牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵差異性及冷藏存活率比較研究

張旺倩，葛武鵬，*，張 靜，張曉軍

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌712100; 2.西安伊利泰普克飲品有限公司，陜西西安710068)

牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵差異性及冷藏存活率比較研究

張旺倩1，葛武鵬1，*，張 靜1，張曉軍2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西楊凌712100; 2.西安伊利泰普克飲品有限公司，陜西西安710068)

益生菌的活菌數(shù)量是衡量益生菌產(chǎn)品及制劑的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能的主要指標(biāo)之一。本研究以嗜酸乳桿菌為發(fā)酵劑分析比較牛乳發(fā)酵奶和羊乳發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵的活力差異，及在冷藏期活菌數(shù)量的變化趨勢(shì)，探討了牛羊乳在促進(jìn)嗜酸乳桿菌發(fā)酵方面的差異性及在冷藏期存活率變化規(guī)律。結(jié)果表明:嗜酸乳桿菌在羊乳基質(zhì)中表現(xiàn)為較好的增菌發(fā)酵效能，總活菌數(shù)為1.66×1010CFU/mL，大于牛乳基質(zhì)中的總活菌數(shù)3.02×109CFU/mL;羊乳發(fā)酵奶和牛乳發(fā)酵奶在21d貯藏期內(nèi)嗜酸乳桿菌的活菌數(shù)均維持在較高活力水平，而在21～26d的貯藏期內(nèi)，其存活性顯著降低(p＜0.05)，存活率分別為84.15%和84.39%。由此說明羊乳基質(zhì)促嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵效能更佳，牛、羊乳發(fā)酵奶在貯藏期活菌數(shù)變化規(guī)律基本一致。

牛乳，羊乳，嗜酸乳桿菌，存活率，活菌數(shù)

嗜酸乳桿菌作為重要的益生菌，其對(duì)人體的健康效應(yīng)已經(jīng)得到了大量文獻(xiàn)的證實(shí)［1－2］。人們普遍認(rèn)為，為了達(dá)到應(yīng)有的健康效應(yīng)，在生產(chǎn)和營銷中，益生菌產(chǎn)品中其益生菌的菌落數(shù)應(yīng)達(dá)到107CFU/mL以上［3］。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)益生菌的研究越來越廣泛深入，乳品消費(fèi)更加注重科學(xué)健康、營養(yǎng)保健等功能，因此天然的、健康的、富含高活力益生菌的乳制品已經(jīng)成為21世紀(jì)的主流之一。具有多重保健功能的益生菌制品由于含有占數(shù)量優(yōu)勢(shì)的微生物或微生物細(xì)胞的一些成分而對(duì)消費(fèi)者宿主菌群的健康和身體起到了有益的作用［4］，所以，高活力益生菌乳制品研究成為熱點(diǎn)。富含益生菌的羊乳制品及其相關(guān)研究鮮有報(bào)道。本研究以嗜酸乳桿菌為研究對(duì)象，以牛、羊乳為發(fā)酵基質(zhì)，通過優(yōu)選的發(fā)酵奶生產(chǎn)工藝，探討了嗜酸乳桿菌牛、羊乳發(fā)酵奶發(fā)酵性能的差異及其貯藏期活菌數(shù)的變化規(guī)律，以期對(duì)益生菌羊乳制品的開發(fā)提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

嗜酸乳桿菌LAFTT－L10 由帝斯曼(DSM)中國公司提供;新鮮羊乳 購于西北農(nóng)林科技大學(xué)畜牧站;新鮮牛乳 由陜西楊凌晨光乳業(yè)有限公司提供;脫脂乳粉 由新西蘭恒天然集團(tuán)提供;MRS培養(yǎng)基、0.85%的生理鹽水、0.1mol/L氫氧化鈉溶液、pH計(jì)校準(zhǔn)液等 均本實(shí)驗(yàn)室配制。

SRH60－70高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司;SHP－250生化培養(yǎng)箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;Galaxy系列二氧化碳培養(yǎng)箱 英國 RS Biotech公司;PB－10 pH計(jì) 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;SW－CJ－2D凈化工作臺(tái) 蘇州凈化設(shè)備有限公司;BZG30菌落計(jì)數(shù)器 北京中儀遠(yuǎn)大科技有限公司;TOMY ES315自動(dòng)蒸汽消毒柜 基因有限公司;XSP－2CA雙目生物顯微鏡 上海光學(xué)儀器五廠;FA2004電子分析天平 上海華巖儀器設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 嗜酸乳桿菌牛、羊乳發(fā)酵奶的制備 工藝流程:原料奶→檢驗(yàn)→標(biāo)準(zhǔn)化→殺菌→加糖→預(yù)熱→均質(zhì)(68～70℃，二級(jí)均質(zhì)1.5×104kPa/5×103kPa)→殺菌→冷卻→接種→灌裝→培養(yǎng)→后熟→成品。

