酸馬奶和維利的研究進展

王 豪，劉振民，章 慧

（1.光明乳業股份有限公司乳業研究院，乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436；2.上海必諾檢測技術服務有限公司，上海 200436）

酸馬奶和維利的研究進展

王 豪1，劉振民1，章 慧2

（1.光明乳業股份有限公司乳業研究院，乳業生物技術國家重點實驗室，上海 200436；2.上海必諾檢測技術服務有限公司，上海 200436）

為迎合中國消費者日益增長的差異化飲食需求，本文通過綜述傳統發酵乳制品中酸馬奶和維利的感官理化特性、微生物菌群、益生功能及生產工藝，以期能夠將此類別具一格的發酵乳制品引入國內，并通過本土化改良進而實現規模化生產，從而打造出新興的發酵乳細分市場來滿足消費需求。

酸馬奶；維利；發酵乳

乳是微生物最為常見的棲身場所，在適當的溫度和時間條件下可引發乳的自然酸化。存在于大千世界中不同來源的微生物塑造出了多樣化的發酵乳，發酵乳所具備的特征風味和質構與微生物息息相關[1]。基于微生物所形成的不同代謝產物，發酵乳發酵過程可被劃分為以下三類[2]：乳酸菌發酵、酵母菌-乳酸菌發酵、霉菌-乳酸菌發酵。

大部分發酵乳的發酵過程為乳酸菌發酵。酵母菌-乳酸菌發酵的產品中除含有乳酸菌外，發酵過程中還會產生二氧化碳、乙醇和其他特征性風味物質，因此，此類產品也被定義為含酒精型乳制品。酵母菌-乳酸菌發酵的乳制品在東歐和中亞等地區十分流行，其中開菲爾（Kefir）和酸馬奶（Koumiss）是傳統意義上最為典型的酵母菌-乳酸菌發酵乳，而前者已在很多國家實現了工業化生產。

霉菌-乳酸菌發酵的乳制品起源于北歐地區，此類發酵乳制品質構普遍較為稠厚，乳固形物水平較常規酸奶更高，而酸感卻比常規酸奶更弱。此外，霉菌在發酵過程中賦予這類產品獨特的、差異化的口感及風味，備受北歐地區消費者的青睞。與酵母菌-乳酸菌發酵乳相比，霉菌-乳酸菌發酵乳的市場容量更小。

1 酸馬奶

酸馬奶是一種源自高加索地區，使用酵母菌搭配乳酸菌發酵的乳制品。自公元13世紀伊始，酸馬奶從高加索地區逐漸傳至中亞的蒙古和中國西北部。在馬可波羅游記中，意大利人第一次將酸馬奶的美名傳播到了西方世界。如今，酸馬奶常見于哈薩克斯坦、阿塞拜疆及土耳其等中亞國家，其中在哈薩克斯坦和吉爾吉斯斯坦尤為流行[3]。雖然酸馬奶擁有悠久的食用歷史和文化，但是關于這種發酵乳的研究仍較為有限。

1.1 酸馬奶的感官及理化特征

原料乳品種的差異化賦予了酸馬奶獨特的感官特性及理化特征。傳統的酸馬奶使用馬乳發酵，馬乳的理化性質不同于牛乳，前者的pH值略高（約為7.0）、乳糖含量較高而蛋白質及脂肪含量則較低[2]（表1）。

表1 不同動物乳中的組成成分[2]Table1 Chemical composition of milk of different animal species[[22]]

較高的乳糖含量使馬乳呈透明的乳白色并略帶淺灰色，口感較牛乳和山羊乳更甜。馬乳中酪蛋白水平低于牛乳，但卻有更多的免疫球蛋白[4]。通過對馬乳中的蛋白質純化后發現，馬乳中的β-酪蛋白和α-酪蛋白較牛乳中相對應的蛋白質酸性更高[5]。此外，馬乳中還含有高水平的多聚不飽和脂肪酸及磷脂[4,6]。基于馬乳和牛乳的理化性質差異較為明顯，發酵時牛乳的pH值下降幅度更大[7]（圖1）。

