吳 敏胡 穎羅愛平,4朱秋勁,3,4
何臘平2,4朱建榮3胡 萍2,3,4
(1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州 銅仁 554300;2.貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽 550025;3.貴州省乳品工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽 550018;4.貴州大學(xué)食品科學(xué)工程研究中心,貴州 貴陽 550025)
嬰兒雙歧桿菌的耐氧馴化及應(yīng)用特性研究
吳 敏1胡 穎2羅愛平2,4朱秋勁2,3,4
何臘平2,4朱建榮3胡 萍2,3,4
(1.銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,貴州 銅仁 554300;2.貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽 550025;3.貴州省乳品工程技術(shù)研究中心,貴州 貴陽 550018;4.貴州大學(xué)食品科學(xué)工程研究中心,貴州 貴陽 550025)
研究嬰兒雙歧桿菌的生長促進(jìn)劑,并對(duì)活化菌種進(jìn)行耐氧馴化培養(yǎng),探討嬰兒雙歧桿菌在攪拌花生酸奶加工中的應(yīng)用。結(jié)果表明:酵母浸出液對(duì)嬰兒雙歧桿菌活化影響最大,酪蛋白胨次之,磷酸氫二鉀最小,三者最佳水平組合:酵母浸出液0.4%,酪蛋白胨0.2%,磷酸氫二鉀 0.1%。菌種被連續(xù)活化三代后凝乳時(shí)間穩(wěn)定至3.5h。通過對(duì)4種因素嬰兒雙歧桿菌生長的影響研究發(fā)現(xiàn):鮮牛奶與花生乳配比的影響最大,其次是蔗糖,再次是接種量,最后是葡萄糖。當(dāng)鮮牛奶與花生乳配比1∶1,蔗糖6%,葡萄糖2%,接種量5%,嬰兒雙歧桿菌達(dá)到最佳生長狀態(tài),活菌數(shù)達(dá)到2.5×109CFU/mL。
嬰兒雙歧桿菌;耐氧馴化;攪拌酸奶;花生;發(fā)酵劑
雙歧桿菌(Bifidobacteria)具有厭氧、無芽胞、無運(yùn)動(dòng)等屬性,屬于革蘭氏陽性桿菌,對(duì)氧十分敏感,且耐酸耐熱性、以及凝乳性能較差,最適pH 6.5~7.0,最適生長溫度37~42℃[1]。雙歧桿菌是由法國巴斯德研究所的 Henry Tissier于1899年從母乳喂養(yǎng)的嬰兒糞便中分離得到[2]。它是發(fā)現(xiàn)最早的生理性細(xì)菌之一,具有維持腸道正常菌群平衡、抗腹瀉、抗便秘、抗感染、抗腫瘤、抗癌變等生理功能,而且雙歧桿菌在生長過程中會(huì)產(chǎn)生多種維生素、游離氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì),工業(yè)生產(chǎn)中常常將其應(yīng)用于牛奶生產(chǎn)中,具有改善牛奶營養(yǎng)價(jià)值的作用[3]。由于雙歧桿菌的重要生理功能,使得以雙歧桿菌為益生菌生產(chǎn)的產(chǎn)品一直被消費(fèi)者青睞,資料[4]顯示:日本上市的含雙歧桿菌的乳制品就占據(jù)了1/3乳制品市場(chǎng)。
目前雙歧桿菌制品的開發(fā)利用主要為雙歧桿菌與雙歧因子搭配的保健食品,如雙歧桿菌與寡糖、葡萄糖酸、精氨酸配合[5]。
但由于雙歧桿菌對(duì)營養(yǎng)要求高,對(duì)環(huán)境的抵抗力差,這給雙歧桿菌的生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用帶來了很大的困難。然而,不同的菌株有不同程度的耐氧力,有些菌株在經(jīng)人工耐氧馴化后可在有氧的環(huán)境中生長,剛分離到的雙歧桿菌屬專性厭氧菌,要將所分離得到的雙歧桿菌應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中需先進(jìn)行耐氧馴化[6]。
