馬乳酒樣乳桿菌ZW3對酸奶風味及質構的影響

王鑫磊，王 萌，閆春曉，耿偉濤，王艷萍

（天津科技大學食品科學與工程學院，天津 300457）

酸奶由于其特殊的營養價值備受消費者的青睞，不僅其銷售量逐年提升，而且其品種也逐漸增多，其中具有一定的黏稠度的酸奶備受消費者特別是年輕人的喜愛，制造商通常會在發酵乳中添加明膠、阿拉伯膠、果膠等增稠劑或乳化劑達到增稠的效果。但添加大量增稠劑、乳化劑會對酸奶的口感帶來負面影響。據報道，產胞外多糖的乳酸菌應用于酸奶中，能夠提高黏度和保水能力，減少乳清析出，提高表觀黏度，縮短凝乳時間，增加膠體收縮敏感性。目前，產胞外多糖乳酸菌在發酵乳制品中的應用研究逐漸增加，但有關馬乳酒樣乳桿菌（）在酸奶中的應用在我國鮮見報道。

馬乳酒樣乳桿菌中的馬乳酒樣亞種（subsp.）在歐盟、日本、韓國等地區及國家被廣泛應用到酸奶中。我國衛健委發布通知（2020年第9號），新增馬乳酒樣乳桿菌馬乳酒樣亞種為新資源食品，為該菌種的應用提供了依據。馬乳酒樣乳桿菌ZW3屬于馬乳酒樣乳桿菌馬乳酒樣亞種，本實驗室前期已對ZW3進行了大量的基礎性研究，發現該菌株具有緩解小鼠抑郁樣行為、分解亞硝酸鹽等益生特性。此外，該菌株可高產胞外多糖，且胞外多糖具有增稠、乳化的效果。本實驗在前期研究的基礎上，報道ZW3在酸奶中的應用，通過觀察該菌株對發酵酸奶的pH值、酸度、凝乳時間、流變學特性、質構、持水力及口感等的影響，進一步研究其應用在酸奶生產中的可行性，旨在為開發無添加、純菌種發酵、有一定黏度的酸奶奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬乳酒樣乳桿菌Z W 3、保加利亞乳桿菌（WPRC0378，）和嗜熱鏈球菌（WPRC0376，）保藏于天津科技大學食品科學與工程學院發酵食品與微生物資源開發研究室。

七水硫酸鈷 北京鼎國昌盛生物技術有限責任公司；戊二醛 天津博迪化工股份有限公司；脫脂奶粉 雀巢公司。

1.2 儀器與設備

MARS 60流變儀 德國哈克公司；TA.XT.Plus質構儀 英國SMS公司；掃描電子顯微鏡 德國卡爾·蔡司公司；PEN3便攜式電子鼻 德國AirSense公司；DELTA-320 pH計 法國Mettler-Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 酸奶的制備

酸奶的制作流程：脫脂乳→殺菌→冷卻→接種→發酵至凝乳→后熟。每組實驗設置3 個平行。

本實驗共分為2 組，分別為＋（對照組）、＋＋ZW3組。以質量分數10%的脫脂乳為原料，菌株比例為1∶1∶1，菌株細胞濃度為1.2×10CFU/mL。經95 ℃、15 min殺菌后冷卻至42 ℃，接種，恒溫發酵至凝乳（pH值為4.60左右，發酵酸度不低于70.00 °T），記錄凝乳時間。轉至4 ℃冰箱中后熟24 h。

1.3.2 酸奶pH值的測定

采用pH計測定酸奶的pH值：每1 h測定一次，每組實驗設置3 個平行，計算平均值，結果保留兩位小數。

1.3.3 酸奶滴定酸度的測定

按照GB 5009.239—2016《食品酸度的測定》中酚酞指示劑法測定。每1 h測定一次，每組實驗設置3 個平行。

1.3.4 酸奶持水力測定

稱取后熟酸奶10 g，4 000 r/min、4 ℃離心10 min，除去上清液，稱量剩余沉淀的質量，并按式（1）計算持水力：

1.3.5 酸奶乳清析出量的測定

采用膠體脫水收縮作用敏感性方法測定。將100 g的凝固酸奶傾入帶有120 目不銹鋼絲網的大漏斗中，用100 mL量筒收集瀝出的乳清。收集時間為2 h，最后對收集的乳清稱質量，并按式（2）計算乳清析出量：

