單一及組合乳酸菌對發酵乳功能特性的影響

趙志文,戴　穎,王　琴,張奇波,陳　霞,黃玉軍,陳大衛,顧瑞霞,*

(1.揚州大學江蘇省乳品生物技術與安全控制重點實驗室,江蘇揚州 225127;2.新疆克拉瑪依農牧業科學技術研究所,新疆克拉瑪依 834000)

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單一及組合乳酸菌對發酵乳功能特性的影響

趙志文1,戴穎1,王琴2,張奇波2,陳霞1,黃玉軍1,陳大衛1,顧瑞霞1,*

(1.揚州大學江蘇省乳品生物技術與安全控制重點實驗室,江蘇揚州 225127;2.新疆克拉瑪依農牧業科學技術研究所,新疆克拉瑪依 834000)

使用巴馬長壽人群腸道分離出的五株性狀優良的乳酸菌及其組合制備發酵乳,以發酵乳的抑制致病菌、抗氧化、降解膽固醇和甘油三酯、抑制α-葡萄糖苷酶活性等功能特性為研究對象,研究單一及組合乳酸菌對發酵乳各項功能特性的影響,并采用主成分分析法分析單一及組合乳酸菌發酵乳各項功能特性的綜合評分。結果表明,組合乳酸菌發酵乳功能特性各項指標中,除抗氧化能力指標中超氧陰離子清除能力(IC50為19.62 g/L)高于單菌株發酵乳外,其余各項指標均介于單菌株發酵乳的最大值和最小值之間;主成分分析表明,提取到的分別以還原能力、大腸桿菌抑制能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除能力、超氧陰離子清除能力為特征的四個主成分,在模型中累計貢獻率達95.1%,足以說明11項功能指標變化趨勢,組合乳酸菌發酵乳11項功能指標綜合評分達10.5,高于單菌株發酵乳。組合乳酸菌發酵乳無論就單一功能特性還是功能特性綜合評分來看,均具有一定優勢。

乳酸菌,組合,功能特性,抑菌,抗氧化,主成分分析

純菌種發酵,由于其發酵過程及產品安全性可控,是近代微生物學的巨大進步。但近年來,越來越多的研究與生產實踐發現,單一或少量菌株復合發酵,除了對發酵速度有利外,往往對產品的風味[1]、組織狀態[2]等,并不是最佳選擇。因此,在許多發酵食品加工過程中,復合多菌株發酵又開始重新受到關注與運用,如采用多菌株發酵劑,生產具有優異組織狀態及風味的發酵乳制品。

隨著社會的進步和科技的發展,人類的健康狀況也發生了重大變化。傳統危害人類健康的傳染病被逐漸控制,亞健康等成為人類健康的巨大困擾。近年來,隨著預防醫學、臨床醫學、現代營養學及腸道保健理論的發展,具有特定生理功能,并對人體健康有益的新型益生菌及其發酵乳制品的研究與開發,在全世界引起了廣泛研究和生產興趣[3]。篩選具備特定功能特性益生菌菌株,優化發酵條件,用于特定功能食品開發,具有十分重要的意義[4]。如何利用復合多菌株進行發酵,綜合提高發酵產品的功能特性,尚需進行深入研究。

本文研究利用分離自長壽人群腸道的5株耐酸、耐膽鹽、藥敏、抑菌、抗氧化及具有降膽固醇等功能的乳酸菌,探索單一和組合乳酸菌發酵對發酵乳體外部分功能特性的影響,以期為混合多菌株乳酸菌功能發酵產品的開發提供幫助。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

植物乳桿菌(L.plantarum)s7,鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)m11,干酪乳桿菌(L.casei)g9,嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)k4和長雙歧桿菌(B.longum)w10,均為揚大乳品研究所從廣西巴馬長壽人群腸道分離篩選并鑒定凍藏菌株,混合乳酸菌為s7、m11、g9、k4、w10按照1∶1∶1∶1∶1比例混合;大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌,中國微生物菌種保藏中心;甘油三酯試劑盒南京建成生物工程研究所;DPPH、α-葡萄糖苷酶美國sigma公司;硫酸亞鐵、過氧化氫、膽固醇、膽鹽、三氯化鐵、鐵氰化鉀、鹽酸國藥集團化學試劑有限公司;膽固醇培養基、甘油三酯培養基,按文獻方法[5]配制。