本試驗(yàn)對(duì)嬰兒雙歧桿菌進(jìn)行了活化及耐氧馴化,將制得的穩(wěn)定發(fā)酵劑應(yīng)用于攪拌花生酸奶中,并對(duì)其應(yīng)用特性進(jìn)行了研究。
花生仁:銅仁珍珠豆型花生仁,質(zhì)量符合《NY 5303——2005無公害食品 花生》要求;
新鮮牛奶:來自貴陽三聯(lián)乳業(yè)有限公司,質(zhì)量符合《NY 5045——2001無公害食品 生鮮牛乳》要求;
嬰兒雙歧桿菌:北京弗蒙特生物技術(shù)有限公司;
蔗糖、葡萄糖、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、蛋白胨、酪蛋白胨、酵母浸出液、半胱氨酸、可溶性淀粉、吐溫-80、瓊脂等:均為市售產(chǎn)品。
恒溫培養(yǎng)箱:PYX-DHS-3540,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠;
電加熱壓力蒸汽滅菌器:LS-B 75L-Ⅱ,江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司;
電熱恒溫水浴鍋:DK-98-ⅡA,天津泰斯特儀器有限公司;
真空干燥箱:ZK-1型,上海錦昱科學(xué)儀器有限公司;
組織搗碎機(jī):JJ-2型,江蘇省金壇市杰瑞爾電器有限公司;
電子天平:FA2004N,上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司;
數(shù)顯高速分散均質(zhì)機(jī):FJ300-S,上海雙旭電子有限公司。
1.3.1 嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選 嬰兒雙歧桿菌活化過程中往往需加入一定量生長促進(jìn)劑,提高菌種活力。常用的生長促進(jìn)劑有酵母浸出液、酪蛋白胨、磷酸氫鹽、玉米浸提液、大豆提取液、半胱氨酸等[7]。A(酵母浸出液,設(shè)置水平為0.3%,0.4%)、B(酪蛋白胨,設(shè)置水平為0.2%,0.3%)、C(磷酸氫二鉀,設(shè)置水平為0.1%,0.2%)3種生長促進(jìn)劑被作為嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選試驗(yàn)的因素,根據(jù)L4(23)正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。
1.3.2 嬰兒雙歧桿菌活化
(1)培養(yǎng)基配方:鮮牛奶500mL,酵母浸出液2.5mL,蛋白胨0.75g,酪蛋白胨0.75g,磷酸氫二鉀0.5g,磷酸二氫鉀0.5g,葡萄糖10g,半胱氨酸0.25g[8]。
表1 嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Growth promoters screening test score of standard meter of Bifidobacterium infantis
(2)以上組分加熱溶解后分裝試管,密封后在115~120℃的條件下滅菌15~20min,冷卻后備用。
(3)在無菌條件下以原料乳5%的接種量接種嬰兒雙歧桿菌,然后置于(37±1)℃培養(yǎng),待培養(yǎng)基凝固,即得第一代活化菌種F1,放冰箱冷藏,待用。按同樣的操作方法重復(fù)以上步驟,得嬰兒雙歧桿菌第四代活化菌種F4。
1.3.3 嬰兒雙歧桿菌耐氧馴化 嬰兒雙歧桿菌耐氧馴化通過逐級(jí)降低鮮牛奶培養(yǎng)基中抗氧化劑含量的方法進(jìn)行。
葡萄糖常用作抗氧化劑使用,能夠降低培養(yǎng)基中氧含量及氧化還原電勢(shì)。本試驗(yàn)選用葡萄糖作為抗氧化劑,通過逐級(jí)降低葡萄糖在培養(yǎng)基中的含量:2%→1.5%→1%(→0)的方法進(jìn)行,第一次馴化是在含2%葡萄糖的鮮牛奶培養(yǎng)基中進(jìn)行,馴化培養(yǎng)3~4代作為第一代菌種;然后按照同樣的方法逐級(jí)遞減鮮奶培養(yǎng)基中葡萄糖的含量得到第二代和第三代菌種。