將新鮮全脂牛、羊乳加熱到85～90℃［5］，保溫15～20min左右，分裝于2個(gè)2L的容器中，冷卻到37℃，在超凈工作臺(tái)中按1.5%的比例接入嗜酸乳桿菌生產(chǎn)發(fā)酵劑，然后分裝，放入37℃恒溫箱培養(yǎng)至乳凝固，取出置于4℃冰箱待測(cè)。

1.2.2 pH測(cè)定 采用0.01級(jí)精密數(shù)顯酸度計(jì)測(cè)定。1.2.3 滴定酸度(°T)的測(cè)定 根據(jù)GB5413.34－2010［6］，用0.1mol/L氫氧化鈉溶液滴定法測(cè)定。

1.2.4 活菌計(jì)數(shù) 按GB4789.35－2010［7］《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)—乳酸菌檢驗(yàn)》部分檢測(cè)方法進(jìn)行。采用MRS固體培養(yǎng)基平板涂布計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù)，樣品采用生理鹽水梯度稀釋，選取3個(gè)適當(dāng)?shù)南♂尪冉佑谄矫筮M(jìn)行平板涂布，傾注固體MRS培養(yǎng)基，37℃恒溫培養(yǎng)48h進(jìn)行活菌計(jì)數(shù)，每個(gè)梯度重復(fù)3次，取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵差異性比較

將嗜酸乳桿菌分別以1.5%的量接種到預(yù)先處理好的牛、羊乳基質(zhì)中，37℃厭氧培養(yǎng)12h后置于4℃冰箱。測(cè)定前發(fā)酵結(jié)束時(shí)及后發(fā)酵12h的pH及活菌數(shù)，結(jié)果見圖1。

圖1 牛羊乳促嗜酸乳桿菌增菌發(fā)酵差異性比較Fig.1 Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk

由圖1可知，對(duì)于嗜酸乳桿菌而言，前發(fā)酵結(jié)束時(shí)，羊乳發(fā)酵奶pH為4.31，活菌數(shù)為3.80×1010CFU/mL，牛乳發(fā)酵奶pH為4.37，活菌數(shù)為2.34×109CFU/mL;后發(fā)酵12h后羊乳發(fā)酵奶pH變?yōu)?.17，活菌數(shù)達(dá)到4.07 ×1010CFU/mL，而牛乳發(fā)酵奶pH變?yōu)?.23，活菌數(shù)達(dá)到2.95×109CFU/mL。可以發(fā)現(xiàn)，羊乳發(fā)酵奶酸度及活菌數(shù)均大于牛乳發(fā)酵奶，且差異顯著(p＜0.05)，不難看出，羊乳更有助于益生菌的生長，可以顯著地促進(jìn)嗜酸乳桿菌的生長繁殖，使嗜酸乳桿菌發(fā)酵奶中的活菌數(shù)目達(dá)到較高的水平。

2.2 冷藏期牛、羊乳發(fā)酵奶pH、滴定酸度和活菌數(shù)變化及比較

將發(fā)酵12h的牛、羊乳發(fā)酵奶放入4℃冰箱冷藏，分別在第1、6…26d對(duì)其pH、滴定酸度及活菌數(shù)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1、圖2和圖3。

2.2.1 冷藏期牛、羊乳發(fā)酵奶pH和滴定酸度的變化趨勢(shì) 在冷藏期間，由于嗜酸乳桿菌會(huì)繼續(xù)發(fā)酵產(chǎn)生乳酸，亦即發(fā)酵奶后酸化，從而會(huì)使發(fā)酵奶的酸度繼續(xù)升高［8－9］。表1為冷藏期牛、羊乳發(fā)酵奶pH和滴定酸度的變化趨勢(shì)。方差分析結(jié)果表明，對(duì)于嗜酸乳桿菌發(fā)酵奶而言，在相同的發(fā)酵條件(包括溫度、時(shí)間、接種水平等)下，嗜酸乳桿菌在羊乳中的酸度明顯高于牛乳，且達(dá)到顯著性水平(p＜0.05)，這說明嗜酸乳桿菌在羊乳中的產(chǎn)酸速度明顯高于牛乳，可能的原因是羊乳基質(zhì)更有利于嗜酸乳桿菌增菌繁殖或者羊乳中存在一些促嗜酸乳桿菌生長的成分。在冷藏期內(nèi)，羊乳的酸度變化幅度與牛乳相當(dāng)，牛、羊乳發(fā)酵奶在貯藏過程中的酸度變化規(guī)律一致。

