羊乳酒在發酵過程中主要參數變化的研究

楊同香,吳孔陽,李希琳,李劉敏,康懷彬*

(1.河南科技大學 食品與生物工程學院,河南 洛陽 471023;2.洛陽師范學院 生命科學學院,河南 洛陽 471934)

羊乳酒在發酵過程中主要參數變化的研究

楊同香1,吳孔陽2,李希琳1,李劉敏1,康懷彬1*

(1.河南科技大學 食品與生物工程學院,河南 洛陽 471023;2.洛陽師范學院 生命科學學院,河南 洛陽 471934)

以新鮮羊奶為原料,采用乳酸菌和酵母菌共發酵方法,在29℃條件下振蕩發酵羊乳,以pH值、酒精度、總氮及非蛋白氮含量為評價指標,通過凱氏定氮法、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳法(SDS-PAGE),對羊乳酒在發酵過程的不同時期蛋白質降解的動態變化進行了研究。研究結果表明,羊乳酒在發酵的過程中的pH值呈現先降低后升高再降至穩定的趨勢;酒精度呈現緩慢增長的趨勢;總氮含量變化不大;非蛋白氮含量隨著乳酒發酵的進行緩慢升高;SDS-PAGE結果顯示,羊乳酒中蛋白質發生了不同程度的降解,小分子蛋白增多,蛋白分子質量主要分布在17～35 kDa。

鮮羊乳;奶酒;蛋白質降解;十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳

奶酒作為一種傳統的飲用酒,具有獨特的口感和魅力。目前多集中于對馬奶酒和牛奶酒的研究,主要從奶酒發酵劑篩選、工藝條件、功能特性等方面展開研究[1-2]。由于傳統的奶酒工藝復雜,需要特殊的發酵劑,通常利用乳酸菌和酵母菌的共發酵培養可能會產生一些代謝產物,能夠改善產品的風味,也有一些研究者通過添加果蔬發酵提高奶酒的香味和口感(如哈密瓜奶酒、核桃奶酒等)[3-5]。羊乳作為人類三大奶源之一,因為具有豐富的營養以及保健功效在國際市場備受推崇,被國際營養界稱為“奶中之王”[6]。近年來,有關羊乳加工的研究主要集中于酸羊乳、奶酪、羊乳粉、常溫奶、冰淇淋等[7-9],而有關羊乳酒產品開發及其相關理論研究相對較少[10]。本試驗通過開展對羊乳酒發酵過程主要參數變化的研究,以期為羊乳酒發酵產品品質控制及開發提供相應的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮羊奶:購自洛陽市郊區乳山羊養殖場;混合發酵劑(乳雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌ST-III、釀酒酵母菌等):保藏于河南科技大學食品與生物工程學院乳品工程實驗室。

1.2 儀器與設備

K9860全自動凱氏定氮儀:濟南海能儀器股份有限公司;PHS-3E型pH計:上海雷磁儀器廠;BSD-250振蕩培養箱:上海蘇凈實業有限公司;HH-601數顯恒溫水浴鍋:金壇市朗博儀器制造有限公司;JA10003分析天平:上海京孚儀器有限公司;KL-30-10000乳化均質機:上海科勞機械設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

新鮮羊乳、蔗糖→攪拌→過濾→加熱至55～65℃→15 MPa壓力條件下均質→90～95℃加熱殺菌5 min→冷卻至25～30℃→2%～3%接種量接種發酵劑→測定初始pH→主發酵(25～30℃培養3 d)→后發酵→成品

1.3.2 發酵過程

原料乳∶白砂糖為10∶1(g∶g),混合發酵劑添加量為3%。接種后在29℃、振蕩速度55r/min條件下進行恒溫培養,在發酵第3、5、9、20、24、30、34、48、56、68、72小時分別取樣,進行編碼1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#,并對指標進行檢測。

1.3.3 測定方法

pH值的測定:在每組樣品發酵時間達到要求時,取樣進行pH值的測定,記錄該發酵時間樣品的pH值。

酒精度的測定:將測定完pH值的樣品進行蒸餾,將餾出物定容至100 mL,并用酒度計和溫度計測定在該溫度時的酒精度,再換算成20℃條件下的酒精度[11-12]。

蛋白質含量及分子質量的測定:根據凱氏定氮法測定樣品中的蛋白質含量[13]。凱氏定氮法測定非蛋白氮含量時,用15%三氯乙酸溶液將蛋白質沉淀,濾液再采用凱氏定氮法測定氮含量,即為樣品中非蛋白氮含量。通過十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)法測定羊乳酒中可溶性蛋白分子質量[14]。

2 結果與分析

2.1 pH值測定結果及分析

表1 羊乳酒發酵過程中pH值變化Table 1 Changes of pH value during fermentation process of fresh goat milk wine

由表1可知,樣品的pH值隨著發酵時間的延長整體呈先減后增再降低的趨勢,在發酵72 h時羊乳酒的pH值要高于核桃牛乳酒[5]。羊乳酒在發酵時的初始pH值為5.5左右,隨著發酵的進行,各種微生物快速的生長繁殖,由于細菌的傳代時間要比酵母菌短的多,因此細菌快速生長繁殖產生的乳酸以及酵母菌生長繁殖時產生的少量無機磷酸等使羊乳酒的pH值降至pH5.1附近。在酵母菌快速生長產生的酒精的共同作用下,抑制了細菌的生長和自身的產酸,所以酸度雖然會升高,然而因為大分子的分解、酒精含量的增加和弱堿性物質等緩沖物質的生成,使pH值增高至pH5.3～5.4,這與黃酒發酵時樣品中pH值變化類似[15]。隨著發酵的持續進行,乳酸菌發酵產生了乳酸,增加了羊奶酒的酸度,達到了pH4.9。