圖1 馬乳和牛乳的發酵酸化曲線[7]Fig.1 Acidification curves of mares’ milk and bovine milk during fermentation[7]

雖然多數發酵乳在發酵過程中會形成不同稠度的凝乳，但酸馬奶在發酵結束后仍保持液體狀態。這是由于馬乳的蛋白質組成較為特殊，當酸度增加或添加凝乳酶時均不會形成凝乳。酸馬奶這種獨特的發酵特性使其在貯藏過程中乳清不易析出[1]。

酸馬奶在發酵過程中，基于乳酸菌的同型發酵及異型發酵，兼之酵母菌的乙醇發酵，乳糖水平持續下降，而乳酸、乙醇、氨基酸和脂肪酸的含量升高。同時，發酵過程中還會產生多種風味物質（如乙酸、乙醇及酯類等），賦予產品清爽的發酵風味。表2所顯示的即是酸馬奶中營養成分的典型值[8]。

表2 酸馬奶中營養成分的典型值[8]Table2 Typical values of nutrients in koumiss[8]

傳統的酸馬奶最高可含有3.0 g/100 mL的乙醇，且酸馬奶中蛋白的水解程度（蛋白胨含量：0.2%～1.0%）較開菲爾（蛋白胨含量：0.05%～0.12%）高出近10 倍[9]。根據發酵程度的不同（乳酸及乙醇含量），Lozovich[9]將酸馬奶劃分為三大類型（表3）。Danova等[10]則根據酸馬奶的pH值范圍，亦將酸馬奶劃分為3 種不同風格：強烈（pH 3.3～3.6）、適中（pH 3.9～4.5）及輕柔（pH 4.5～5.0）。

表3 根據不同的發酵程度所劃分的酸馬奶[10]Table3 Classification of koumiss based on extent of fermentation[[1100]]

1.2 酸馬奶中的微生物

酵母菌-乳酸菌發酵的產品中微生物復雜多變，這取決于發酵劑的來源地、微生物的生長條件、產品的加工過程及所使用的原料乳品種。一般而言，典型的酸馬奶中菌群由乳酸菌、乳糖發酵型酵母菌和非乳糖發酵型酵母菌組成[11]。

酸馬奶中較為常見的乳桿菌包括干酪乳桿菌、瑞士乳桿菌、植物乳桿菌、棒狀乳桿菌、布氏乳桿菌、唾液乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、副干酪乳桿菌副干酪亞種、副干酪乳桿菌堅忍亞種、馬乳酒樣乳桿菌、彎曲乳桿菌和發酵乳桿菌[10,12-13]，較為常見的酵母菌包括馬克斯克魯維酵母、畢赤酵母和釀酒酵母[13-14]。

Robinson等[15]從蒙古酸馬奶和中國酸馬奶中不僅分離出乳桿菌（副干酪乳桿菌副干酪亞種、副干酪乳桿菌堅忍亞種及彎曲乳桿菌）和酵母菌（馬克斯克魯維酵母乳酸亞種和乳酒假絲酵母），還從蒙古酸馬奶中分離出了乳球菌。由于乳球菌會加快發酵產酸速率，從而減慢酵母菌的增殖速率，最終導致酸馬奶的特征風味減弱甚至喪失，因此在酸馬奶的制備中需避免混入乳球菌。

Montanari等[16-17]收集調研了94 種來自哈薩克斯坦的傳統酸馬奶樣品，發現主導乙醇發酵的優勢菌群為單孢酵母（半乳糖發酵型酵母）。單孢酵母作為非乳糖發酵型酵母菌，會減慢乙醇發酵速率并產生多種代謝副產物（如甘油、琥珀酸、醋酸等），因此這類酸馬奶常帶有微弱的“異味”。

