高活性天然酵母發(fā)酵劑的優(yōu)化

趙佳佳 顧 堯 李 言 錢海峰 王 立

面包是世界范圍內(nèi)食用最廣泛的主食之一[1]。諸多新型健康天然產(chǎn)品中,天然酵母有3 000多年的歷史,其通常被定義為面粉、水和內(nèi)源性微生物的發(fā)酵混合物[2]。乳酸菌和酵母菌是天然酵母微生物的兩種主要類型,二者比例通常為100∶1[3]。用天然酵母制備的面包具有降低血糖指數(shù)[4],提高礦物質(zhì)生物利用度[5]和降低麩質(zhì)含量等作用。與普通面包相比,天然酵母面包含有更少的可發(fā)酵低聚糖、雙糖、單糖和多元醇(FODMAP)[6],且含有更多的生物活性化合物,如γ-氨基丁酸和多酚類化合物[7]。

根據(jù)微生物發(fā)酵活性,天然酵母的應(yīng)用形式可分為I型、II型和III型三大類。I型天然酵母是通過傳統(tǒng)方法培養(yǎng),主要為室溫環(huán)境下的連續(xù)繼代培養(yǎng)(間隔時間一般為8～24 h)。這種發(fā)酵方式可以保證內(nèi)源微生物始終處于較活躍狀態(tài)。同時,其微生物來源主要為環(huán)境、原料和水,這種發(fā)酵過程能夠保持自身菌群處于較穩(wěn)定的狀態(tài)[8]。近年來,對微生物基因等方面的高通量研究方法愈發(fā)完善,使得對復(fù)雜菌群的研究更加深入,天然酵母就是其中一例,其樣本通常同時含有1～2種酵母菌和數(shù)種乳酸菌。I型天然酵母在面包制備中有很好的產(chǎn)氣效果(一般不額外添加商用即發(fā)酵母),且能夠改善面包組織、增添風(fēng)味和延長保質(zhì)期。然而,天然酵母的微生物多樣性使其品質(zhì)差異巨大。I型天然酵母在使用中存在的主要問題為規(guī)模小、操作復(fù)雜、易污染、難以標(biāo)準(zhǔn)化等。生產(chǎn)中存在的不利因素促進了II型和III型天然酵母的產(chǎn)生[9]。

II型天然酵母是通過大型發(fā)酵裝置實現(xiàn)大批量一次發(fā)酵,來實現(xiàn)更合理的批次化面包生產(chǎn),其流程通常是持續(xù)發(fā)酵15～20 h或者發(fā)酵8 h后再投料擴大發(fā)酵一次,完成發(fā)酵后貯藏于相應(yīng)容器中,再投入生產(chǎn)。因其一般維持一個較長的發(fā)酵階段,內(nèi)部微生物群通常處于代謝中后期,因此II型天然酵母一般表現(xiàn)出較高的酸度,在面包生產(chǎn)中更多地扮演酸化劑和風(fēng)味添加劑的角色。為達(dá)到使用時仍有較好發(fā)酵活性的效果,II型天然酵母的菌種一般具有較好的耐酸性能,常見的酵母菌有釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae),乳酸菌有:短乳桿菌(Levilactobacillusbrevis)、發(fā)酵乳桿菌(Limosilactobacillusfermentum)、植物乳桿菌(Lactiplantibacillusplantarum)、羅伊氏乳桿菌(Limosilactobacillusreuteri)和舊金山乳桿菌(Fructilactobacillussanfranciscensis)等[10]。由于II型天然酵母的酸度較強(一般pH低于3.5),生產(chǎn)過程中會影響最終產(chǎn)品的食用品質(zhì)。同時,在批次化生產(chǎn)中,盡管II型天然酵母在同一批次的產(chǎn)品中效果較均一,但經(jīng)過長時間使用后其批次間差異仍較為顯著[11]。

