優(yōu)良“老酸奶”發(fā)酵劑組合的篩選

阿茹罕，李春，劉寧，2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030；2.國家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150086）

優(yōu)良“老酸奶”發(fā)酵劑組合的篩選

阿茹罕1，李春1，劉寧1，2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，哈爾濱 150030；2.國家乳業(yè)工程技術(shù)研究中心，哈爾濱 150086）

為了篩選出優(yōu)良的酸奶發(fā)酵劑，根據(jù)菌株的穩(wěn)定性、發(fā)酵活力、凝乳時(shí)間等指標(biāo)對23菌株（其中有13株球菌與10株桿菌）進(jìn)行初步篩選，獲得13株具有優(yōu)良發(fā)酵特性的菌株（其中有7株球菌與6株桿菌）。根據(jù)單菌株發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按菌種性能互補(bǔ)原則將各球菌與桿菌復(fù)配，進(jìn)行28個(gè)組合發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，測定發(fā)酵速度、質(zhì)構(gòu)、乳清析出以及后酸化等指標(biāo)。最終篩選出球菌S1、S4與桿菌L2，此組合與目前商業(yè)化直投發(fā)酵劑比具有發(fā)酵前期產(chǎn)酸速度快、發(fā)酵時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，而且具有天然的發(fā)酵香氣，乳清析出量很少，適用于直投式發(fā)酵劑的生產(chǎn)。

老酸奶；菌種組合；篩選

0 引言

近年來，“老酸奶”越來越受到消費(fèi)者的喜愛，與普通酸奶相比較，它的競爭優(yōu)勢在于，天然發(fā)酵香氣，外觀如嫩豆腐，口感細(xì)膩爽滑。但是，天然老酸奶制作時(shí)間長，保質(zhì)期相對較短，常常出現(xiàn)黏稠度低、組織狀態(tài)粗糙、乳清析出等不良現(xiàn)象，影響了消費(fèi)者的購買意愿[1]。要解決上述問題，最根本的方法是篩選出優(yōu)良的“老酸奶”發(fā)酵劑。酸奶發(fā)酵劑在酸奶生產(chǎn)過程中的作用非常重要，是酸奶產(chǎn)品產(chǎn)酸和產(chǎn)香的基礎(chǔ)和原因，酸奶質(zhì)量的好壞主要取決于酸奶發(fā)酵劑的品質(zhì)類型及活力[2]。本研究通過對23株乳酸菌的篩選和互配，尋求優(yōu)質(zhì)的“老酸奶”發(fā)酵劑，具備凝乳狀態(tài)光滑細(xì)膩，乳清析出較少，產(chǎn)酸快，產(chǎn)黏和產(chǎn)香性能高且具備較弱的后酸化特性，為企業(yè)生產(chǎn)具有市場價(jià)值的凝固型酸奶產(chǎn)品提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)采用脫脂乳進(jìn)行發(fā)酵篩選菌種組合，根據(jù)菌株的穩(wěn)定性、凝乳狀態(tài)、凝乳時(shí)間等指標(biāo)從23株不同來源的乳酸菌菌株(其中桿菌10株，球菌13株)中初步篩選出了13株菌株，分別為7株球菌和6株桿菌，這些菌株均來源于乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北農(nóng)業(yè)大學(xué))菌種保藏庫，如表1所示。

根據(jù)單菌株發(fā)酵實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按菌種性能互補(bǔ)原則將各球菌與桿菌進(jìn)行復(fù)配，控制桿菌與球菌的種類在1∶1，1∶2和2∶3，混合比例為1∶1，共進(jìn)行了28種不同組合的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。以某后酸化程度弱的菌株為對照組（0#），見表2。

培養(yǎng)基：脫脂乳培養(yǎng)基，改良M17培養(yǎng)基，改良MRS培養(yǎng)基，按文獻(xiàn)的成分及配比進(jìn)行配制[3]。所用試劑為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)分析純化學(xué)試劑。

表1 實(shí)驗(yàn)菌株來源

表2 不同球菌與桿菌組合

1.2 主要儀器與設(shè)備

電子天平，酸度計(jì)，培養(yǎng)箱，質(zhì)構(gòu)儀，電熱恒溫水浴鍋，高壓滅菌鍋，顯微鏡和冰箱等。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵乳加工工藝流程

