益生菌基礎發酵特性研究及固體飲料產品的開發

閆麗雅

【摘 要】針對市售不同益生菌進行了基礎發酵特性研究，選擇不同的益生元，分別對市售益生菌進行增殖研究，驗證后選擇低聚果糖和半乳糖作為益生元，進行風味發酵乳的發酵研究。結果顯示，益生元低聚果糖和低聚半乳糖對乳雙歧桿菌A和鼠李糖乳桿菌A具有較好的增殖作用。而在風味發酵乳的研究中發現，乳雙歧桿菌不參與風味發酵乳的后熟及產品風味變化較小，而鼠李糖乳桿菌的添加會顯著影響風味發酵乳的后酸，導致產品的酸度和pH值的上升，影響貨架期后端產品口感，所以在風味發酵乳領域，選擇乳雙歧桿菌作為益生菌的添加。將乳雙歧桿菌A和鼠李糖乳桿菌A應用于固體飲料中，使用低水活的脫脂粉做為基料，使得終產品顯著區別于市售產品，溫水沖泡后具有和一杯脫脂粉一樣的風味，在貨架期內產品水分活度始終低于0.25。

【關鍵詞】益生菌;益生元;風味發酵乳;發酵特性;固體飲料

【Abstract】： The basic fermentation characteristics of different commercially available probiotics were studied， different prebiotics were selected， and the probiotics were proliferated separately. After verification， fructooligosaccharides and galactose were selected as prebiotics to conduct the fermentation research of flavored fermented milk. The results showed that fructooligosaccharides and galactooligosaccharides have a good proliferation effect on Bifidobacterium lactis A and Lactobacillus rhamnosus A. In the research of flavored fermented milk， it is found that Bifidobacterium lactis does not participate in the post-ripening of flavored fermented milk and the product flavor changes little， while the addition of Lactobacillus rhamnosus will significantly affect the after-acidity of flavored fermented milk， resulting in product degradation. The increase in acidity and pH value affects the taste of products at the end of the shelf life. Therefore， in the field of flavored fermented milk， Bifidobacterium lactis is selected as a probiotic addition. Bifidobacterium lactis A and Lactobacillus rhamnosus A are used in solid beverages， using skim powder with low water activity as the base material， which makes the final product significantly different from the commercially products. After mixed in warm water， it has the same taste just like an bottle of skim powder and the water activity is always below 0.25 during the whole shelf life.

【Key words】： probiotics; prebiotics; flavor fermented milk; fermented character; solid beverage

益生菌是一類活的微生物，當攝入充足的數量時，會對宿主產生一種有論證的功能性健康益處[1-2]。目前，益生菌的功效主要集中在下面幾個方向：如調節腸道菌群功能、提升免疫力、等等[3]。益生元是益生菌的食物，益生元是一種可選擇性發酵的食物原料，對腸道微生態的組成和活性產生特別的作用，從而對宿主產生健康的有益影響。所有的益生元都是膳食纖維，但不是所有的膳食纖維都是益生元[4-5]。本實驗在體外通過分光光度計的方法，選擇市售不同的益生菌與常用益生元，分別進行培養基培養，使用OD60的方法測試不同的益生元對不同的益生菌類別增殖效果的研究。將目標益生菌即乳雙歧桿菌A和鼠李糖乳桿菌A分別進行風味發酵乳的發酵實驗，觀察并且測定產品在貨架期內的口感變化和質構變化，評估篩選適合于風味發酵乳產品使用的益生菌。并將其作為組合，共同開發一款不同于常規產品的益生菌產品，此款產品使用低水分活度的脫脂粉，進行干法混合，在貨架期內具有較好的活性及質量

1.材料與方法

1.1材料與儀器

1.1.1 實驗材料：益生菌（乳雙歧桿菌A、鼠李糖乳桿菌A、乳雙歧桿菌BB12、嗜酸乳桿菌NCFM、鼠李糖乳桿菌LGG）、益生元（低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉）、生牛乳、白砂糖、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、脫脂粉、商業用MRS培養基。