全自動滅菌鍋(JF-SX-500)日本TOMY公司;高速冷凍離心機(Legend mach1.6R)美國塞默飛世爾科技有限公司;紫外分光光度計(UV-2550)日本島津公司;生物顯微鏡(Olympus CX41)日本Olympus公司;電熱恒溫培養箱(DPH-2000)天津市瑞金特化學品有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1抑制致病菌能力的測定參照文獻[6],采用牛津杯法,分別測定對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌的抑制能力。

1.2.3膽固醇降解率的測定將樣品按3%的接種量接種至膽固醇培養基[5]中,37 ℃培養24 h后,取培養液0.2 mL,加入4.8 mL無水乙醇振蕩混勻1 min,靜置5 min后振蕩混勻,4000×g離心10 min,取2.0 mL上清液用于膽固醇的測定,以不含樣品的膽固醇培養基作為對照。膽固醇降解率按下式計算:

其中:a為不含樣品膽固醇培養基的膽固醇含量;b為含有樣品膽固醇培養基的膽固醇含量。膽固醇含量測定:參照GB/T 22220-2008,食品中膽固醇的測定方法[12]。

1.2.4甘油三酯降解率的測定將樣品按3%的接種量接種至甘油三酯培養基[5]中,37 ℃培養24 h后,4000×g離心10 min,取上清液用于甘油三酯含量的測定,以不含樣品的甘油三酯培養基作為對照。甘油三酯降解率按下式計算:

其中:a為不含樣品甘油三酯培養基的甘油三酯含量;b為含有樣品甘油三酯培養基的甘油三酯含量。甘油三酯含量的測定:利用甘油三酯試劑盒,按照說明書,采用酶比色法測定。

1.2.5α-葡萄糖苷酶抑制率的測定參照文獻[13],采用葡萄糖氧化酶法,稍有改進,即在600 μL pH6.8的0.05 mol/L PBS中,加入300 μL 20 mmol/L PNPG溶液、40 μL待測樣品,混合物于37 ℃水浴20 min,加200 μLα-葡萄糖苷酶溶液(0.2 U/mL)反應10 min。α-葡萄糖苷酶按下式計算:

其中:a為含有α-葡萄糖苷酶溶液但不含樣品的測定吸光值;b為不含α-葡萄糖苷酶溶液及待測樣品的測定吸光值;c為含有α-葡萄糖苷酶溶液及待測樣品的測定吸光值;d為不含α-葡萄糖苷酶溶液但含待測樣品的測定吸光值。

1.2.6數據統計與分析每個樣品設三個平行,采用SPSS20.0進行數據分析,測定結果以平均值±標準偏差表示;采用SPSS20.0進行主成分分析。

2　結果與分析

2.1單一及組合乳酸菌對發酵乳抑制致病菌能力的影響

單一及組合乳酸菌發酵乳對三種致病菌的抑制作用如表1所示。

表1　單一及組合乳酸菌發酵乳抑制致病菌能力

注:▼、▲分別表示同一列數據中的最低值和最高值,表2～表4同。

表2　單一及組合乳酸菌發酵乳抗氧化能力

注:IC50即清除率達到50%所需發酵乳的濃度,IC50值越小,表示發酵乳抗氧化能力越強。由表1可知,不同乳酸菌發酵乳對三種致病菌的抑制能力不同,對大腸桿菌的抑制能力最強的是L.caseig9發酵乳,對金黃色葡萄球菌和沙門氏菌抑制能力最強的是L.plantarums7發酵乳;同一乳酸菌發酵乳對三種致病菌的抑制能力亦不同,如L.rhamnosusm11發酵乳對大腸桿菌和沙門氏菌抑制能力較弱,對金黃色葡萄球菌抑制能力較強;平均程度來看,實驗菌株對沙門氏菌菌的抑制作用較強。混合乳酸菌發酵乳三種致病菌的抑菌圈直徑均介于乳酸菌發酵乳最大值與最小值之間。乳酸菌代謝過程產生有機酸、細菌素、過氧化氫等抑菌活性物質,均能單獨或共同抑制致病菌生長[14],從人體腸道分離的乳酸菌,由于代謝產生的這些化合物的分子量和生物化學性質不用使其抑菌能力存在一定差異[15]。