12%的脫脂乳→殺菌(95℃，5 min)→冷卻至44～45℃→接種（接種量均為3%）→發(fā)酵(40℃)→迅速冷卻→4℃冷藏。

1.3.2 pH值測定

pH計(jì)用于酸奶發(fā)酵期間及儲(chǔ)存期間pH值變化的檢測。發(fā)酵開始到發(fā)酵結(jié)束每隔1 h，發(fā)酵完成后存儲(chǔ)期間每隔24 h，每次取3個(gè)試管，測定pH值。

1.3.3 酸度測定[4]

按照GB/T 5009.46-2003提供的方法進(jìn)行測定具體方法，準(zhǔn)確吸取10 g試樣于150 mL錐形瓶中，加20 mL蒸餾水及2～3滴0.5%的酚酞指示劑混勻，用濃度為0.1 mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至初現(xiàn)粉紅色，并在1 min內(nèi)不褪色，消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液毫升數(shù)乘以10，即稱為酸奶的吉爾涅爾度。

1.3.4 保水能力及乳清析出的測定[5]

發(fā)酵乳在離心作用下，會(huì)發(fā)生脫水收縮現(xiàn)象(syneresis)，致使乳清從凝膠結(jié)構(gòu)中分離出來。在相同的離心條件下，測量發(fā)酵乳的脫水收縮率(syneresis rate)可以反映出不同發(fā)酵乳樣品的保水能力。具體方法是，吸取30 g（4℃）的發(fā)酵乳樣品放入刻度離心管中，4 200 r/min離心20 min，傾出乳清1 min。保水能力和乳清析出表示為

保水能力=沉淀的質(zhì)量/初始發(fā)酵乳質(zhì)量×100%，

乳清析出=傾出乳清的質(zhì)量/初始發(fā)酵乳質(zhì)量×100%。

1.3.5 質(zhì)構(gòu)分析[6]

樣品100 mL未攪拌，采用質(zhì)構(gòu)儀TA-XT2測定。選用A/BE探頭，直徑為35 mm的壓力盤。參數(shù)設(shè)置如下：下降速度與測試速度為1.0 min/s，提升速度為10.0 min/s，測試深度30.0 mm，記錄整個(gè)過程中所需的應(yīng)力。

1.3.6 感官評(píng)價(jià)[7]

主要對酸奶的組織狀態(tài)、滋味和氣味進(jìn)行評(píng)價(jià)。邀請22名測試者，男女各半，對不同菌株組合生產(chǎn)的發(fā)酵乳進(jìn)行感官評(píng)定。實(shí)驗(yàn)者通過打分對產(chǎn)品做出評(píng)估。測定項(xiàng)目如下：⑴風(fēng)味分值1～7分(不愉快～很愉快)；⑵酸度分值1～5分(溫和～很酸)；⑶組織狀態(tài)1～4分(稀薄～濃厚)。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳酸菌混合發(fā)酵組合篩選

商業(yè)化“老酸奶”產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中存在的問題主要有：⑴發(fā)酵時(shí)間過長；⑵乳清析出較多；⑶保持天然的發(fā)酵香氣。

根據(jù)這3個(gè)主要問題，對28個(gè)不同菌株組合進(jìn)行篩選，滿足下列條件中一條便排除：⑴凝乳時(shí)間超過5 h；⑵乳清析出百分率超過15%；⑶有明顯的苦味。最終篩選出4個(gè)菌株組合具有優(yōu)良的發(fā)酵特性，16#、18#、19#和20#，這4組合由于包含的桿菌、球菌的不同，發(fā)酵性質(zhì)及優(yōu)勢也不同。16#中L6是高產(chǎn)胞外多糖的桿菌，S1有天然發(fā)酵香氣；18#中S7是高產(chǎn)胞外多糖的球菌，S1有天然發(fā)酵香氣；19#中S1有天然發(fā)酵香氣；20#中S7是高產(chǎn)胞外多糖的球菌，S1有天然發(fā)酵香氣。