為達(dá)到長時間的品質(zhì)均一,研究者對穩(wěn)定化的天然酵母發(fā)酵劑進行了相關(guān)研究,III型天然酵母就是其中最主要的產(chǎn)品形式。III型天然酵母是將培養(yǎng)完成的天然酵母通過不同的干燥手段制備成的粉末狀發(fā)酵劑[12]。這種方式保留了天然酵母的風(fēng)味特性,批次間生產(chǎn)的穩(wěn)定性也得到提升。然而,因干燥工藝和菌種保護的缺陷導(dǎo)致發(fā)酵劑的發(fā)酵活性較差,生產(chǎn)中通常需要極大的投料量(超過面粉質(zhì)量10%)。因此,根據(jù)發(fā)酵微生物的發(fā)酵活性、風(fēng)味物質(zhì)產(chǎn)出和溫度敏感性選擇合適的菌種是制備III型天然酵母的關(guān)鍵因素。其中異型發(fā)酵的短乳桿菌(L.brevis)、兼性異型發(fā)酵的戊糖片球菌(Pediococcuspentosaceus)和兼性異型發(fā)酵的植物乳桿菌(L.plantarum)具有較好的相應(yīng)屬性[13]。同時,針對在干燥過程中缺少適合的保護劑等問題,需進一步研究以優(yōu)化天然酵母發(fā)酵劑,使其品質(zhì)穩(wěn)定、貯藏活性好、干燥存活率高。

研究擬對天然酵母進行分離鑒定,采用不同方案進行不同干燥工藝處理,分析保護劑對其存活率的影響,并進一步對存活率高的方案進行貯藏試驗,以探究其實際應(yīng)用價值,旨在為天然酵母面包產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

高筋小麥粉:益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司;

起酥油:艾迪科食品有限公司;

即發(fā)干酵母:樂斯福(明光)有限公司;

乳酸桿菌瓊脂培養(yǎng)基(MRS):杭州百思生物技術(shù)有限公司;

水果、食用鹽、蔗糖、海藻糖(HRE)、麥芽糊精(MD)、脫脂乳粉(SM)、乳清蛋白(WHEY):市售;

酵母浸出粉胨葡萄糖培養(yǎng)基(YPD)、片狀NaOH、酚酞:國藥集團藥業(yè)股份有限公司;

酵母基因組DNA提取試劑盒、細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒:上海碧云天生物技術(shù)有限公司;

引物:蘇州金唯智生物科技有限公司;

真空冷凍干燥機:LGJ-10E型,四環(huán)福瑞科技有限公司;

噴霧干燥機:BUCHIB-290型,步崎實驗室設(shè)備貿(mào)易有限公司;

電烤箱:WTNS36型,聯(lián)合緯創(chuàng)機械有限公司;

醒發(fā)箱:JW-LD18SP型,聯(lián)合緯創(chuàng)機械有限公司;

PCR儀:XP型,博日科技有限公司;

物性分析儀:TA.XTC-18型,保圣實業(yè)有限公司;

pH計:FE20型,梅特勒—托利多精密儀器有限公司;

霉菌培養(yǎng)箱:BMJ-400C型,博訊醫(yī)療生物有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 天然酵母及其面包制備

(1) 天然酵母的培養(yǎng):參考虞椏芳[14]的方法并修改。將百香果、葡萄、橙子、梨洗凈,擦干,切成2 cm×3 cm×3 cm塊狀。取400 g水果于玻璃發(fā)酵罐中,加入400 mL滅菌水,40 g蔗糖,保鮮膜封口后關(guān)閉罐口,室溫下避光培養(yǎng)7 d。發(fā)酵完成后得到百香果天然酵母發(fā)酵液(pfs)、葡萄天然酵母發(fā)酵液(gs)、橙子天然酵母發(fā)酵液(os)和梨天然酵母發(fā)酵液(ps)。將發(fā)酵液和高筋面粉按質(zhì)量比1∶1混勻,28 ℃發(fā)酵24 h,按相同比例添加等質(zhì)量的滅菌水和面粉,再發(fā)酵24 h,并重復(fù)添加和發(fā)酵兩次,最終得到天然酵母,分別命名為PFS、GS、OS和PS。

