酸奶在貯存過程中脂肪酸含量的變化

李云龍，甘宗輝，冀德君，王小龍，常玲玲，劉 姍，劉賢慧，楊章平

引言

飲用酸牛奶一直被認(rèn)為是對(duì)人體健康有益。保加利亞人的長(zhǎng)壽可能由于其經(jīng)常食用酸奶［1］。此外，流行病學(xué)［2］和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究［3］表明，飲用乳酸菌發(fā)酵奶生產(chǎn)的產(chǎn)品，可以減少多種腫瘤的發(fā)生率。乳酸菌會(huì)增加人體腸道的酸性環(huán)境，從而改變腸道菌群，減少致突變化合物的生產(chǎn)，而且可以通過附著在細(xì)菌的表面將有毒有害物質(zhì)排泄出體外［4，5］。

在發(fā)酵過程中，會(huì)形成許多具有生物活性的物質(zhì)［6］，如一些有機(jī)酸（乳酸，丙酮酸，甲酸，乙酸和丙酸），蛋白質(zhì)水解還會(huì)產(chǎn)生一些生物多肽［7］，通過碳水化合物的降解可以產(chǎn)生乙醛，丙酮，羥丁酸和雙乙酰［8］。共軛亞油酸（CLA）的含量還可以通過乳酸菌和其他一些細(xì)菌的生物還原作用由亞油酸還原生成［11］。

自20世紀(jì)60年代起，細(xì)菌就被證明可以合成共軛亞油酸［12］。例如，丙酸桿菌［11］，對(duì)一些乳酸菌和酸奶發(fā)酵劑［14，15］的研究表明：其在奶制品中具有促進(jìn)CLA生成的潛力。培養(yǎng)基中底物的濃度水平對(duì)CLA的產(chǎn)生是一個(gè)關(guān)鍵因素，因?yàn)楦咚降拈L(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸（LCFA）被認(rèn)為可以抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)，并影響整個(gè)氫化的步驟［16］。

由于乳制品中脂肪酸含量的變化，會(huì)影響產(chǎn)品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分，所以有必要研究酸奶中各種脂肪酸的變化情況，到目前為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)酸奶中脂肪酸的變化情況研究的還很少，本研究的目的是分析酸奶在制作后和貯存過程中脂肪酸變化情況，為酸奶的制作和貯存提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料奶

原料奶采自揚(yáng)州大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)牧場(chǎng)當(dāng)天生產(chǎn)的混合奶樣，在4℃條件下保存，防止變質(zhì)，取一部分原料奶將其分為3個(gè)平行樣品，直接檢測(cè)其脂肪酸組成，余下的原料奶用于制作酸奶。

1.2 菌種的來(lái)源與復(fù)壯

制作酸奶所用的發(fā)酵劑為揚(yáng)州大學(xué)旅游烹飪學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自己培養(yǎng)并生產(chǎn)的凍干粉發(fā)酵劑，該發(fā)酵劑由保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按照1∶1的比例制成的混合菌種發(fā)酵劑，在制作酸奶之前，先將凍干粉發(fā)酵劑接種于脫脂乳中，在培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，并傳代2～3代，使發(fā)酵劑的活力增強(qiáng)。

1.3 酸奶的制作

將15kg鮮牛奶和900g蔗糖混勻，平均分裝3份，然后在65℃水浴鍋中預(yù)熱，邊加熱邊攪拌，讓蔗糖充分溶解，用紗布過濾牛奶，除去其中的較大顆粒雜質(zhì)，使用均質(zhì)機(jī)在15MPa的壓力下對(duì)牛奶進(jìn)行均質(zhì)，然后在水浴鍋中將牛奶加熱到95℃，并保溫5min，加熱結(jié)束后將牛奶放置在冰水中迅速冷卻，當(dāng)溫度降至45～46℃時(shí)，在超凈臺(tái)的無(wú)菌環(huán)境中分別接種體積分?jǐn)?shù)2%、3%和4%的乳酸菌，每一不同接種量的牛奶分裝在15個(gè)小的錐形瓶?jī)?nèi)，放在42℃培養(yǎng)箱中發(fā)酵，經(jīng)過3～4h的發(fā)酵，待牛奶完全凝固后取出放入4℃冰箱中過夜，使酸奶后熟。將成熟后的酸奶放在4℃冰箱中繼續(xù)保存。在酸奶成熟后和貯存的第2d、第4d、第6d、第8d時(shí)分別拿出3個(gè)平行樣品檢測(cè)其乳酸菌含量和脂肪酸比例。

1.4 酸奶中脂肪酸的檢測(cè)