1.1.2 實驗儀器：分析天平、恒溫水浴鍋、恒溫培養箱、燒杯、Mettler pH計、紫外分光光度計、磷酸鹽緩沖液

1.2實驗方法

1.2.1 單因素實驗設計如下：

將益生元按照2%添加于改良的MRS培養基種，以此做為對照組。實驗組選擇不同的益生菌和益生元，形成15組樣品分別進行紫外分光光度計OD600的測定，菌種培養條件選擇37℃，48h培養。

1.2.2 將乳雙歧桿菌A和鼠李糖乳桿菌A分別做為益生菌制備風味發酵乳，測定產品在貨架期內的pH，滴定酸度的變化數據，并進行感官評定。

1.2.2.1 風味發酵乳生產工藝流程：

配料→均質→殺菌→接種發酵→灌裝→冷藏后熟

配料：將鮮牛乳進行升溫至50℃，加入白砂糖8%、低聚半乳糖2%，55℃保溫水合30 min。

均質：溫度65℃，壓力20 MPa。

殺菌：95 ℃，5 min。

接種發酵：冷卻至40℃，接種酸奶發酵劑，攪拌使菌粉混合均勻，置于40℃恒溫箱內發酵至pH值到達4.5，滴定酸度達到70度。

灌裝：將酸奶經過乳化泵乳化后灌裝于酸奶杯中，快速冷卻至15℃。

冷藏后熟：4-6 ℃，冷藏后熟24h。

權重 評分標準

色澤 10 10-6（乳白色，濁度高） 5-1（有發黃等異常顏色，濁度低）

乳清析出 20 20-17（無析出，微量析出） 16-11（少量析出） 10-5（析出較多） 4-1（嚴重析出）

粘稠度 20 20-17（粘度適中，口感濃厚） 16-11（口感略顯稀薄） 10-5（口感較稀薄） 4-1（口感很稀）

順滑感、奶香味 20 20-17（順滑爽口，奶油感強） 16-11（順滑感和奶香味略弱） 10-5（順滑度和奶香味較差，有粉感或顆粒感） 4-1（不順滑，顆粒感和粉感嚴重）

酸甜度 20 20-17（酸甜適中） 16-11（稍甜或酸） 10-5（較甜或酸） 4-1（過甜或酸）

酸奶特征風味 10 10-9（酸奶特征風味明顯） 8-6（特征風味略淡） 5-3（特征風味淡或有異味） 2-1（異味明顯）

1.2.2.2 貨架期產品的檢測及感官評定

分別于產品生產后24h、48h、72h、7天、14天、21天測定產品的pH值，滴定酸度及感官評定。

感官測試：請 10 位感官正常、經過訓練有經驗的人組成評定小組，對不同益生菌添加的風味發酵乳進行綜合的感官評價，評分標準見下表：

1.2.3 益生菌固體飲料產品的開發

選擇新西蘭進口低水分活度脫脂乳粉與益生菌粉混合制備成為固體飲料，在貨架期的第1天、3個月、6個月、9個月、12個月、15個月與18個月分別測定產品的水分活度，并在貨架期的初始及第18個月測定產品中的益生菌總數量。

2 結果與分析

2.1 益生元的篩選與OD600增殖數據結果如下：

從以上結果可以得出，所有的益生元都可以增殖益生菌。

乳桿菌增殖結果，三株乳桿菌在培養48h后，OD值均大于0.7，但是在添加低聚半乳糖的培養基中增長效果更顯著。但是在添加菊粉的培養基中，增殖效果并沒有這么明顯。LGG在含有低聚糖和低聚果糖的培養基中增殖效果更顯著，這與Pansear 文獻描述一致[6-7]。

940–948.嗜酸乳桿菌NCFM，相較于添加低聚半乳糖的培養基中，其在添加低聚果糖的培養基中會有更好的增殖（1.38 和 0.865）。從結果也可以看出來，雙歧桿菌屬的兩株菌相較于乳桿菌來說，均可以較好的利用本實驗中的三中益生元來進行增殖，并且同樣可以看出，雙歧桿菌屬可以較好的利用低聚半乳糖相比較于菊粉和低聚果糖，乳雙歧桿菌A最終的OD值可以達到1.45[8-11]。