1.3 酸馬奶的益生功能

酸馬奶不僅是一種營養食品，更被牧民們看作是古老的治療藥物。酸馬奶中微生物菌相與開菲爾相似，且同樣包含諸如胞外多糖和活性肽等生物活性物質。在酸馬奶流行的國度，民眾普遍認為酸馬奶是一種可以預防腸道紊亂、調節免疫平衡、輔助治療肺結核等慢性疾病的益生食品。然而，與開菲爾相比，關于酸馬奶益生方面的支持性科研數據極為有限。

酸馬奶中的發酵菌群對許多病原菌（包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌和結核分枝桿菌）具有拮抗或殺滅作用。在腸易激綜合征康復期內，酸馬奶可作為益生食品用于輔助治療。Ham等[18]將從酸馬奶中分離得到的乳酒假絲酵母混合植物乳桿菌喂食肉雞后發現，糞便中的大腸桿菌數目明顯下降。

血管緊張素Ⅰ-轉化酶（angiotensin I-converting enzyme，ACE）的生物活性在血壓調節中起著重要作用，ACE抑制劑具有顯著的抗高血壓作用。Sun Tiansong等[19]從酸馬奶中分離出21 株乳桿菌，其中16 株表現出ACE抑制活性。Chen等[20]利用超濾技術及高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）技術，從酸馬奶中分離純化出4 種具有ACE抑制活性的生物活性肽，序列分析顯示其中1 種生物活性肽來源于馬乳的β-酪蛋白。

di Cagno等[21]則發現，基于馬乳中的過敏源物質水平低于牛乳，因此酸馬奶更適用于過敏性兒童食用。

1.4 酸馬奶的生產工藝

在早期，傳統的酸馬奶都是在馬皮袋中經天然發酵制成的。通過多批次的發酵后（發酵結束后的成品從袋中排出后再灌入新批次的馬乳），皮袋上殘留的微生物菌群逐漸繁殖，從而成為傳統酸馬奶的發酵劑[15]。

現在，大部分蒙古人已改用木桶來替代馬皮袋用于傳統酸馬奶的制作。蒙古人通常選擇夏季（7－10月）來制作傳統的酸馬奶。牧民們在清晨時分開始擠奶，擠奶頻率為2 h/次，每天平均擠奶6 次。待夜晚環境溫度下降后，牧民們將鮮馬乳灌至盛有殘余酸馬奶的木桶中，采用特制的器具劇烈攪拌1 h后，置于室溫下持續發酵（圖2），攪拌過程中混入的空氣為酵母菌的增殖提供了良好的生長條件。馬乳中的酵母菌數決定了終產品中的乙醇含量。根據蒙古人的制作經驗，優質的酸馬奶在發酵時所處的環境溫度不宜過高。在蒙古，乙醇含量較高的酸馬奶經蒸餾后還可獲得馥郁芳香的蒸餾酒[11]。

圖2 用于制備傳統酸馬奶的木制攪拌槳[11]Fig.2 Wooden mixing paddle used traditionally during the manufacture of koumiss[11]

1.4.2 改良方法

由于在當年的11月至次年的6月期間，母馬的產奶量極為有限，因此人們試圖以牛乳作為原料乳來生產“改良酸馬奶”，從而使酸馬奶擺脫季節性產品的束縛。基于馬乳的蛋白質和乳糖含量不同于牛乳，牛乳中此類營養物的水平需進行模擬改良，才能生產出口味適宜的酸馬奶。

較為經典的牛乳改性方法為：通過加水稀釋脫脂牛乳來下調酪蛋白含量，補充乳清/乳清濃縮蛋白標準化至馬乳中常規蛋白質水平，同時添加葡萄糖或乳糖（經β-D-半乳糖苷酶水解）標準化至馬乳中常規碳水化合物水平[22]。

