以看出，隨著發酵溫度的上升，產品的酸度和活菌數呈先上升后下降的趨勢，當發酵溫度在33時，酸度和活菌數都相對較低。故確定42 ℃左右為較適發酵溫度。

2.3發酵時間對酸豆乳的影響

由圖3可知，隨著發酵時間的延長，產品的酸度和活菌數基本呈遞增趨勢。當發酵時間在8和12 h時，酸度達到較高值，活菌數在12 h時達到最大。因為在前期試驗中，該菌在12 h時達到穩定期，故活菌數達到最大值。但是發酵時間過長會有較多乳清析出[13]，故綜合考慮確定8 h為較適發酵時間。

2.4正交試驗設計及結果

在單因素試驗結果基礎上，采用L9（ 33 ）正交試驗設計，試驗結果見表3。

由表3的分析可知，各因素的影響順序為：A>B>C，即接種量的影響最大，其次為發酵溫度，影響最小的是發酵時間。 最佳組合為A2B1C2，即接種量為 5%，發酵溫度37 ℃，發酵時間為8 h。

2.5驗證試驗

按正交試驗得出的最優的配比參數組合制作酸豆乳，另選正交試驗中感官綜合評分最高的3組配方制作酸豆乳與其進行比較，分別測定其酸度、活菌數、黏度及感官值，其結果見表4。

由表4可知，最優水平組合A2B1C2在酸度、活菌數、黏度及感官評定各項指標均最佳，說明最佳參數工藝可靠。

2.6酸豆乳儲藏穩定性分析

酸豆乳在4 ℃下儲藏28 d，儲藏期間酸豆乳的pH、酸度、活菌數的變化和脫水收縮率結果如圖4～7所示。從圖4～7中可知，隨著儲藏時間的延長，活菌數和pH逐漸將降低，酸度上升，這是因為在儲藏前期，酸豆乳中的活菌的生長代謝使產品pH逐漸降低，酸度升高，而隨著儲藏時間的延長，體系可利用碳源減少，菌體生長進入衰亡期，從而活菌數逐漸降低[14]。脫水收縮率隨著冷藏時間增加總體呈下降趨勢，但變化不明顯。綜合以上指標，在儲藏過程中，存在后酸化現象，其余指標變化不大，可通過進一步的技術研究使該菌更適合酸豆乳發酵。

3結論與討論

該研究得出的一株降糖鼠李糖乳桿菌發酵豆乳的最佳工藝參數為：豆∶水= 1∶7 g/ml，蔗糖的添加量7%，鼠李糖乳桿菌接種量5%，發酵溫度37 ℃，發酵時間8 h。

儲藏過程中，產品存在后酸化現象，隨著冷藏時間延長pH降低，酸度提高，活菌數逐漸降低，脫水收縮性逐漸降低。可通過進一步的技術研究使該菌更適合酸豆乳發酵。