脂肪酸的前處理方法參照國(guó)標(biāo)GB／T21676－2008《乳與乳制品脂肪酸的測(cè)定 氣相色譜法》［9］，選用Agilent HP－88專用脂肪酸甲酯毛細(xì)管柱，37種脂肪酸甲酯混標(biāo)樣購(gòu)自美國(guó)Sigma公司，c9，t11 CLA甲酯和t10，c12CLA甲酯購(gòu)自美國(guó)Matreya公司，采用程序升溫的步驟：初始溫度140℃，保持5min，以6℃／min升溫到200℃，保持20min，再以2℃／min升溫到220℃，保持20min。

1.5 酸奶中乳酸菌數(shù)的檢測(cè)

參照國(guó)標(biāo)GB4789.35－2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)乳酸菌檢驗(yàn)》［10］。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

脂肪酸組分以保留時(shí)間定性，以面積百分比法定量。

Ai%＝×100%Ai表示第i個(gè)組分的峰面積，Ai表示所有組分的所有峰面積之和。脂肪酸的數(shù)據(jù)采用SAS軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同接種量酸奶的乳酸菌數(shù)變化

接種量2%、3%和4%的酸奶在貯存期間，乳酸菌含量都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)（表1），接種量2%的酸奶在立即測(cè)定（發(fā)酵成熟后）和貯存的第4d時(shí)乳酸菌含量顯著高于第8d含量（P＜0.05）。第2d的含量極顯著高于第8d含量（P＜0.01）。接種量3%的酸奶在立即測(cè)定和貯存的第2d、第4d時(shí)乳酸菌含量極顯著高于第6d和第8d的含量（P＜0.01）。接種量4%的酸奶在立即測(cè)定時(shí)的乳酸菌含量顯著高于第2d的含量，并且極顯著高于第4d、第6d和第8d的含量。

表1 不同接種量酸奶貯存期間乳酸菌含量（M±SD）

2.2 不同接種量的酸奶在發(fā)酵成熟后脂肪酸的變化

由表2可知酸奶發(fā)酵成熟后短鏈脂肪酸（碳原子數(shù)≤8）顯著增加了，3%接種量的酸奶短鏈脂肪酸增加的最多，其中C4∶0、C6∶0和C8∶0的含量在3%接種量的酸奶中顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）高于原料奶和其他接種量的酸奶。對(duì)于可引發(fā)人類高膽固醇水平，心血管疾病、肥胖和腫瘤等疾病的中鏈脂肪酸酸奶（8＜碳原子數(shù)＜16）的含量均較原料奶有所降低，3%接種量的酸奶降低的最多，其中C14∶0、C14∶1、C16∶0和C16∶1的含量均顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）低于原料奶和其他接種量的酸奶。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸（碳原子數(shù)≥16）C18∶3、C20∶4和C22∶6的含量在3種不同接種量的酸奶和原料奶之間存在顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）的差異。CLA中c9t11CLA的含量在酸奶中均顯著高于原料奶（P＜0.05），t10c12CLA的含量無(wú)顯著變化。總體來(lái)看，3%接種量的酸奶在單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的總量上均顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）高于原料奶，而2%接種量的酸奶和4%接種量的酸奶在多不飽和脂肪酸的總量顯著（P＜0.05）高于原料奶。

表2 不同接種量酸奶發(fā)酵成熟后脂肪酸含量變化（M±SD）

2.3 不同接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸的變化

由表3、表4和表5可知，2%、3%和4%接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸稍有變化，但都沒有達(dá)到顯著的水平，短鏈脂肪酸呈進(jìn)一步增加的趨勢(shì)，長(zhǎng)鏈脂肪酸特別是長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸則呈現(xiàn)下降，而中鏈脂肪酸變化不明顯。

3 討論

3.1 酸奶制作后脂肪酸的變化

本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)2%、3%和4%接種量的酸奶短鏈脂肪酸（SCFA）含量均有明顯的增加。而中鏈脂肪酸C14∶0、C14∶1、C16∶0和C16∶1在酸奶中的含量均比原料奶低，主要的原因是乳酸菌的脂肪酶的水解作用造成的，乳酸菌的脂肪酶具有能水解甘油一酯，甘油二酯和甘油三酯的酶活性［17］。脂肪酶的活性取決于乳酸菌的種類，并且對(duì)溫度和鈣、鎂離子的敏感。牛奶中脂肪的降解和乳酸菌脂肪酶的活性緊密相關(guān)，也和牛奶中脂肪酸的含量，脂肪酸與酶的接觸程度有關(guān)。與脂肪酸分解相關(guān)的另一個(gè)很重要的原因是牛奶發(fā)酵前的預(yù)處理，因?yàn)樗械募夹g(shù)處理包括冷卻、均質(zhì)和攪拌，都會(huì)對(duì)牛奶脂肪球膜造成破壞而導(dǎo)致牛奶脂肪酸的分解［18］。這些短鏈脂肪酸都結(jié)合在三?；视偷腟N－3的位置，而這些位置很容易受到乳酸菌脂肪酶的分解作用。乳酸菌的脂肪酶對(duì)短鏈脂肪酸還表現(xiàn)出底物特異性，進(jìn)一步促進(jìn)了短鏈脂肪酸的生成［19］。Tamime和 Robinson［20］報(bào)告，牛奶接種混合菌種發(fā)酵劑比單一菌種發(fā)酵劑產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸。推測(cè)可能的原因是菌種之間的相互刺激和協(xié)同的作用。本實(shí)驗(yàn)所采用的是保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種發(fā)酵劑，所產(chǎn)生的大量短鏈脂肪酸與Tamime等的報(bào)道相一致。