(2) 面包制作:將面包面團所需物料按表1配制好,向攪拌機內(nèi)投入物料攪打成團。加入起酥油,攪打至表面光滑,獲得面包面團。將面團正反兩面于室溫各靜置醒發(fā)30 min,分割成150 g的面團并搓圓。靜置松弛20 min,用搟面杖將面團搟整成型,放入模具中醒發(fā),醒發(fā)溫度為38 ℃,85%濕度,醒發(fā)時間50 min。放入烤箱烘烤,上火180 ℃,下火200 ℃,時間25 min。為控制發(fā)酵菌數(shù)量,進行了發(fā)酵劑添加量的平衡,即發(fā)干酵母一般的活菌數(shù)為1010CFU/g,天然酵母穩(wěn)定后的總活菌數(shù)一般不超過5×108CFU/g,因此在配方上對其添加的發(fā)酵劑數(shù)量進行了控制。各天然酵母制備的面包分別命名為PFSB、GSB、OSB和PSB,空白面包樣命名為CB。面包于室溫靜置6 h后取樣測定或凍干備用。

表1 面包配方?

1.2.2 菌群分離與鑒定 取部分天然酵母進行10倍梯度稀釋至10-8。于適當(dāng)?shù)南♂屘荻?通常為10-5,10-6,10-7)下取10 μL樣品涂布于YPD和MRS平板進行培養(yǎng)。在菌落數(shù)量較合適的平板上挑取全部單菌落,放入相應(yīng)液體培養(yǎng)基中進行擴大培養(yǎng),取部分菌液按體積比1∶1加入60%甘油,混勻,于-80 ℃貯藏。

采用16s和ITS高通量基因測序?qū)Ψ蛛x得到的菌種進行鑒定。用細(xì)菌基因組DNA提取試劑盒提取乳酸菌DNA,用酵母基因組DNA提取試劑盒提取酵母菌DNA,對比其吸光度值,并判斷其純度。進行PCR擴增試驗,反應(yīng)體系為50 μL,包括上游引物2 μL、下游引物2 μL、DNA模板2 μL、PCR擴增預(yù)混液25 μL和ddH2O 19 μL,其中PCR預(yù)混液包括DNA聚合酶、脫氧核苷酸、Mg2+等。擴增條件:95 ℃保持5 min,開始循環(huán)95 ℃保持20 s,55 ℃保持30 s,72 ℃保持1 min,重復(fù)33次,循環(huán)結(jié)束后72 ℃保持5 min,于4 ℃貯藏。乳酸菌所使用的上游擴增引物為27F:(5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′),下游擴增引物為1492R:(5′-CTACGGCTACCTTGTTACGA-3′),酵母菌所使用的上游擴增引物為ITS1:(5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′),下游擴增引物為ITS4:(5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′)。取2.5 μL PCR產(chǎn)物進行1%的瓊脂糖凝膠電泳,并使用化學(xué)凝膠成像系統(tǒng)進行成像拍照。將PCR產(chǎn)物寄送檢測公司進行測序,并與已知菌種序列進行同源性對比。

1.2.3 發(fā)酵劑制備 將分離鑒定出的優(yōu)勢菌種進行擴大培養(yǎng),按菌種分布比例混合后命名為天然酵母優(yōu)勢菌菌液,并加入保護劑,若不加保護劑則加入5%的小麥面粉作為載體。將天然酵母整體加入保護劑或不加保護劑作為干燥底料。兩種干燥方式的菌落數(shù)控制在酵母菌107CFU/mL,乳酸菌109CFU/mL。冷凍干燥條件:底料混勻后于-80 ℃冷凍4～6 h,真空冷凍干燥,-20 ℃真空處理2～3 d。噴霧干燥工藝條件:干燥底料于40 ℃水浴10 min后進料,進出口溫度135/75 ℃、進料速度1 mL/s。得到干燥后的發(fā)酵劑于4 ℃貯藏(不控制空氣),按干燥后和貯藏時間取樣進行活菌量測定。將天然酵母整體和優(yōu)勢菌菌液分別進行噴霧干燥和冷凍干燥處理,噴霧干燥天然酵母整體命名為SD-D,冷凍干燥天然酵母整體命名為FD-D,噴霧干燥優(yōu)勢菌菌液命名為SD-S,冷凍干燥優(yōu)勢菌菌液命名為FD-S。