在酸奶發(fā)酵過程中，能夠單純由菌株發(fā)酵得到天然發(fā)酵香氣，這將為生產(chǎn)優(yōu)良產(chǎn)品提供非常有力的支持。因?yàn)檫^多添加增香劑來提高發(fā)酵乳制品的風(fēng)味，不但不容易被消費(fèi)者接受，也使企業(yè)要投入更多的成本。此外，已經(jīng)有研究指出，由于酸奶在生產(chǎn)的過程中要受到機(jī)械力的作用，凝膠結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，使用產(chǎn)胞外多糖的乳酸菌可以防止乳清析出凝膠破碎，還可以增加酸奶的黏度[8]。這種僅從菌種的角度復(fù)配的發(fā)酵劑，有效的提高發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)以及風(fēng)味，不用借助增香劑、增稠劑或穩(wěn)定劑，這樣發(fā)酵得出的天然無添加物的食品已成為未來的趨勢。

2.2 酸度及pH值隨時(shí)間變化曲線

圖1為不同組合發(fā)酵過程中pH值變化。由圖1可以看出，對照組（0#）的某商用菌株需要發(fā)酵7.5 h，pH值才能達(dá)到4.5左右，實(shí)驗(yàn)篩選出的4組（16#、18#、19#、20#）發(fā)酵的時(shí)間都在4 h以內(nèi)，發(fā)酵的時(shí)間縮短了近一半。16#和18#的曲線路徑基本重合，經(jīng)過前2 h的發(fā)酵遲滯期，pH降低明顯加快，在3～4 h之間下降速度最快。19#和20#的曲線也基本重合，發(fā)酵前期啟動(dòng)速度較16#和18#要快，發(fā)酵不到3 h pH就達(dá)到5以下，整個(gè)發(fā)酵過程大約3.5 h，pH值便可以達(dá)到4.5左右。

酸度的變化趨勢如圖2所示。由圖2可以看出，對照組（0#）的某商用菌株發(fā)酵7.5 h酸度才能達(dá)到90°T以上。16#和18#的酸度曲線基本相同，發(fā)酵的前2 h酸度上升很緩慢，經(jīng)過發(fā)酵遲滯期后2～3 h產(chǎn)酸明顯加快，3～4 h產(chǎn)酸量急速升高，4 h可達(dá)90°T左右。19#和20#的曲線基本重合，產(chǎn)酸速度比16#和18#快，發(fā)酵過程前期啟動(dòng)速度較快，2～3 h是產(chǎn)酸速度最快的階段，發(fā)酵不足3 h酸度就達(dá)到90°T以上。

綜合圖1和圖2，可以看出，實(shí)驗(yàn)篩選的4組在40℃發(fā)酵4 h內(nèi)酸度都能達(dá)到90°T左右，產(chǎn)酸量和產(chǎn)酸速度都可以滿足企業(yè)生產(chǎn)的需求。

2.3 乳酸菌混合發(fā)酵的后酸化變化曲線

后酸化是評(píng)價(jià)發(fā)酵劑是否能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的一個(gè)重要指標(biāo)。后酸化導(dǎo)致發(fā)酵乳在保藏過程中酸度持續(xù)升高、口感變差、乳清析出增多，都嚴(yán)重的影響酸奶制品穩(wěn)定性及品質(zhì)。

各組從發(fā)酵結(jié)束開始，經(jīng)過24 h后熟，每隔24 h測定酸度和pH值，如圖3和圖4所示。由表3可以看出，各組合在4℃保藏7 d之后，對照組0#的酸度變化最小，僅增加了4°T，其次是16#酸度變化量最小，增加了6°T，19#和20#分別增加了14°T和13°T；18#酸度增長了22°T，后酸化情況最為嚴(yán)重，不宜用于實(shí)際生產(chǎn)。

表3 低溫冷藏后酸奶酸度變化°T

2.4 乳酸菌混合發(fā)酵對發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)特性的影響

利用質(zhì)構(gòu)儀TA-XT2獲得了各組發(fā)酵乳4個(gè)反映質(zhì)地的指標(biāo)，分別是黏度、內(nèi)聚性、濃稠度和硬度，如表4所示。

黏度由大到小的順序是：18#>20#>19#>0#> 16#，各組合的凝乳狀態(tài)，有較大的差異性。18#和20#，黏度都非常大，分別是333.462和302.123，這是因?yàn)閮山M中都含有高產(chǎn)胞外多糖的球菌S7，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只要有球菌S7發(fā)酵乳都有很明顯的拉絲現(xiàn)象。此外，從凝乳狀態(tài)角度看來18#和20#發(fā)酵乳凝乳時(shí)都沒有凝塊形成，屬于攪拌型酸奶，不適于發(fā)酵凝固型酸奶故可排除。16#、19#與對照組0#凝乳是固態(tài)，外觀類似豆腐狀，符合實(shí)驗(yàn)要篩選的“老酸奶”發(fā)酵劑菌株。

