雙歧桿菌與乳酸克魯維酵母共發酵 對酸奶品質及風味的影響

貢佳欣,李思寧,唐善虎

(西南民族大學生命科學與技術學院,四川成都 610041)

雙歧桿菌是健康人體腸道中的優勢菌,具有緩解人體乳糖不耐受癥,抑制病原微生物生長,刺激免疫系統反應,產生維生素,降低膽固醇等作用[1]。基于雙歧桿菌的保健功效,國內外形成了雙歧桿菌乳制品研究開發的熱潮。普遍意義的酸奶是由乳酸菌發酵完成,然而隨著研究領域的擴展,酵母菌作為一種新型的益生菌在干酪[2]和發酵乳制品等行業[3]開始發揮重要作用,主要表現為參與乳制品中碳水化合物的發酵,生產芳香族化合物,同時還可能會刺激乳酸菌的生長。乳酸克魯維酵母作為一種乳糖發酵型酵母[4-7],營養要求極其簡單,生長旺盛,分泌蛋白能力強[8],其代謝乳糖的機理是乳糖通過主動運輸進入細胞膜誘導該酵母菌產生乳糖酶[9],參與發酵過程中乳糖的分解代謝。目前,已有乳酸克魯維酵母用于酸奶發酵的研究。梁龍等[10]研究并優化了乳酸克魯維酵母與乳酸菌混菌發酵對乳糖的降解條件。Jakobsen M等[11]研究了開菲爾粒中的酵母菌與副干酪乳桿菌之間的共生關系,發現酵母菌的存在對副干酪乳桿菌在腸道內的定殖有著促進作用。關于乳酸克魯維酵母與雙歧桿菌共發酵酸奶的研究尚未見報道。本文探討了改變乳酸克魯維酵母添加量與雙歧桿菌共發酵對酸奶在儲藏期間感官品質、理化性質、質構及揮發性風味成分的影響,以期為開發新型酸奶,豐富酸奶市場產品提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮牛乳 新希望乳業股份有限公司;蔗糖 太古糖業;復合發酵劑(保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、雙歧桿菌) 上海昊岳實業有限公司;乳酸克魯維酵母CICC 1777 中國工業微生物菌種保藏中心;氫氧化鈉、百里香酚酞、氯化鈉 均為分析純,成都科龍化工試劑公司。

DHP-9052型電熱恒溫培養箱 上海齊欣科學儀器有限公司;NS1001L型高壓均質機 意大利NiroSoavi公司;TA-XT Plus質構儀 英國Stable Micro Systems公司;PL303分析天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;HH-6數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司;MP511 pH計 上海三信儀表廠;Trace DSQ型GC-MS聯用儀(配Tripplus自動進樣器) 美國Thermo公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 乳酸克魯維酵母活化 在35 ℃培養溫度下,接種0.1%乳酸克魯維酵母于新鮮牛乳中,培養至凝乳。

表1 酸奶感官評價標準Table 1 Sensory score standard for yogurt

1.2.2 實驗設計 將鮮牛乳加熱到65 ℃,加入5%蔗糖使之充分溶解,于25 MPa壓力下均質,均質后將牛乳加熱到90 ℃,保持10 min殺菌,立即冷卻到42 ℃左右,均接種0.1%的混合發酵劑,并加入活化后的乳酸克魯維酵母,酵母添加量分別為0.0%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%,攪拌均勻后于40 ℃下發酵6 h至凝固,置于4 ℃冰箱后熟24 h后測定酸奶的感官、滴定酸度、pH、持水力及質構指標,選擇品質較好的酸奶,并對風味物質進行測定。

1.2.3 指標測定

1.2.3.1 感官評價 參照GB 19302-2010發酵乳感官要求[12]制定酸奶評價標準,組織食品專業10人對酸奶的色澤、氣味、滋味及組織狀態進行感官評定,逐項評分并記錄,評定要求見表1。