保護劑試驗中,經(jīng)篩選得到麥芽糊精(MD)、海藻糖(TRE)、脫脂乳粉(SM)和分離乳清蛋白(WHEY)作為保護劑。在得到單保護劑最佳濃度后,排除分離乳清蛋白后,進行三因素三水平的正交試驗分析最佳的復(fù)配保護劑。

1.2.4 pH值測定 采用pH計。

1.2.5 存活率測定 待測樣品使用滅菌水進行10倍梯度稀釋至10-8。選擇3個較恰當(dāng)?shù)臐舛忍荻?通常為10-4,10-5,10-6),取10 μL稀釋液進行平板涂布(MRS瓊脂平板和YPD瓊脂平板),分別倒置于37,28 ℃培養(yǎng)48 h,進行菌落計數(shù)。每組樣品重復(fù)測定3次。

1.2.6 比容測定 參照AACC10-05標(biāo)準(zhǔn)測試方法并修改。使用小米替代油菜籽測定體積,使用電子秤稱重后計算比容。每組樣品重復(fù)測定3次。

1.2.7 孔隙度測定 將面包放涼后切薄片,使用掃描儀掃描面包截面,用ImageJ軟件分析面包截面孔隙屬性。每組樣品重復(fù)測定6次。

1.2.8 質(zhì)構(gòu)測定 參照AACC74-09測試方法并修改。面包放涼后3 h,將其切為均勻薄片(16～18 mm),取3片進行TPA測試。探頭為P36R,下壓速率2 mm/s、測定速率1.5 mm/s、應(yīng)變力0.005 N,形變程度50%,兩次壓縮間隔4 s。

1.2.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 采用Excel 2019和SPSS 20軟件進行統(tǒng)計分析和顯著性分析,顯著性水平為0.05。數(shù)據(jù)可視化由Origin 2022軟件完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 天然酵母發(fā)酵過程

由圖1 (a)可知,os和pfs在培養(yǎng)初期的pH值顯著低于ps和gs的,其中os的pH值最低為5.03。其主要原因為不同天然酵母選用的發(fā)酵底物自身酸度不同[15]。發(fā)酵第3～5天,4種天然酵母的pH值均快速下降至3.5～4.0,與Fang等[16]的研究結(jié)果類似。其主要原因為天然酵母在培養(yǎng)過程中經(jīng)過前期的菌群競爭出現(xiàn)了有顯著生存優(yōu)勢的菌種,并且在中期優(yōu)勢菌群進行快速生長產(chǎn)生了大量的有機酸代謝物使得整體pH值快速下降。發(fā)酵末期,4種天然酵母的pH值變化基本穩(wěn)定,gs和ps的pH值仍顯著高于os和pfs的,但絕對差距縮小了近50%。發(fā)酵后期酸度差異主要來源于發(fā)酵底物的酸度不同和優(yōu)勢菌群代謝差異[15]。

圖1 不同天然酵母發(fā)酵過程的pH值和菌群數(shù)量變化

由圖1(b)可知,菌落總數(shù)在整個發(fā)酵期間持續(xù)增長,在發(fā)酵前2 d和第7天的增速較為緩慢,在發(fā)酵中期的增速最快,與劉若詩[17]的研究結(jié)果類似,與天然酵母發(fā)酵期間pH值的變化結(jié)果相符合。發(fā)酵后期,不同天然酵母的菌落數(shù)均>108CFU/mL且無顯著差異,主要原因是獲得競爭優(yōu)勢的主要菌種為植物乳桿菌,其生長活性差異較小且環(huán)境給予的營養(yǎng)物質(zhì)總量固定。