2.2單一及組合乳酸菌對發酵乳抗氧化能力的影響

單一及組合乳酸菌發酵乳抗氧化能力如表2所示。

2.3單一及組合乳酸菌對發酵乳降膽固醇及甘油三酯能力的影響

單一及組合乳酸菌發酵乳降膽固醇及甘油三酯能力如表3所示。

由表3可知,B.Longumw10發酵乳膽固醇和甘油三酯降解率最高;L.rhamnosusm11發酵乳膽固醇降解率最低,L.plantarums7發酵乳甘油三酯降解率最低;混合乳酸菌發酵乳膽固醇和甘油三酯降解率均介于乳酸菌發酵乳最大值與最小值之間,且處于較高水平。

表3　單一及組合乳酸菌發酵乳降膽固醇及甘油三酯能力

2.4單一及組合乳酸菌對發酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力的影響

單一及組合乳酸菌發酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力如表4所示。

表4　單一及組合乳酸菌發酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力

表5　主成分提取結果及成分得分系數

注:*所在行變量為主成分特征。

表6　主成分貢獻率

表7　綜合因子得分表

由表4可知,L.rhamnosusm11發酵乳對α-葡萄糖苷酶抑制能力最強,混合乳酸菌發酵乳對α-葡萄糖苷酶抑制能力僅次于L.rhamnosusm11及L.plantarums7發酵乳。可見,混合乳酸菌發酵乳對α-葡萄糖苷酶抑制率介于乳酸菌發酵乳最大值與最小值之間,且處于較高水平。

2.5單一及組合乳酸菌發酵乳各項功能特性的綜合評分

由公式:綜合因子得分(F)=各成分得分×對應權重之和(成分得分=成分得分系數與原始變量標準化值乘積之和)。采用主成分分析法獲得成分得分系數,見表5成分得分系數矩陣。得出綜合得分排名,見表7。

由表7可知,乳酸菌及其混合發酵乳四項功能特性的綜合評分(F)進行比較:混合乳酸菌>w10>g9>m11>s7>k4。混合乳酸菌發酵乳F值為10.15,高于各組單菌株發酵乳。主成分分析表明,四項功能特性綜合而言,混合乳酸菌發酵乳四項功能特性的綜合評分均高于各組單菌株發酵乳。

3　結論與討論

[1]閆彬,賀銀鳳. 酸馬奶中一株乳酸菌與一株酵母菌共生關系和風味代謝產物的研究[J]. 中國乳品工業,2012,40(11):10-15.

[2]沈國華,王建寧. 純菌接種發酵技術最佳發酵模式的確定與應用(2)[J]. 食品研究與開發,2001(2):14-16.

[3]張群. 新型益生菌發酵乳制品的研究與開發[J]. 食品與生物技術學報,2015(6):672-672.

[4]于景華. 健康人腸道益生菌的分離、篩選、功能特性及應用研究[D]. 北京:中國農業大學,2006.

[5]陳大衛. 輔助降血脂益生乳酸菌的篩選及其對大鼠腸道菌群結構的影響[D].揚州:揚州大學,2014.

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Study on the effect of single and mixedLacticacidbacteriaon functional properties of fermented milk
ZHAO Zhi-wen1,DAI Ying1,WANG Qin2,ZHANG Qi-bo2,

CHEN Xia1,HUANG Yu-jun1,CHEN Da-wei1,GU Rui-xia1,*

(1.Jiangsu Province Key Laboratory of Dairy Biotechnology and Safety Control,College of Food Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China; 2.Xinjiang Karamay Agriculture Science and Technology Research Institute Kelamayi 834000,China)

Lacticacidbacteria;combination;functional property;bacteriostatic ability;antioxidant ability;principal component analysis

2016-03-03

趙志文(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：乳品科學，E-mail：zhaozhiwen0501@163.com。

顧瑞霞(1963-)，男，博士，教授，研究方向：乳品科學，E-mail：rxgu@yzu.edu.cn。

國家自然科學基金(31571855)；“十二五”國家科技支撐計劃項目(2013BAD18B12)；江蘇省前瞻性聯合研究項目(BY2014117-04)；江蘇省高校自然科學研究重大項目(12KJA550003)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)17-0335-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.057