水蘇糖和木糖醇對乳酸菌增菌效果的影響

水蘇糖和木糖醇對乳酸菌增菌效果的影響

王庭欣1，房曉倩1，康晨陽1，郭佳華1，李曉濤2

(1. 河北大學 質量技術監督學院，河北 保定071000；2.保定妙士乳業有限公司 質量部，河北 保定071051)

摘要：為探討水蘇糖、木糖醇對保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌株( LBST)的增殖效果的影響，以發酵羊奶的OD600為觀察指標，選水蘇糖、木糖醇添加量、發酵時間3 個因素，水蘇糖、木糖醇3個質量濃度為3個水平進行正交優化，確定最佳工藝為水蘇糖添加量0.8%，木糖醇添加量為15%，發酵時間為8 h.

關鍵詞：水蘇糖；木糖醇； 乳酸菌；正交實驗

DOI：10.3969/j.issn.1000-1565.2015.05.010

中圖分類號：Q939.9文獻標志碼：A

收稿日期：2015-02-23

基金項目：保定市科學研究與發展計劃項目(12N01)；河北省大學生創新訓練項目(2014072)

Effects of stachyose and xylitol on lactic

acid bacteria proliferation

WANG Tingxin1, FANG Xiaoqian1，KANG Chenyang1, GUO Jiahua1,LI Xiaotao2

(1. College of Quality and Technical Supervision, Hebei University, Baoding 071000，China;

2.The Quality Department,Baoding Miaoshi Dairy Co., LTD, Baoding 071051，China)

Abstract:In order to investigate effects of stachyose and xylitol on proliferation of mixed bacteria for lactobacillus bulgaria and Streptococcus thermophilic (LBST) the OD600 in fermented milk was observed as indexes. The concentration of stachyose，xylitol and fermentation time of stachyose on proliferation of LBST were discussed. The optimum fermentation conditions were obtained through the orthogonal tests. To determine the best process for stachyose and xylitol amount was 0.8% and 15% respectively after inoculating for 8 h.

Key words:stachyose；xylitol; LBST；orthogonal tests

第一作者：王庭欣(1965-)，女，河北保定人,河北大學教授,主要從事食品安全與功能性食品研究.

E-mail:tingxinwang@126.com

水蘇糖(stachyose)是一種功能性低聚糖，由果糖-葡萄糖-半乳糖-半乳糖4種單糖組成,呈白色粉末，微甜，甜度僅為蔗糖的22%[1].水蘇糖可以促進雙歧桿菌、乳桿菌增殖，快速調節腸道菌群平衡，并具有降血脂、降血壓和調節機體免疫功能等生理作用[2-3].其有效劑量為0．5～3 g/(人·d)，起效時間約5 d，與其他功能性低聚糖相比，具有明顯的優勢.木糖醇是多元醇中最甜的甜味劑，能夠促進肝糖元合成，具有降低血脂和預防齲齒以及改善腸胃等功能[4-5].基于乳品企業的實際生產情況，本文以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種為發酵菌源，采用單因素實驗和正交實驗確定添加水蘇糖和木糖醇對乳酸菌增殖的最佳培養條件，為功能性酸奶的開發提供實驗支持.

1材料與方法

1.1　材料

鮮羊奶，由河北保定市莎能山谷鮮羊奶坊提供；奶粉由保定市妙士乳業有限公司提供. 菌種(0.5 g/瓶)：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種(1∶1)，由保定市妙士乳業有限公司提供.水蘇糖：純度73.21%，由河北新希望天香乳業有限公司提供.木糖醇，購于保定市惠友超市.

1.2　儀器

LDZX-50KBS 立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫療器械廠；KG-AP32L型超凈工作臺，北京賽伯樂實驗儀器有限公司；生化培養箱SHP-150型，上海精宏實驗設備有限公司；酸度計SHP-3CW型，上海理達儀器廠； 雙光束紫外可見分光光度計TU-1901 ，北京普析通用儀器有限公司.

1.3　菌種活化

將奶粉制成質量濃度為120 g/L的還原奶，接種量為每100 mL接種LBST 0.5 g,于42 ℃發酵6 h.將活化后的菌種分裝，每管0.5 mL,在-25 ℃的條件下保存備用.

1.4　單因素實驗

1.4.1水蘇糖對乳酸菌增殖的影響

配制含不同濃度水蘇糖的羊奶，分別選取水蘇糖添加量0.4%， 0.8%，1.2%.接種LBST菌種，接種量為1 %，42 ℃下培養2，4，6，8，10 h,經100倍稀釋后，選取未加水蘇糖的羊奶為對照，在波長 600 nm 處測 OD 值.