2.2.2 冷藏期牛、羊乳發(fā)酵奶嗜酸乳桿菌活菌數(shù)比較 如圖2所示，在發(fā)酵奶的整個(gè)冷藏期內(nèi)，與牛乳相比，嗜酸乳桿菌在羊乳中的生長較好，其中的活菌數(shù)目始終多于牛乳。嗜酸乳桿菌在羊乳和牛乳中活菌數(shù)分別為:最大活菌數(shù)4.37×1010、1.45×1010CFU/mL，最小活菌數(shù)9.55×108、3.55×108CFU/mL，總體活菌數(shù)1.66×1010、3.02×109CFU/mL，差異顯著(p＜0.05)，不難看出，和牛乳基質(zhì)相比，羊乳更有助于益生菌的生長，可以顯著地促進(jìn)嗜酸乳桿菌的生長繁殖，使嗜酸乳桿菌發(fā)酵奶中的活菌數(shù)目始終維持在較高的水平，從而達(dá)到其應(yīng)有的健康效應(yīng)［3］。

圖2 冷藏期牛、羊乳發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌活菌數(shù)比較Fig.2 Comparison of the viable counts of Lactobacillus acidophilus between cow＆goat fermented milk during chill storage

2.2.3 冷藏期對(duì)發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌存活性的影響

如圖3所示，在發(fā)酵奶的整個(gè)冷藏期內(nèi)，活菌數(shù)目在冷藏21d后呈現(xiàn)顯著降低的趨勢(shì)。冷藏第1d羊乳發(fā)酵奶和牛乳發(fā)酵奶中的活菌數(shù)分別為4.37× 1010、3.39×109CFU/mL，隨著冷藏期的延長，其中的活菌數(shù)目均出現(xiàn)相應(yīng)的變化，存放21d時(shí)活菌數(shù)分別達(dá)2.57×1010、1.45×1010CFU/mL，可以發(fā)現(xiàn)，羊乳發(fā)酵奶和牛乳發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌的活菌數(shù)目發(fā)生了一定程度的變化，但始終維持在一個(gè)較高的水平，不存在顯著差異(p＞0.05);而在21～26d的冷藏期內(nèi)，牛、羊乳發(fā)酵奶中活菌數(shù)目均迅速降低，最低活菌數(shù)目分別降至3.55×108、9.55×108CFU/mL，存活率分別為84.15%、84.39%，顯著降低(p＜0.05)，但仍然高于107CFU/mL。因此，牛、羊乳發(fā)酵奶在貯藏期活菌數(shù)變化規(guī)律基本一致，在4℃條件下冷藏26d后，牛、羊乳發(fā)酵奶均具有生物活性。pH、滴定酸度、活菌數(shù)等指標(biāo)綜合分析比較后，得到一致結(jié)論:羊乳基質(zhì)促嗜酸乳桿菌增菌效果明顯，發(fā)酵奶在冷藏期活菌數(shù)衰減更緩慢，益生菌存活率高，因此，羊乳更適合于制作益生菌產(chǎn)品及活菌制劑。

圖3 冷藏期對(duì)發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌存活性的影響Fig.3 Effect of storage period on viability of Lactobacillus acidophilus in fermented milk