隨著生產技術水平的提高，Kucukcetin等[23]成功地運用膜過濾技術（超濾、微濾及納濾）對牛乳實施組分調整。發酵制成的產品經理化分析及感官評測證明，使用膜技術改進的牛乳可完全替代馬乳用于生產酸馬奶（表4、5）。在Kucukcetin等制備酸馬奶的過程中，所使用的發酵菌種為馬克斯克魯維酵母乳酸亞種、德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜酸乳桿菌。

表4 使用改性牛乳或馬乳制成的酸馬奶在4 ℃貯藏期內的理化和微生物指標[23]Table4 Physical, chemical and microbiological properties of koumiss made from modified bovine milk or from mares’ milk during storage at 4 ℃[23]

表5 使用改性牛乳或馬乳制成的酸馬奶在4 ℃貯藏期內的感官指標[23]Table5 Organoleptic scores of koumiss made from modified bovine or from maarreess’ milk during storage at 4 ℃[23]

Yildiz等[2]記載了改良酸馬奶的生產過程：改性牛乳經熱處理后冷卻至25 ℃，使用天然發酵劑或由分離自酸馬奶的特征菌種組成的商業發酵劑進行發酵，發酵過程中不時地振蕩攪拌，pH值為4.6時終止發酵，灌裝封口后低溫貯藏（圖3）。與常規發酵乳不同之處在于，在生產過程中，基于所采用的原料乳在酪蛋白等電點無法形成凝乳的特性，酸馬奶不適于制作成凝固型產品。

圖3 改良酸馬奶的生產工藝[2]Fig.3 Production scheme for making modified koumiss[2]

與開菲爾的相似之處在于，酸馬奶同樣會因酵母菌產氣而引發漲包現象。當打開玻璃瓶時，可能有多達1/3的內容物會產生大量泡沫，如果產品的包裝為紙盒，包裝容器可能還會發生爆炸。為避免上述問題的發生，可選擇在灌裝前向包裝容器內充填N2，或選擇在灌裝后使用N2取代包裝容器的頂空部分[22]。

[4] Adam Entous, “In Asia, Tone Lightens On Sea Disputes,” Wall Street Journal, October 13, 2010.

2 維利2

維利（viili）是由傳統產品菲慕克（Filmj?lk）衍變過來的現代產品。在芬蘭，該產品的人均年消費量為4.5 kg/（人·a），是最受歡迎的發酵乳飲料。如今維利已在多個北歐國家上市，包括丹麥、瑞典、挪威和冰島。在北歐國度的各大賣場甚至是小賣鋪，均可買到美味的維利。

維利的類型多種多樣，除傳統的原味和水果味外，市場上也可以見到低脂、低乳糖、低熱量和添加益生菌等具有特殊功能訴求的產品系列。北歐地區的居民習慣在早餐時候享用維利，在他們的生活中維利是一種常見的甜點。隨著現代化節奏的加快，維利已開始轉型為快餐食品。

2.1 維利的感官特征

傳統的維利表面是一層白色的霉菌，賦予產品天鵝絨般柔軟的外觀。此霉菌可分解代謝凝乳中的乳酸，從而降低產品的酸度。因此，維利的口感柔和、酸甜度適中且具有獨特的發酵風味[24]，其風味與酪乳較為類似。此外，霉菌通過好氧發酵產生的二氧化碳還使產品具有輕微的含氣感。在食用維利時，人們經常還會添加肉桂粉等香料來賦予其特殊的香氣。

維利的質地均一、黏稠度較高，具有輕度的拉絲性。凝乳很容易用勺子挖取，因此可被進一步加工成具有多種風味的新鮮奶酪。通常，維利用湯勺食用，如此凝膠狀的產品會很容易切成小塊。如果將維利攪拌混勻后食用，產品的拉絲性會變得非常明顯。

維利中含有大量的胞外多糖，受益于菌種發酵所產生的這種多糖，產品的顆粒感較弱且脫水收縮的現象較少[25]。當從容器中挖取一勺維利，放置于盤子上，這勺維利會保持原型，不至于塌陷或者失去硬度，并且在2 min內不會出現乳清析出（圖4）。