表3 接種量2%的酸奶貯存期間脂肪酸變化（M±SD）

長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸C18∶3、C20∶4、C22∶6和c9t11CLA在3種不同接種量的酸奶發(fā)酵成熟后立即測(cè)定時(shí)的含量均顯著高于原料奶中的含量（P＜0.05），Rao等［21］報(bào)道，牛奶經(jīng)過嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌發(fā)酵后，長(zhǎng)鏈脂肪酸有所增加，可能的原因是乳酸菌自身生長(zhǎng)合成并分泌到牛奶中的長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸，因?yàn)榕Ｄ讨羞@些長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸含量本身不多，細(xì)菌所產(chǎn)生的量足以引起顯著的變化。

本研究發(fā)現(xiàn)，酸奶在發(fā)酵成熟后CLA中c9t11CLA的含量顯著高于原料奶（P＜0.05），t10c12CLA的含量無(wú)顯著變化，這與Floernce等［22］的研究結(jié)果一致。細(xì)菌的菌株能夠產(chǎn)生共軛亞油酸這一事實(shí)早在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)［12］。例如，丙酸桿菌和一些乳酸菌都可以用來(lái)生產(chǎn)富含CLA乳制品的有機(jī)體［13，15］。Oliveira［23］在其研究中發(fā)現(xiàn)，添加 了益生菌的發(fā)酵牛奶可以增加CLA的含量，進(jìn)一步證實(shí)了一些細(xì)菌可以自行產(chǎn)生CLA的能力。

Lin等［24］在牛奶中分別接種嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌兩種不同的益生菌，結(jié)果牛奶中CLA含量有所差異，表明不同的細(xì)菌生產(chǎn)CLA的能力有所不同。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)一個(gè)特別的現(xiàn)象，3%接種量的酸奶在脂肪酸的變化上最為明顯，短鏈脂肪酸的增加和部分中鏈脂肪酸的減少，以及長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸的增加在不同接種量的酸奶中是最多的，4%接種量的酸奶脂肪酸的變化介于2%和3%接種量酸奶之間，提示3%接種量的酸奶在生產(chǎn)實(shí)際中最為有效，對(duì)人體的健康也最為有利。4%接種量的酸奶沒有像預(yù)期中的一樣，比3%接種量的酸奶脂肪酸變化明顯，可能的原因是乳酸菌相互競(jìng)爭(zhēng)有限的資源，反而起到相互抑制的作用，在表1中可以看出，4%接種量的酸奶中乳酸菌數(shù)并沒有得到顯著的增加。

表4 接種量3%的酸奶貯存期間脂肪酸變化規(guī)律（M±SD）

3.2 酸奶在貯存期間的脂肪酸變化

本實(shí)驗(yàn)的研究發(fā)現(xiàn)，2%、3%和4%的酸奶在貯存期間脂肪酸均沒有顯著性變化，短鏈脂肪酸在貯存期間含量進(jìn)一步增加，長(zhǎng)鏈脂肪酸呈下降的趨勢(shì)，而中鏈脂肪酸變化無(wú)規(guī)律。Regula［17］等在研究了四種發(fā)酵乳飲料（酸奶、活性乳、酸牛奶、開菲爾）時(shí)得出了與本研究同樣的結(jié)論。Guler［25］等用山羊奶和綿羊奶為原料制作酸奶，并在貯存的第1d，第7 d，第14d和第21d檢測(cè)發(fā)酵乳中脂肪酸的變化情況，結(jié)果表明短鏈脂肪酸在貯藏期間增加、中鏈脂肪酸和長(zhǎng)鏈脂肪酸在貯藏期間減少，均達(dá)到顯著水平，Guler推測(cè)可能的原因是雙歧桿菌自身的代謝造成的結(jié)果，本研究在3種脂肪酸的含量上沒有發(fā)現(xiàn)顯著性變化，與Guler的研究存在差異，可能的原因是原料乳的差異和發(fā)酵劑菌種的差異造成的。

表5 接種量4%的酸奶貯存期間脂肪酸變化規(guī)律（M±SD）

4 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)對(duì)2%、3%和4%的不同接種量的酸奶發(fā)酵成熟后和貯存期間的脂肪酸組分進(jìn)行研究，結(jié)果表明：3%接種量的酸奶變化最為明顯，3種不同接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸變化不顯著。

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