1.2.3.2 酸度 采用滴定法測定發酵乳的酸度[12]。取經后熟的發酵乳樣品5.0 g,加入5 mL蒸餾水,混合均勻,加入2滴0.5%的酚酞指示劑,用0.1 mol/L NaOH滴定至淡粉色,1 min內不褪色,同時以空白作為對照,根據所消耗NaOH標準溶液的量計算出滴定酸度(°T)。

1.2.3.3 pH 采用pH計測定共發酵酸奶的pH。

1.2.3.4 持水力 參考Guzmán-González M[13]的方法測定。取酸奶10 g,室溫下5000 r/min離心30 min后,棄上清液,離心管倒置10 min后立即稱重,計算持水力。持水力(%)=離心沉淀物重量/樣品重量×100。

1.2.3.5 質構 參考李春紅[14]的方法測定。測定參數:測前速:1.0 mm/s;測試速:1.0 mm/s;測后速:10 mm/s;下壓距離:15 mm;負載類型:Auto-10 g;探頭:A/BE-d35探頭;數據獲得率:200 pps。

1.2.3.6 風味成分 a.風味物質萃取:吸取酸奶5 mL轉入20 mL頂空進樣瓶內,加入2 g氯化鈉,加蓋密封,加熱至45 ℃,鹽析30 min。用已老化的固相微萃取頭旋轉頂空吸附,富集酸奶風味物質30 min,260 ℃解吸附3 min,進行GC-MS分析。

b.檢測條件參考郭文奎[15]的方法,稍作修改。

GC條件:采用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為He氣,流速為1.0 mL/min,采用不分流模式;進樣口溫度260 ℃;升溫程序:起始溫度40 ℃保持4 min,并以5 ℃/min升到140 ℃持續10 min,再以5 ℃/min升到210 ℃保持12 min,最后以10 ℃/min升到240 ℃。MS條件:EI電離源,70 eV;離子源溫度250 ℃,質量掃描范圍35～400 amu;發射電流100 μA,檢測電壓1.4 kV。

c.定性、定量方法:利用Xcalibur軟件系統自帶的NIST 08標準庫對MS結果進行自動檢索,要求正反向匹配因子大于800,結合文獻描述對結果進行定性,通過面積歸一化法計算各組分相對含量進行定量。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 感官評價

從色澤、氣味、滋味和組織狀態4個方面對酸奶樣品進行感官評定,評分結果見表2。當乳酸克魯維酵母添加量為2.5%時,酸奶的感官評分最高,有較強醇香味,凝乳均勻,無顆粒感。乳酸克魯維酵母添加量在2.0%～2.5%,與雙歧桿菌制備的共發酵酸奶的感官品質較好。

表2 酸奶感官評價結果Table 2 Sensory evaluation result of yogurt

注:同列數據不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.2 酸度變化

共發酵酸奶滴定酸度變化見圖1。隨酵母添加量的增加,共發酵酸奶的滴定酸度先上升后下降,均顯著高于不添加酵母的酸奶(p<0.05),這說明乳酸克魯維酵母促進了乳酸菌的生長繁殖。當乳酸克魯維酵母添加量為2.0%時,酸奶的酸度最大,為86.39 °T。酵母添加量大于2.0%之后,酸奶的酸度有所下降,原因可能是酵母變成了優勢菌株,在一定程度上抑制了乳酸菌的產酸能力。

圖1 乳酸克魯維酵母添加量對酸奶滴定酸度的影響Fig.1 Effect of addition of Kluyveromyces lactis on yogurt acidity注:不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05);圖2、圖3同。

2.3 pH變化

乳酸克魯維酵母添加量對酸奶pH的影響結果見圖2。由圖2可知,添加乳酸克魯維酵母的酸奶pH普遍低于不添加酵母的酸奶(p<0.05)。當乳酸克魯維酵母添加量為3.0%時,酸奶的pH顯著上升(p<0.05),表明酵母在此添加量水平,抑制了乳酸菌的產酸能力。