2.2 酒精度測定結果及分析

由圖1可知,在整個羊乳酒的發酵過程中,發酵酒的酒精度呈緩慢增高的趨勢。發酵開始至發酵20 h時(樣品4#),各種微生物快速的生長繁殖,釀酒酵母開始快速產生酒精,剛開始時較為緩慢,隨后產生酒精速度加快。之后,由于各種微生物的相互作用,酒精產生速度稍微減緩,但酒精度仍在持續增加直至達到一個穩定的值。

圖1 羊乳酒發酵過程中酒精度變化Fig.1 Change of alcohol content during fermentation process of fresh goat milk wine

2.3 總氮及蛋白質含量測定

2.3.1 總氮含量測定結果

表2 羊乳酒發酵過程中總氮含量測定結果Table 2 Determination results of total nitrogen content during fermentation process of fresh goat milk wine

由表2可知,樣品中總氮含量基本不變,保持在0.2608%～0.3397%范圍內。

2.3.2 非蛋白氮含量測定結果

表3 乳酒發酵過程中非蛋白氮含量測定結果Table 3 Determination results of non-protein nitrogen content during fermentation process of fresh goat milk wine

由表3可知,在羊乳酒的發酵過程中,樣品中的非蛋白氮含量呈現增長的趨勢,這是由于在發酵的過程中由于微生物細胞酶系作用使樣品中含有的蛋白質產生降解現象,蛋白質被降解為的氨基酸、肽類及一些無機物質,樣品中的非蛋白氮含量有一定的增加。

2.3.3 蛋白氮含量測定結果

圖2 羊乳酒發酵過程中蛋白氮含量變化Fig.2 Change of protein nitrogen contents during fermentation process of fresh goat milk wine

由圖2可知,由于蛋白質被微生物分解,在發酵期間羊乳酒中的蛋白氮呈現下降的趨勢。羊乳酒在發酵期間,細菌與酵母菌相互作用,使原料中的蛋白質轉化為肽類及氨基酸等物質,引起樣品中蛋白氮含量下降,非蛋白氮含量上升,總氮含量基本保持不變。

2.4 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳結果

由羊乳酒樣品SDS-PAGE結果(圖3)可知,羊乳酒可溶性蛋白電泳圖譜共分離出4條較清晰蛋白條帶,樣品中的蛋白分子質量大致在17～35 kDa,蛋白分子質量為35 kDa的蛋白質條帶染色程度最深;蛋白分子質量為25 kDa的蛋白含量次之;蛋白分子質量為17kDa的蛋白含量比分子質量為25 kDa的蛋白含量稍微低一些;蛋白分子質量為20 kDa的蛋白含量最少,研究結果與宋宏新等[16]結果相近。

圖3 羊乳酒發酵過程中可溶性蛋白的SDS-PAGE結果Fig.3 SDS-PAGE results of soluble protein during fermentation process of fresh goat milk wine

樣品蛋白發酵過程中發生不同程度的降解,其中1#、2#、3#、4#、5#樣品中蛋白分子質量為35 kDa的蛋白的染色深度在逐漸的降低,6#、7#、8#、9#、10#、11#樣品中染色深度變化不明顯,說明蛋白分子質量為35 kDa的蛋白在逐漸的降解至一定的水平。蛋白分子含量為25 kDa和20 kDa的蛋白含量也有降解的現象,但是分子質量20 kDa的蛋白降解現象不明顯;而蛋白分子質量為17kDa的蛋白在1#樣品中無條帶,從2#樣品中開始出現條帶,而且條帶的深度隨著發酵時間的延長而增加,直至達到一定水平,說明在發酵的過程中有大分子的蛋白質降解為小分子物質,并且隨著發酵的進行降解量增加直至穩定。

3 結論

通過測定羊乳酒發酵過程中的pH、酒精度、蛋白含量及蛋白分子質量等,探究了新鮮羊乳在發酵過程中的蛋白質降解情況。羊乳酒在發酵的過程中的pH值呈現先降低后升高再降至穩定的趨勢;酒精度呈現緩慢增長的趨勢;總氮含量變化不大;非蛋白氮含量隨著乳酒發酵的進行緩慢升高;通過不同樣品之間SDS-PAGE電泳條帶顏色的深淺對比得出在發酵的過程中較大分子質量的蛋白發生降解現象,小分子的蛋白在逐漸增多,直至穩定,蛋白分子質量主要分布在17～35 kDa。

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YANG Tongxiang1,WU Kongyang2,LI Xilin1,LI Liumin1,KANG Huaibin1*
(1.College of Food and Bioengineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China;2.College of Life Science,Luoyang Normal University,Luoyang 471934,China)

TS261

0254-5071(2017)11-0088-03

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.019

2017-07-08

河南省高等學校重點科研項目(18A55004、18B180018);河南科技大學博士科研啟動基金項目(No.09001785);河南科技大學大學生研究訓練計劃項目(2017133)

楊同香(1983-),女,講師,博士,研究方向為乳品科學與工程。

*通訊作者:康懷彬(1963-),男,教授,碩士,研究方向為農產品加工及質量控制。