圖4 維利的凝乳及凝乳切塊[11]Fig.4 Curd and slices of viili[11]

2.2 維利中的微生物

維利發酵劑中常見的乳球菌分為產黏型的乳酸乳球菌乳酸亞種和非產黏型的乳酸乳球菌乳脂亞種[26]。產黏型乳球菌和非產黏型乳球菌分別單獨發酵時體系的微觀結構差異較大（圖5、6）[27]。許多產黏型乳球菌的產酸能力較弱，因此在發酵劑中常搭配產酸較快的非產黏型乳球菌以提升發酵速率。此外，在維利的優勢菌群中還經常發現乳酸乳球菌乳亞種雙乙酰變種和腸膜明串珠菌乳脂亞種，這類嗜溫型乳酸菌可產生多種芳香類物質。典型的維利中還含有白地霉，白地霉是一種兼具酵母菌和霉菌特性的絲狀真菌，在嚴格好氧條件下此霉菌會形成密集、柔軟的絨毛層（類似于卡門培爾干酪和布里干酪），覆蓋整個產品表面。

圖5 分離自維利的非產黏型乳球菌發酵乳的掃描電子顯微鏡圖[27]Fig.5 Scanning electron micrograph of fermented milk made with non-ropy Lactococcus isolated from viili[27]

圖6 分離自維利的產黏型乳球菌發酵乳的掃描電子顯微鏡圖[27]Fig.6 Scanning electron micrograph of fermented milk made with ropy Lactococcus isolated from viili[27]

在維利的發酵劑生產過程中，噬菌體污染事件時有發生。噬菌體會抑制菌體細胞的增殖并延長產品的發酵時間。因此，針對噬菌體的專一性，菌種生產商們往往使用輪換菌種來避免噬菌體污染現象的發生。然而，目前僅有極少數的產黏型乳球菌擁有可替代的輪換菌種。

產黏型乳球菌在代謝過程中可分泌大量胞外多糖，胞外多糖不僅表現出特殊的流變學特性，同時還能保護菌體細胞免受噬菌體的攻擊[26]，并作為益生元促進腸道內益生菌群的增殖[28]。然而，乳球菌產胞外多糖的生物功能穩定性較差，重復傳代的次數增多或培養溫度出現異常均會弱化菌種的胞外多糖產生能力，甚至導致菌體細胞無法合成胞外多糖。Vedamuthu等[29]發現產胞外多糖的相關基因簇位于細胞的質粒中，進而通過質粒接合轉移技術將非產黏型乳球菌成功轉化為產黏型乳球菌，相關結果最終得到了專利授權。van Kranenburg等[30]進一步證實了乳球菌的異型胞外多糖產生受一個43 kb質粒的控制，該質粒包含一個12 kb胞外多糖基因組。

2.3 維利的益生功能

維利作為北歐傳統發酵乳的典型代表，具有一定的免疫調節作用，主要源于發酵乳中的乳球菌表面含有抗原結構。乳酸乳球菌乳脂亞種是維利中的主發酵劑，據報道該菌種不僅能刺激機體分泌免疫球蛋白IgM，同時還能促進T淋巴細胞的增殖[31]。此外，該乳球菌還可激活S180肉瘤細胞小鼠腹腔內巨噬細胞的吞噬活性。通過腹腔注射該菌種的凍干制劑后，可延緩小鼠腹水瘤及實體瘤的生長。經沙門氏菌回復突變實驗（亦稱Ames實驗）驗證，乳酸乳球菌乳脂亞種可降低亞硝胺的致突變作用，降幅達40%[1]。Kitazawa等[31]則研究表明，分離自維利的乳球菌除能抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌外，亦可降低小鼠的血清膽固醇水平。