不同的天然酵母發(fā)酵過程中的pH值均呈先緩慢下降后快速下降再趨于穩(wěn)定的趨勢,表明天然酵母培養(yǎng)存在前期菌群水平高、雜菌多的情況,這是天然酵母優(yōu)勢菌群不穩(wěn)定的主要原因。中期優(yōu)勢菌群迅速生長繁殖,代謝產(chǎn)物快速增多;后期菌群達(dá)到動態(tài)穩(wěn)定,在環(huán)境營養(yǎng)物質(zhì)不足等因素影響下,整體代謝活性降低。

2.2 天然酵母的品質(zhì)

由表2可知,GSB的比容顯著大于其他面包的,CB、PFSB和OSB的次之且無顯著差異,PSB的比容顯著小于其他面包的。不同的天然酵母制備的面包因其優(yōu)勢菌不同,其品質(zhì)也有一定差異,主要是不同菌株的代謝產(chǎn)物有差異,包括胞外多糖、有機酸種類和產(chǎn)量等[18]。5種面包的平均孔隙無顯著差異,但PSB和PFSB的孔隙相對較大。孔隙大小能在一定程度上反映面包的組織品質(zhì),細(xì)密的空隙能包裹更多的氣體,更利于品質(zhì)提升[19]。

表2 天然酵母面包烘焙屬性?

GSB和PSB的硬度小于其他面包的,同時GSB的品質(zhì)略優(yōu)于PSB。OSB的硬度顯著小于PFSB和CB的。Yu等[15]研究表明,添加天然酵母可以改善面包的質(zhì)構(gòu)特性,尤其是硬度及其相關(guān)屬性,其主要原因是有機酸和其他有益代謝物改善了面包的組織結(jié)構(gòu)。在彈性方面,PSB、OSB和PFSB的彈性相對優(yōu)于其他面包,但其絕對差距較小。綜上,GSB的品質(zhì)相對更好,并以此為基礎(chǔ)進行發(fā)酵劑的開發(fā)。

2.3 菌種鑒定

由表3可知,釀酒酵母和植物乳桿菌是4組天然酵母中豐度相對較高的菌種。釀酒酵母是活性相對較強的菌種,一般可以耐受較低的pH值和高滲透壓,比較適合天然酵母和面包生產(chǎn)的體系。植物乳桿菌作為主要的細(xì)菌菌種,在多個方面起到有益作用,包括腸道和抗氧化方面,而其對多種碳水化合物的消化能力是使其在該體系中較為常見的主要原因[20]。

表3 天然酵母微生物分離鑒定

2.4 干燥工藝分析

由圖2可知,經(jīng)FD-S和SD-D處理后的活菌數(shù)顯著高于其他組別,經(jīng)SD-S和FD-D處理后的活菌數(shù)較少(<5%)。酵母菌的存活能力較強,在干燥處理后存活率要高于細(xì)菌。FD-S 的活菌數(shù)始終保持最高,但在無保護劑環(huán)境下,活菌數(shù)呈指數(shù)級下降。同時,經(jīng)SD-S處理后的活菌數(shù)和貯藏活菌數(shù)均顯著低于其他組別。FD-S采用凍干優(yōu)勢菌株菌液的方案處理,其活菌數(shù)和貯藏效果較好,可能是因為菌株菌液更適應(yīng)凍干的處理方式,且在后續(xù)貯藏中微膠囊能較好地延續(xù)微生物的低新陳代謝狀態(tài)[21]。SD-D采用整體噴霧干燥天然酵母的方案處理,保留了大部分固體作為載體,其初始活菌數(shù)較高但貯藏效果較差,主要原因可能是在缺少保護劑的情況下,盡管進行了溫度等條件的調(diào)整,但活菌的細(xì)胞壁仍會受到熱損傷。在干燥初始的情況下可以進行繁殖,但在低新陳代謝的情況下菌株難以長期存活[22]。因此,選擇純菌液凍干和天然酵母整體噴干兩種方式進行保護劑添加處理,可以彌補其缺點提高存活率并延長貯藏期限。