1.4.2木糖醇對乳酸菌菌數的影響

配制含不同濃度木糖醇的羊奶，分別選取木糖醇添加量5%，10%，15%.接種LBST菌種，接種量為1%，42 ℃下培養2，4，6，8，10 h,經100倍稀釋后，選取未加木糖醇的羊奶為對照，在波長600 nm處測OD值.

1.5　水蘇糖、木糖醇對羊奶發酵pH的影響

在羊奶中分別加入不同濃度的水蘇糖和木糖醇進行發酵，于不同時間進行pH測定.

1.6　正交實驗優化乳酸菌增殖條件

采用正交實驗設計L9(34)優化水蘇糖和木糖醇增殖乳酸菌條件，因素水平見表 1.

表1　正交實驗因素水平

2結果

2.1　單因素實驗

2.1.1水蘇糖對乳酸菌增殖的影響

含有不同濃度水蘇糖的羊奶接種后在42 ℃下培養2，4，6，8 h后， 經100倍稀釋后測其OD值，結果見表2.

表2　水蘇糖對乳酸菌增殖的影響

表2顯示，水蘇糖各質量濃度下，隨發酵時間的延長，OD600逐漸增大；發酵8~10 h菌液濃度變化不大.0.4%～0.8%內，隨濃度增高，OD600亦增大，1.2%濃度的水蘇糖與0.8%的水蘇糖相比，OD600變化不明顯.

2.1.2木糖醇對乳酸菌增殖的影響

含有不同質量濃度木糖醇的羊奶接種后在42 ℃下培養2，4，6，8 h后， 經100倍稀釋后測其OD值，結果見表3.

表3　木糖醇對乳酸菌增殖的影響

表3顯示，當木糖醇質量濃度在5%以上時，羊奶中的生物量幾乎不變，甚至表現為生物量的降低.

2.2　水蘇糖、木糖醇對羊奶發酵pH的影響

在羊奶中分別加入不同質量濃度的水蘇糖和木糖醇進行發酵，于不同時間進行pH測定.

表4　水蘇糖、木糖醇對羊奶發酵pH的影響

表4 顯示，隨培養時間的延長，加入相同劑量的水蘇糖(或木糖醇)羊奶發酵的pH均有所下降；同一時間點所測pH隨水蘇糖濃度的增加而降低，pH隨木糖醇濃度的增加略有上升趨勢.

2.3　正交實驗結果

按1.6節正交優化方法，依據L9(34)正交實驗設計表實驗，以吸光值(OD600)為指標，測定結果見表5.

表5　正交實驗數據表

由表5 得出，3個因素水平對實驗結果的影響順序是A2>A3>A1,B3>B2>B1,C3>C2>C1.確定最佳工藝為A2B3C3,即水蘇糖添加量0.8%，木糖醇添加量為15%，發酵時間為8 h.

3討論

本文采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌株作為發酵菌株，以發酵羊奶OD600作為乳酸菌生物量的指標，研究了水蘇糖和木糖醇作為功能因子對羊奶發酵過程中乳酸菌量變化影響.單因素實驗中表2及表3顯示，無論在羊奶中加入水蘇糖還是木糖醇，隨培養時間的延長羊奶OD600會明顯增加.在羊奶中添加水蘇糖，隨水蘇糖濃度的加，乳酸菌菌量亦有增加；當水蘇糖質量分數高于 1.2%時，LBST增殖效果有所降低.這可能與培養環境中高濃度的低聚糖形成的高滲透壓有關[6].在羊奶中添加不同質量濃度的木糖醇，乳酸菌的量會隨木糖醇質量濃度的增加而降低，這可能與糖醇類物質對細菌生長具有抑制作用有關[7].單因素實驗結果顯示，在發酵8～10 h期間無論是添加水蘇糖還是木糖醇乳酸菌的OD600變化不明顯，因此在pH實驗和正交實驗時發酵時間確定至8 h.在整個培養過程中 8 h時pH最低,而葉雪飛等報道接種乳酸菌 4 h 時是α-半乳糖苷酶的最適pH，也就是說在4 h是應該達到pH最低[8].與本研究結果有一定的差別，主要原因可能與發酵液中添加木糖醇有關.

采用正交實驗設計L9(34)優化水蘇糖木糖醇增殖乳酸菌條件，確定水蘇糖和木糖醇的添加量分別為0.8%和15%，發酵時間為8 h.魏艷等以乳糖為發酵碳源，水蘇糖的添加量為0.6%[2].由此可見發酵環境不同水蘇糖最適添加量也不同.

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(責任編輯：趙藏賞)