2.4 維利的生產工藝

維利的工業化生產起于20世紀50年代晚期。生產過程中，標準化的原料乳（乳脂含量介于2%～12%之間）均質或不經均質，加熱至82～83 ℃后保溫20～25 min或經改良的高溫短時（high temperature short time，HTST）殺菌（78 ℃，2 min）后，冷卻至20 ℃并添加發酵劑。發酵劑由嗜溫型乳酸菌（乳酸乳球菌乳酸亞種、乳酸乳球菌乳脂亞種、乳酸乳球菌乳亞種雙乙酰變種和腸膜明串珠菌乳脂亞種等）和白地霉組成。灌裝后在20 ℃條件下發酵20～24 h至滴定酸度達0.9%（或終點pH值達4.6）。隨后產品冷卻至6 ℃以下貯藏[1]。采用此法生產的維利擁有至少14 d的貨架期。

未經均質的維利頂部會形成較厚的脂肪層，可將霉菌充分包裹并賦予產品典型的霉菌風味[24]。然而，霉菌的生長易受包裝容器頂部氧氣量的影響。如果蓋子破損或者密封不當，霉菌會繼續生長，繼而形成濃稠且不規則的表層，致使產品產生不可接受的霉味。

3 結 語

酸馬奶與常規發酵乳的最大區別在于，前者采用酵母菌協同乳酸菌發酵馬乳，同時發酵過程中通過產生二氧化碳和乙醇，賦予產品獨特的殺口感和酒香味。然而，受限于較為刺激的口感，以及工業化生產過程中所存在的交叉污染現象，酸馬奶的消費市場仍局限于傳統地區，還未實現全球化的上市銷售。

維利采用白地霉進行協同發酵，具有特殊的感官特征及發酵菌種，是所有發酵乳品類中差異化要素最顯著的一類產品，一定程度上拓寬了生產者對發酵菌種的認知視野。然而，由于霉菌的發酵風味在非傳統地區較難被當地消費者所接受，同時霉菌的使用在工業化生產過程中存在較高的質量安全風險，因此維利的銷售區域極為有限。

酸馬奶和維利所具有的獨特感官特性及營養益生功能可滿足當下消費者日益增長的高品質差異化需求，對現有同質化越發嚴重的發酵乳市場可形成較強的沖擊力。然而，酸馬奶和維利若想在未來取得長足進步，有必要針對乳制品消費密度較高的地區進行本土化改良，同時需降低大規模、多生產線操作模式下的污染風險，如此方可實現傳統地區的酵母菌-乳酸菌發酵乳和霉菌-乳酸菌發酵乳在非傳統地區的成功演繹。

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Advances in Koumiss and Viili

WANG Hao1, LIU Zhenmin1, ZHANG Hui2
(1. State Key Laboratory of Dairy Biotechnology, Dairy Research Institute, Bright Dairy and Food Co. Ltd., Shanghai 200436, China; 2. Shanghai Bino Testing Service Co. Ltd., Shanghai 200436, China)

The sensory profiles, physicochemical properties, microflora, health benefits and manufacturing processes of koumiss and viili, as distinctive representatives of traditional fermented milk, have been summarized in this article. The introduction and large-scale production of koumiss and viili improved to meet the increasing requirements of Chinese consumers is beneficial for developing the emerging niche market in the field of fermented milk and further catering to changing consumer demands.

koumiss; viili; fermented milk

10.7506/spkx1002-6630-201603043

TS252.54

A

1002-6630（2016）03-0247-06

王豪, 劉振民, 章慧. 酸馬奶和維利的研究進展[J]. 食品科學, 2016, 37(3): 247-252. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603043. http://www.spkx.net.cn

WANG Hao, LIU Zhenmin, ZHANG Hui. Advances in koumiss and viili[J]. Food Science, 2016, 37(3): 247-252. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201603043. http://www.spkx.net.cn

2015-05-28

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD28B07）

王豪（1984—），男，工程師，碩士，研究方向為乳品科學與技術。E-mail：wanghao840818@126.com