圖2 無保護劑干燥處理的乳酸菌存活情況

2.5 干燥保護劑優(yōu)化

由圖3可知,SM保護劑對兩種干燥方案的保護效果顯著高于其他保護劑,使用MD和TRE保護劑進行凍干處理的存活率約為40%,且貯藏保護效果較好,第30天時仍有約30%的存活率。所有噴霧干燥組均存在貯藏過程中存活率下降較快的問題,可能是單保護劑的使用量和保護效果對降低熱處理造成的損傷作用不強[23]。使用WHEY作為凍干保護劑時,初始存活率較低,其保護效果不佳。干燥過程中糖類保護劑的羥基會與蛋白質(zhì)表面的極性基團形成氫鍵,取代表面的水分子,形成一層膜防止菌體表面直接暴露從而提高菌活性[24]。使用MD和TRE作為保護劑進行干燥的初始存活率為40%～60%,保護效果相對較好。同時,糖類保護劑在凍干時會轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài),具有較高的黏度和較低的擴散性,會包裹在物質(zhì)表面維持整體結(jié)構(gòu),這可能是糖類保護劑在凍干處理時貯藏效果較好的主要原因[23]。蛋白保護劑通常能夠自發(fā)吸附在菌體表面,對大多數(shù)菌的干燥處理都有保護作用,SM為常見且有效的保護劑。WHEY在兩種處理方式中效果均相對較差,其主要原因可能是乳清蛋白對菌體的包裹性不好,同時WHEY自身的熱穩(wěn)定能力在其原本的工藝流程中結(jié)構(gòu)已經(jīng)被破壞。因此,選用SM、MD和TRE進行后續(xù)復(fù)配研究。

FDS MD 10為添加10%麥芽糊精凍干優(yōu)勢菌菌液;FDS TRE 20為添加20%海藻糖凍干優(yōu)勢菌菌液;SDD MD 10為添加10%麥芽糊精噴干天然酵母整體;SDD TRE 20為添加20%海藻糖噴干天然酵母整體;FDS SM 30為添加30%脫脂乳粉凍干優(yōu)勢菌菌液;FDS WHEY 10為添加10%乳清蛋白凍干優(yōu)勢菌菌液;SDD SM 30為添加30%脫脂乳粉噴干天然酵母整體;SDD WHEY 10為添加10%乳清蛋白噴干天然酵母整體

在前期試驗基礎(chǔ)上,以MD添加量、TRE添加量和SM添加量為試驗因素,以菌種存活率為考察指標(biāo)進行三因素三水平正交試驗優(yōu)化最佳的復(fù)配保護劑配比。試驗因素水平見表4,試驗設(shè)計及結(jié)果見表5。

表4 試驗因素水平表

表5 試驗設(shè)計及結(jié)果?

由表5可知,試驗7的冷凍干燥初始存活率顯著高于其他組,試驗3和試驗5的冷凍干燥初始存活率最低,其他組的冷凍干燥存活率為65%～85%。試驗1、試驗4和試驗7的冷凍干燥存活率相對較高,試驗3、試驗6和試驗9的冷凍干燥存活率相對較低,其主要原因可能是MD添加量較低時,SM和TRE能發(fā)揮較好的保護作用,MD添加量較高時,同等含量的SM和TRE的保護作用明顯減弱。這可能是MD對蛋白結(jié)合位點的搶奪能力強于其他物質(zhì),且MD自身的保護能力較弱,導(dǎo)致高含量時整體的保護效果減弱[25]。SM的保護效果隨其添加量的增加而增強,但容易受到其他物質(zhì)的干擾,說明其結(jié)合能力相對較弱,但保護效果很好。綜上,冷凍干燥保護劑的最佳配方為SM 35%、MD 7.5%和 TRE 25%。