1.3.6 酸奶的流變特性分析

測試前酸奶樣品在室溫下放置15 min，采用MARS 60流變儀測定其表觀黏度，選擇的轉子型號為P60/Ti-02150138。測試選用夾具為平板（直徑60 mm），測試間距為500 μm，剪切速率范圍為0.1～100 s，取30 個點進行測試。

1.3.7 酸奶的質構分析

將所有酸奶樣品于4 ℃冰箱中貯存24 h后取出，在室溫放置15 min，采用TA.XTPlus質構儀測定樣品質構參數。采用TPA模式測試，選用圓柱形探頭，測試距離為10 mm，觸發點為10.0 g，測前速率6 mm/s，測中速率2 mm/s，測后速率2 mm/s。測定指標包括：第一循環硬度、彈性、內聚性、膠著性、咀嚼性、恢復性。

1.3.8 酸奶中揮發性風味物質分析

稱取后熟24 h的酸奶10 g樣品置于30 mL的樣品瓶中，用瓶蓋蓋住瓶口并封上封口膜。然后用磁力攪拌器在40 ℃恒溫水浴20 min后，采用PEN3便攜式電子鼻測定，參照Morazavian等方法，采用頂空上樣法將進樣針頭插入樣品瓶中進行電子鼻分析實驗。通過電子鼻Winmuster分析軟件對采集到數據進行分析。按照上述方法，每組3 個平行。PEN3電子鼻含有10 個不同的金屬氧化物傳感器，傳感器陣列用于分析不同揮發性組分，各組分如表1所示。

表1 電子鼻傳感器所對應的氣味類型Table 1 Performance descriptions of electronic nose sensors

1.3.9 酸奶的感官評定

按照GB 19302—2010《發酵乳》酸奶的感官評分標準測定樣品的色、香、味等感官評分值，感官綜合評分由4 部分組成，由10 名成員進行評估，結果取平均值。取適量試樣置于50 mL燒杯中，在自然光下觀察色澤和組織狀態。嗅聞其氣味，用溫開水漱口，品嘗滋味。評分標準如表2所示。

表2 感官評價評分標準Table 2 Criteria for sensory evaluation of yogurt

1.4 數據處理

統計學分析應用SPSS軟件和Excel軟件對實驗數據進行分析處理，應用Origin軟件和Graphpad prism軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 ZW3對酸奶凝乳時間、pH值和酸度的影響

由表3可知，對照組（＋）酸奶的凝乳時間5.96 h，pH 4.50，酸度74.53 °T；＋＋ZW3組酸奶的凝乳時間5.03 h，pH值4.62，酸度73.51 °T。與對照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高發酵速率，減少凝乳時間（＜0.001），且符合GB 19302—2010要求，這可能與ZW3、及共同發酵具有某種協同效應，促進產酸，縮短發酵時間有關。

表3 ZW3對酸奶發酵特性的影響Table 3 Effect of ZW3 on fermentation characteristics of yogurt

2.2 ZW3對酸奶持水力和乳清析出量的影響

持水力是評價酸奶品質的重要指標之一，在酸凝膠體系中，酪蛋白分子聚集形成的網狀結構可容納水分等小分子物質，其結合的水分子越多，產品品質越好。由表3可知，對照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的持水力分別為62.08%和68.14%。與對照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高酸奶持水力（＜0.01），相比對照組酸奶持水力提高了9.76%。Zhang等研究表明，產胞外多糖菌株所發酵的酸奶可以改善持水力，這與本實驗研究結果一致。

乳清析出采用膠體收縮的敏感性法測定，該方法通常用于表示酸奶吸附各種乳清成分的能力，是衡量酸奶組織狀態及穩定性的重要指標。它與持水力不同的是，在測定時，通過重力作用流失的水是部分存在于網狀結構中可以移動的重力水。本實驗對酸奶在4 ℃冰箱后熟24 h后，室溫下放置15 min進行乳清析出量檢測。由表3可知，對照組（＋）和＋＋ZW3組發酵酸奶的乳清析出量分別為65.65%和61.03%。與對照組（＋）相比，添加ZW3可減少酸奶乳清析出量，但統計結果無顯著差異（＞0.05）。

2.3 ZW3對酸奶流變學特性的影響

酸奶的表觀黏度在剪切速率為0.1～100 s范圍內變化的結果如圖1所示，兩組酸奶在0.1～100 s的剪切范圍內都呈現出了剪切稀釋現象。剪切稀釋指凝固酸奶隨著剪切速率的增加，表觀黏度逐漸降低。在剪切速率升速的過程中,＋＋ZW3組酸奶的表觀黏度在初始剪切時明顯大于＋組，隨后趨于一致。因此，添加ZW3可以增加酸奶的表觀黏度，Ayala-Hernández等研究表明添加胞外多糖產生菌株發酵的酸奶表觀黏度增加，這與本實驗研究結果一致。