圖2 乳酸克魯維酵母添加量對酸奶pH的影響Fig.2 Effect of addition of Kluyveromyces lactis on pH of yogurt

2.4 持水力變化

乳酸克魯維酵母添加量對酸奶持水力的影響見圖3。由圖3可知,隨著乳酸克魯維酵母添加量的增加,酸奶的持水力顯著上升(p<0.05)。這可能是因為酸奶的保水力與蛋白質含量和固形物濃度有關[16],乳酸克魯維酵母是一種分泌蛋白能力強的酵母菌[8],添加乳酸克魯維酵母的酸奶因蛋白質含量增多,使其酸奶樣品的持水力增加。當乳酸克魯維酵母添加量為3.0%時,制備的酸奶樣品的持水力最高。

圖3 乳酸克魯維酵母添加量對酸奶持水力的影響Fig.3 Effect of addition of Kluyveromyces lactis on water holding capacity of yogurt

2.5 質構變化

乳酸克魯維酵母添加量對酸奶硬度、膠黏性、內聚性及粘聚性的影響結果見表3。由表3可知,隨酵母添加量的增加,共發酵酸奶的硬度、膠黏性、內聚性及粘聚性均顯著增大(p<0.05)。當酵母添加量大于2.0%,酸奶的硬度、膠黏性、內聚性和粘聚性均沒有顯著變化(p>0.05)。一些研究發現,酸奶的硬度、膠黏性及粘聚性并不是越大越好[17-18]。綜合質構指標,乳酸克魯維酵母添加量大于2.0%時制備的共發酵酸奶質地較好。

表3 乳酸克魯維酵母添加量對酸奶質構的影響Table 3 Effect of addition of Kluyveromyces lactis on yogurt hardness

注:同行數據不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

表4 不同乳酸克魯維酵母添加量的酸奶中揮發性物質的分類統計Table 4 Classification statistics of volatile substances in yogurt with different addition of Kluyveromyces lactis

綜上所述,在酵母實驗添加量范圍內,乳酸克魯維酵母添加量為2.0%～3.0%制備的共發酵酸奶感官、理化及質構指標較好。因此,選擇酵母添加量為2.0%、2.5%及3.0%的酸奶后熟24 h后,進行風味成分的檢測。

2.6 風味成分的變化

各組酸奶中揮發性風味物質分類統計見表4。

由表4可以看出,添加2.0%、2.5%和3.0%乳酸克魯維酵母的酸奶樣品中檢出的揮發性風味物質總數分別為25種、24種、24種,均大于不添加乳酸克魯維酵母的酸奶(21種)。添加乳酸克魯維酵母的酸奶中檢出的醇類、酯類及烴類物質的個數高于不添加乳酸克魯維酵母的酸奶,且醇類和酯類的相對百分含量要高于不添加乳酸克魯維酵母的酸奶,這是一個很突出的特征。對于添加乳酸克魯維酵母的酸奶來說,添加量為2.0%的酸奶中檢出的揮發性風味物質個數最多,且酯類、酮類、烴類物質相對含量最高。

3 結論

隨乳酸克魯維酵母添加量的增加,酸奶的感官品質先上升后下降(p<0.05),當乳酸克魯維酵母添加量在2%～2.5%,與雙歧桿菌制備的共發酵酸奶的感官品質較好;乳酸克魯維酵母添加量在2.0%～3.0%時,可以促進乳酸菌產酸,提高酸奶的持水力,改善酸奶的硬度、膠黏性、內聚性及粘聚性。添加乳酸克魯維酵母的酸奶中檢出的醇類、酯類及烴類物質的個數高于不添加乳酸克魯維酵母的酸奶,且醇類和酯類的相對百分含量要高于不添加乳酸克魯維酵母的酸奶。乳酸克魯維酵母添加量為2.0%的酸奶品質及風味較好。綜合考慮,乳酸克魯維酵母添加量為2.0%,與雙歧桿菌制備共發酵酸奶的品質及風味較好。

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