2.2 風味發酵乳貨架期的跟蹤監測

從上述數據可以看出，添加鼠李糖乳桿菌A的風味發酵乳，隨著貨架期時間的延長，乳清析出比較明顯，pH和酸度升高明顯，同時伴隨而來的就是感官評價分數的降低。在保質期第21天，酸度達到114，pH也降低至4.2，而感官評價分數更是低到56分。根據以上結論，在風味發酵乳產品設計及開發中，使用乳雙歧桿菌會容易得到優秀的產品，盡量避免使用鼠李糖乳桿菌A。

2.3 益生菌固體飲料產品的開發

眾所周知，目前市面上益生菌產品多以麥芽糊精作為基地，添加其他原料復合制備成益生菌固體飲料。本產品顯著區別于市售產品，使用新西蘭特制的低水分活度的脫脂粉，讓對水分活度非常敏感的益生菌，可以在低水分活度條件下依然可以在整個貨架期內具有較好的活力。

3 結論

經過本次實驗，在產品開發過程中，針對益生菌（乳雙歧桿菌A和鼠李糖乳桿菌A），推薦使用低聚果糖和低聚半乳糖進行益生菌的增殖，但是在風味發酵乳產品開發中，不建議選擇鼠李糖乳桿菌A作為益生菌添加于產品中。在二者組合的益生菌固體飲料產品中，控制好原材料的水分活度是保證其活菌數的關鍵因素。

參考文獻：

1.Gregor R. The Scientific Basis for Probiotic Strian of Lactobacillus[J].Applied and Enviomentai Microbiology，1999，Vol.65（9）：3763-3766

2.Schrezenmeir J，de Vrese M.Probiotics and symbiotica-approaching a definition [J].American Society for clinical Nutrition，2001，Vol.73

3.Granata L A.Improved caid，flavour and volatile compound production in a high protein and fiber soymilk yoghurt-like product [J].Food Science，1996，Vol.61（2）：331-336

4.Bosscher， D.， Van Loo， J. and Franck， A. （2006） Inulin and oligofructose as prebiotics in the prevention of intestinal infections and diseases. Nutr Res Rev 19， 216–226.

5.Ben， X.M.J.， Li， Z.T.， Feng， S.Y.， Shi， D.， Chen， R. and Zhou， X.Y. （2008） Low level of galacto-oligosaccharide in infant formula stimulates growth of intestinal Bififidobacteria and

Lactobacilli. World J Gastroenterol 14， 6564–6568.

6.Berger， B.， Pridmore， R.D.， Barretto， C.， Delmas-Julien， F.， Schreiber， K.， Arigoni， F. and Brussow， H. （2007） Similarity and differences in the Lactobacillus acidophilus group identifified by polyphasic analysis and comparative genomics. J Bacteriol 189， 1311–1321.

7.Bode， L. （2009） Human milk oligosaccharides： prebiotics and beyond. Nutr Rev 67（Suppl 2）， S183–191.

8.（Panesar and Kumari 2011）Panesar， P.S. and Kumari， S. （2011） Lactulose： production，

， purifification and potential applications. Biotechnol Adv 6

9. Bosscher， D.， Van Loo， J. and Franck， A. （2006） Inulin and oligofructose as prebiotics in the prevention of intestinal infections and diseases. Nutr Res Rev 19， 216–226.

10.Coulier， L.， Timmermans， J.， Bas， R.， Van Den Dool， R.， Haaksman， I.， Klarenbeek， B.， Slaghek， T. and Van Dongen， W. （2009） In-depth characterization of prebiotic galacto-oligosaccharides by a combination of analytical techniques. J Agric Food Chem 57， 8488–8495.

11. Davis， L.M.， Mart?nez， I.， Walter， J. and Hutkins， R. （2010） A dose dependent impact of prebiotic galactooligosaccharides on the intestinal microbiota of healthy adults. Int J Food Microbiol 144， 285–292.

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