試驗8的噴霧干燥存活率最高,其次為試驗7和試驗9的,試驗3的最低。試驗3的保護效果最差可能是因為MD添加量太高在噴干過程中黏性過強,因而在有面粉等碳水化合物的環(huán)境中無法包裹菌體形成較好的微膠囊[25]。試驗7、試驗8和試驗9的噴霧干燥存活率相對較高,可能是因為SM添加量較高,在有面粉等基礎(chǔ)物質(zhì)的環(huán)境中需要一定含量才能完成蛋白質(zhì)的包裹。相對更高的試驗8中糖類保護劑更少,可能是糖類保護劑的黏性太強會影響SM的包裹。最佳噴霧干燥復(fù)配保護劑配方為SM 35%、MD 10%和 TRE 15%。

2.6 貯藏穩(wěn)定性

由圖4(a)可知,冷凍干燥組在貯藏第1周存活率快速下降,之后進入穩(wěn)定期,存活率下降緩慢,貯藏2個月時仍有約75%的存活率,與Stefanello等[26]的研究結(jié)果類似。凍干保護劑與菌體表面通過羥基等連接形成膜,既可以降低冰晶對菌體的傷害,又可以包裹菌體在貯藏期間維持菌體的低新陳代謝狀態(tài)。由圖4(b)可知,噴霧干燥組在貯藏6周內(nèi)一直保持較快的失活速率,其主要原因可能是噴霧干燥的熱處理不可避免地會導(dǎo)致菌體失活,即使在低新陳代謝下,蛋白受損、變性等因素會影響菌體的存活率[27]。貯藏6周后菌體的存活率較為穩(wěn)定,且貯藏2個月內(nèi)活性仍保持>65%,能夠滿足作為發(fā)酵劑使用的活性要求。總體而言,冷凍干燥天然酵母優(yōu)勢菌菌液具有相對更好的存活率和貯藏品質(zhì)。

圖4 最優(yōu)存活率復(fù)配保護劑的貯藏效果

3 結(jié)論

通過對比多種水果天然酵母的應(yīng)用品質(zhì),得到較好的一種,并將其制備成具有較好貯藏活性的天然酵母發(fā)酵劑。結(jié)果表明,天然酵母的最終優(yōu)勢菌群在發(fā)酵第3天獲得競爭優(yōu)勢,在后續(xù)快速生長繁殖,并在發(fā)酵5 d后進入穩(wěn)定期。其中,葡萄天然酵母具有最佳的應(yīng)用品質(zhì),其主要優(yōu)勢酵母菌株為釀酒酵母Y117、TU11 XZFM15F1,乳酸菌菌株為融合魏斯氏乳桿菌3052、植物乳桿菌2194、植物乳桿菌2329、植物乳桿菌N-1和植物乳桿菌2877。

通過研究干燥方式和復(fù)配保護劑對天然發(fā)酵劑的存活率和貯藏活性影響,最佳的復(fù)配保護劑配方為:① 冷凍干燥優(yōu)勢菌種菌液(FDS),脫脂乳粉35%、麥芽糊精7.5%和海藻糖25%;② 天然酵母整體噴霧干燥(SDD),脫脂乳粉35%、麥芽糊精10%和海藻糖15%。兩種天然酵母發(fā)酵劑在貯藏2個月時仍有較高的活性,但噴霧干燥的發(fā)酵劑貯藏活性相對冷凍干燥下降得更快。研究對標(biāo)準(zhǔn)化天然酵母發(fā)酵劑進行了系列試驗,開發(fā)了穩(wěn)定化高活性的天然酵母發(fā)酵劑,但其中關(guān)于發(fā)酵劑應(yīng)用效果評價與其貯藏活性延長還需要進一步研究。其應(yīng)用效果評價應(yīng)從組織質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味屬性和保質(zhì)期等多方面進行評估;其貯藏活性延長可從保護新工藝開發(fā)等方面入手。