圖1 ZW3對酸奶表觀黏度的影響Fig.1 Effect of ZW3 on the apparent viscosity of yogurt

2.4 ZW3對酸奶質構的影響

質構是評價乳制品物理特性和感官質量的關鍵指標，其評價指標主要包括硬度、膠著性、咀嚼性等方面。由表4可知，對照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的硬度分別為121.43 g和158.54 g。與對照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高酸奶硬度（＜0.01），相比對照組酸奶硬度提高了30.56%，這可能與蛋白質基質和胞外多糖之間發生靜電相互作用，形成靜電復合物，從而產生致密網絡有關。此外，添加ZW3可顯著提高酸奶的膠著性、咀嚼性、內聚性和恢復性（＜0.05），與對照組（＋）相比，分別提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%，這可能與胞外多糖固有黏度及其與蛋白質基質相互作用，從而形成更加穩定的三維網狀結構有關。馬世敏等研究表明，將產胞外多糖的副干酪乳桿菌HCT與和混合發酵酸乳，可增加酸乳的硬度、黏著性以及咀嚼性，這與本實驗研究結果一致。

表4 ZW3對酸奶質構的影響Table 4 Effect of ZW3 on the texture of yogurt

2.5 ZW3對酸奶氣味的影響

電子鼻具有客觀、準確、快捷、重復性好及不損傷樣品的優點，現廣泛用于乳制品中揮發性物質的分析。電子鼻傳感器信號強度可以反映出乳制品中各種揮發性風味物質濃度的差異。本實驗中10 個傳感器對于發酵酸奶的響應值如圖2所示，1（芳香苯類）、2（氮氧化合物）、6（甲基類）、7（硫化合物及醇類）、8（醇類、醛酮類）號傳感器響應值較高，這表明以上5 種揮發性風味物質對于2 組酸奶香氣貢獻較大。白麗娟等的研究表明，酸奶中的主要揮發性風味物質為芳香苯類化合物、氮氧化合物和硫化合物，這與本實驗研究結果一致。與對照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高發酵酸奶中1（芳香苯類）、2（氮氧化合物）、3（氨類）、5（烷烴）、6（甲基類）、7（硫化合物）、8（醇類、醛酮類）揮發性風味物質傳感器響應值（＜0.001），這可能與添加ZW3后，改變原有菌株（＋）的共生關系與菌株代謝，從而提高了揮發性風味物質的種類和含量。以上結果表明，添加ZW3可提高酸奶揮發性風味物質含量，改善酸奶風味。

圖2 ZW3對酸奶氣味的影響（電子鼻-雷達圖）Fig.2 Effect of ZW3 on the odor of yogurt as detected by electronic nose

2.6 ZW3對酸奶的感官影響

在前期結果基礎上，對酸奶進行了感官評價，其評價主要由口感、色澤、滋味和氣味、組織狀態4 部分組成。如圖3所示，對照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的感官評分分別為77.17和84.50。與對照組（＋）相比，添加ZW3可使酸奶口感細膩潤滑、具有發酵乳獨特的香氣且乳清析出量少，并且顯著提高酸奶感官評分（＜0.05），相比對照組酸奶感官評分提高了9.50%，ZW3的添加對酸奶的口感沒有負面影響，而且適口性得到提升。

圖3 ZW3對酸奶感官評定的影響Fig.3 Effect of ZW3 on sensory evaluation of yogurt

3 結論

通過添加馬乳酒樣乳桿菌ZW3制備酸奶，與傳統發酵劑發酵的酸奶相比，添加ZW3可以顯著提高發酵速率（＜0.001）、改善酸奶的持水力（＜0.05），增加酸奶結合自由水的能力，從而減少乳清析出；在流變特性方面，添加ZW3可以增加酸奶的黏度，表現出更多的固相行為，改善凝固酸奶的流變特性；在質構方面，添加ZW3可顯著提高酸奶的膠著性、咀嚼性、內聚性和恢復性（＜0.05），與對照組（＋）相比，分別提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%；電子鼻分析及感官評價結果表明，添加ZW3可提高揮發性風味性風味物質含量，改善酸奶風味及口感。因此，馬乳酒樣乳桿菌ZW3在制備無添加增稠劑和乳化劑的酸奶開發與應用方面具有廣闊的前景。