關(guān)于內(nèi)聚性，18#>19#>20#>0#>16#，18#值最大，16#最小。

關(guān)于濃稠度，20#>19#>18#>0#>16#，20#最高，16#最低。

硬度方面，20#>19#>18#>0#>16#，20#的值最高，16#最低。

可以看出，內(nèi)聚性、濃稠度和硬度排在第二位的都是19#，發(fā)酵性質(zhì)比較優(yōu)良。16#四個(gè)指標(biāo)的數(shù)值都排在最后一位，數(shù)值全部低于對照組，并不符合實(shí)驗(yàn)要篩選的優(yōu)良發(fā)酵劑的條件。

表4 不同菌株組合對發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)特性的差異性

2.5 混合發(fā)酵對發(fā)酵乳保水性和乳清析出的影響

各組合發(fā)酵結(jié)束之后，經(jīng)過4℃（24 h）的后熟之后，測定保水性和乳清析出情況，結(jié)果如表5所示。由表5可以看出，保水能力由大到小的順序?yàn)椋?0#> 18#>19#>16#>0#，乳清析出量由多到少的順序?yàn)椋?#>16#>20#>19#>18#。對照組0#保水能力最差為31.13%，同時(shí)乳清析出也是最多13.25%，其他各組無論是保水能力還是乳清析出的情況，都優(yōu)于對照組。其中保水能力最好的是20#為52.87%，乳清析出最少的是18#為6.26%。由上面的質(zhì)構(gòu)測定，排除18#和20#。19#乳清析出較16#少，保水能力較16#好，所以19#發(fā)酵性質(zhì)較優(yōu)良。

表5 不同的菌株組合對發(fā)酵乳保水性和乳清析出的影響

2.6 感官評(píng)定結(jié)果

由12名志愿者對5個(gè)菌株組合所發(fā)酵的酸奶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，結(jié)果如表6所示。由表6可以看出，18#與20#在風(fēng)味上稍差，口味偏酸，組織狀態(tài)黏稠。0#、16#、19#在風(fēng)味兒和酸度上較接近，但相比之下19#發(fā)酵乳風(fēng)味評(píng)分最高，酸度適中，組織狀態(tài)最好，凝塊較硬不易松散。

表6 不同的菌株組合發(fā)酵乳感官評(píng)定

3 結(jié)論

菌種組合為球菌S1、S4和桿菌L2，對于企業(yè)生產(chǎn)凝固型酸奶產(chǎn)品具有較高的應(yīng)用價(jià)值。此組合與目前商業(yè)化菌株比具有啟動(dòng)速度快，發(fā)酵速度短的優(yōu)點(diǎn)，40℃發(fā)酵3 h左右酸度便可達(dá)到90°T。從風(fēng)味上與商業(yè)化直投發(fā)酵劑無明顯差別，但硬度較高，凝塊狀態(tài)明顯要更好，乳清析出量很少，保水能力更強(qiáng)。在后酸化程度上，與商業(yè)化菌株比較，相近或略高。

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Screening the good set-style yogurt combined starter culture

A Ru Han1,LI Chun1,LIU Ning1,2
（1.College of Food Sciences,Northeast Agricultural University,Harbin,150030，China;2.National Dairy Engineering and Technology Research Center,Harbin 150086，China）

To screen starter cultures for set-style yogurt production,the fermentation characteristics of 23lactic acid bacteriastrains(13streptococciand 10lactobacilli)were studied.By comparing the stability,activity and curd time of the 23 strains,13 strains(7streptococciand 6lactobacilli) were screened out preliminary.According to the bacteria prepotent compensate principle,different strains were combined each other,and combined strains were evaluated according to the characteristics of fermented milk such aslactic acidproductivity,texture profile analysis,quantity of whey and the acidification of the fermented milk during storage etc.The best combination strains were S1,S4and L2.This combination produces acid quickly at the beginning of fermentation and has little whey,good flavor which has the potential to be used as the direct vet starter.

set-style yogurt;combined bacteria;screening

TS252.54

A

1001-2230（2012）03-0035-04

2012-01-10

阿茹罕（1988-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)闋I養(yǎng)與乳制品加工。

劉寧