3 討論

研究數(shù)據(jù)表明，以羊乳為基質(zhì)的嗜酸乳桿菌發(fā)酵奶中活菌數(shù)目、pH和滴定酸度的水平都明顯高于牛乳，存在顯著差異(p＜0.05)，這可能是羊乳乳糖含量高于牛乳，更有利于益生菌的利用，羊乳中存在更多的促益生菌生長因子，羊乳其他營養(yǎng)素中含有更多的有利于益生菌發(fā)酵的益生元成分，如肽類、游離氨基酸、礦物質(zhì)等，Laura Sanz Ceballos［10］與葛武鵬［11］的研究表明羊乳中的必需氨基酸除蘇氨酸、酪氨酸、蛋氨酸外，其余各氨基酸組分含量均大于牛乳中各氨基酸含量，而氨基酸作為一類重要的菌體冷凍干燥保護(hù)劑，其保護(hù)機(jī)理是氨基酸的氨基團(tuán)能與菌體蛋白質(zhì)的羰基產(chǎn)生反應(yīng)，從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)［12］，如谷氨酸、半胱氨酸等本身就是益生菌的良好保護(hù)劑［13］，也就是說，對(duì)于益生菌而言，羊乳中具有更好的N源和C源，更多促生長保護(hù)劑，這些因素綜合作用可能使嗜酸乳桿菌在羊乳基質(zhì)中生長繁殖得更好。

發(fā)酵奶在冷藏21d后活菌數(shù)目迅速降低。這主要是由于隨著冷藏期內(nèi)有機(jī)酸(包括乳酸和醋酸)含量的增加，pH的持續(xù)變化顯著影響了益生菌的活性，使其活菌數(shù)迅速減少［14］。牛、羊乳發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌較高的活菌數(shù)可能是由于冷藏過程中水解生成大量的游離氨基酸。即使有機(jī)酸處于較高的水平，由于發(fā)酵奶較高含量的必需生長因子如多肽、氨基酸等也會(huì)促進(jìn)益生菌的生長，使其活菌數(shù)目處于一個(gè)較高的水平［14］。氨基酸的氨基團(tuán)能與菌體蛋白質(zhì)的羰基產(chǎn)生反應(yīng)，從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)［12］。嗜酸乳桿菌在冷藏中保藏28d后，其活菌數(shù)目仍然高于酸奶所需的活菌水平［15］。與保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌等傳統(tǒng)菌種相比，嗜酸乳桿菌能更好地適應(yīng)酸性環(huán)境［16－17］。

4 結(jié)論

羊乳發(fā)酵過程中嗜酸乳桿菌的產(chǎn)酸速度和活菌數(shù)量均顯著高于牛乳，嗜酸乳桿菌在成品(后發(fā)酵12h)羊乳發(fā)酵奶和牛乳發(fā)酵奶中活菌數(shù)分別達(dá)到4.07×1010CFU/mL和2.95×109CFU/mL;存放21d后活菌數(shù)達(dá)到2.57×1010和1.45×1010CFU/mL，而存放26d后活菌數(shù)變?yōu)?.55×108和3.55×108CFU/mL，不難看出，羊乳可以更好地促進(jìn)嗜酸乳桿菌的生長;而冷藏過程中有機(jī)酸含量的不斷增加使得益生菌的存活性在冷藏后期顯著性降低，嗜酸乳桿菌在牛乳發(fā)酵奶和羊乳發(fā)酵奶冷藏26d后的存活率分別為84.15%和84.39%，說明牛、羊乳發(fā)酵奶中嗜酸乳桿菌在冷藏期的活菌數(shù)量變化規(guī)律基本一致。因此，嗜酸乳桿菌乳制品貨架期不易過長。

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Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage

ZHANG Wang－qian1，GE Wu－peng1，*，ZHANG Jing1，ZHANG Xiao－jun2
(1.College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China; 2.Yili－Tipco Beverage Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China)

The health and nutrition benefits of probiotic products depend on the viable counts of the probiotics. Lactobacillus acidophilus was used as culture，the difference of viable counts between cow fermented milk and goat fermented milk was analyzed as well as the changes of viable counts during chill storage.The proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage were discussed.The results showed that Lactobacillus acidophilus grew best in goat’s milk，the colony form counts in goat fermented milk were 1.66×1010CFU/mL，greater than 3.02×109CFU/mL in cow fermented milk.The concentration of Lactobacillus acidophilus maintained at a high level during 21 day’s of storage(p＜0.05).Between 21d and 26d of storage，here were about 84.15%，84.39%surviral rate in the counts respectively.It indicated that goat’s milk showed better proliferation fermentation performance，both goat and cow fermented milk had consistent variation trend of viable counts during chill storage.

cow’s milk;goat’s milk;Lactobacillus acidophilus;survival rate;viable counts

TS201.3

A

1002－0306(2012)08－0172－04

2011－07－20 *通訊聯(lián)系人

張旺倩(1987－)，女，碩士研究生，研究方向:功能性乳制品。

西北農(nóng)林科技大學(xué)人才基金資助項(xiàng)目(22050205)。