1.3.4 嬰兒雙歧桿菌在花生乳中生長馴化
(1)花生乳的制備:
新鮮花生仁→烘烤(110℃,30min)→手搓去皮→浸泡(0.5%NaHCO3,20~24h)→磨漿(兌水4~5倍)→過濾→均質(zhì)→原料花生乳
(2)嬰兒雙歧桿菌在花生乳中的培養(yǎng)馴化通過逐級(jí)增加鮮牛奶培養(yǎng)基中花生乳含量(20%→27.7%→33%)進(jìn)行,即在花生乳80%鮮牛奶培養(yǎng)基中馴化為第一次馴化,馴化培養(yǎng)3~4代;在27.7%花生乳72.3%鮮牛奶培養(yǎng)基中馴化為第二次馴化,馴化培養(yǎng)3~4代,在33%花生乳67%鮮牛奶培養(yǎng)基中馴化為第三次馴化,馴化培養(yǎng)3~4代。
通過不斷調(diào)整培養(yǎng)基配方比例,對(duì)嬰兒雙歧桿菌進(jìn)行花生乳的培養(yǎng)馴化,每個(gè)培養(yǎng)基配方條件下重復(fù)3次操作。
1.3.5 影響嬰兒雙歧桿菌生長的最佳條件 鮮牛奶與花生乳配比、蔗糖、葡萄糖、接種量等對(duì)嬰兒雙歧桿菌生長具有一定的影響。D(鮮牛奶與花生乳配比,水平設(shè)置為2∶1,1∶2,1∶1)、E(蔗糖,水平設(shè)置為6%,7%,8%)、F(葡萄糖,水平設(shè)置為1.0%,1.5%,2.0%)和 G(接種量水平設(shè)置為3%,4%,5%)被選為影響嬰兒雙歧桿菌生長的4個(gè)因素,設(shè)計(jì)L9(34)正交試驗(yàn)。
嬰兒雙歧桿菌生長的最佳組合試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表2 影響嬰兒雙歧桿菌生長的最佳組合評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table 2 Optimal combination scoring standards table of impacting Bifidobacterium infantis growth
1.3.6 工作發(fā)酵劑制備及檢驗(yàn) 將篩選出的嬰兒雙歧桿菌最佳水平組合進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng),制備工作發(fā)酵劑,并對(duì)其進(jìn)行感觀、酸度、嬰兒雙歧桿菌活菌數(shù)等質(zhì)量檢驗(yàn)。
(1)感官檢驗(yàn)按 GB 2746——1999執(zhí)行,酸度檢驗(yàn)按GB 2746——1999執(zhí)行,嬰兒雙歧桿菌檢驗(yàn)按 GB/T 4789.34——2003執(zhí)行。
(2)檢驗(yàn)培養(yǎng)基BBL配方:蛋白胨15g,酪蛋白胨15g,可溶性淀粉1g,氯化鈉10g,酵母浸出液4g,葡萄糖40g,半胱氨酸1g,瓊脂40g,西紅柿浸出液800mL,吐溫-80 2mL,肝提取液160mL,加蒸餾水2 000mL(調(diào)pH至7.0±0.1)。
將檢驗(yàn)培養(yǎng)基的各組分混合加熱溶解、校正至pH 7.0,分裝培養(yǎng)皿,115~120℃高壓滅菌15~20min。
(3)西紅柿浸出液制備:新鮮西紅柿洗凈、稱重、切碎,加入等量蒸餾水,100℃水浴加熱90min,間歇攪拌,用絨布過濾,校正pH達(dá)到7.0,分裝至錐形瓶,115℃高壓滅菌15~20min。
(4)肝提取液制備:250g新鮮豬肝經(jīng)絞碎后加 500mL蒸餾水,混勻,置冰箱冷藏過夜。次日煮沸15~20min,絨布過濾,收集濾液,補(bǔ)加水至原量,再分裝至錐形瓶。
(5)菌落計(jì)數(shù):根據(jù)平皿內(nèi)菌落數(shù),乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù),計(jì)算出每毫升樣品中雙歧桿菌活菌數(shù)。
嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑能夠提高嬰兒雙歧桿菌的生長活力,降低凝乳時(shí)間。參考嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選試驗(yàn)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表1,對(duì)4個(gè)試驗(yàn)的3項(xiàng)指標(biāo):凝乳時(shí)間、乳清析出和凝固狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分,評(píng)分結(jié)果及分析見表3。
表3 嬰兒雙歧桿菌生長促進(jìn)劑篩選試驗(yàn)結(jié)果表Table 3 Growth promoters screening test results tables of Bifidobacterium infantis
由表3可知,影響嬰兒雙歧桿菌活力的生長促進(jìn)劑的主次關(guān)系是A>B>C,根據(jù)各因素的最好水平選取的最佳組合是A2B1C1,即酵母浸出液0.4%,酪蛋白胨0.2%,磷酸氫二鉀0.1%。
培養(yǎng)基凝固時(shí)間是評(píng)定嬰兒雙歧桿菌活力主要指標(biāo)。培養(yǎng)基凝固時(shí)間短,嬰兒雙歧桿菌活化程度高,活力強(qiáng),反之則弱。嬰兒雙歧桿菌活化結(jié)果見圖1。
圖1 嬰兒雙歧桿菌活力趨勢(shì)圖Figure 1 Vitality trend chart of Bifidobacterium infantis
由圖1可知,隨著嬰兒雙歧桿菌活化代數(shù)逐漸增加,凝乳時(shí)間逐漸下降,表明嬰兒雙歧桿菌活化程度逐漸提高。但是,當(dāng)嬰兒雙歧桿菌活化至第四代F4時(shí),其凝乳時(shí)間和第三代F3凝乳時(shí)間相同,表明嬰兒雙歧桿菌活力已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定,即嬰兒雙歧桿菌活化3代即可達(dá)到活化目的。
葡萄糖作為抗氧化劑,能夠降低培養(yǎng)基中氧化還原電勢(shì)和氧含量,加入葡萄糖的量不同,對(duì)氧的抑制能力不同。嬰兒雙歧桿菌在不同濃度葡萄糖的鮮牛奶培養(yǎng)基中生長馴化結(jié)果見圖2。由圖2可知,嬰兒雙歧桿菌隨馴化代數(shù)不斷增加,培養(yǎng)基凝乳時(shí)間逐漸降低,表明嬰兒雙歧桿菌逐漸適應(yīng)氧環(huán)境中生長。嬰兒雙歧桿菌在2%葡萄糖的鮮牛奶培養(yǎng)基中連續(xù)馴化培養(yǎng)3代,凝乳時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定為6.5h,在1.5%葡萄糖的鮮牛奶培養(yǎng)基中連續(xù)馴化培養(yǎng)3代,凝乳時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定為4.5h,在1%葡萄糖的鮮牛奶培養(yǎng)基中馴化培養(yǎng)1代,凝乳時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定為4h(傳統(tǒng)酸奶發(fā)酵時(shí)間),達(dá)到耐氧馴化目的。
圖2 嬰兒雙歧桿菌耐氧馴化趨勢(shì)圖Figure 2 Resistance to oxygen domesticated trend chart of Bifidobacterium infantis
嬰兒雙歧桿菌菌種一般冷凍保存于脫脂牛奶粉末中,適應(yīng)牛奶中生長,難以適應(yīng)花生乳中生長,要改變其適應(yīng)性,就要在花生乳中進(jìn)行生長馴化,提高其適應(yīng)能力,馴化結(jié)果見圖3。
圖3 嬰兒雙歧桿菌在花生乳中生長馴化趨勢(shì)圖Figure 3 Bifidobacterium infantis grow in peanut-milk domestication trend chart
由圖3可知,在3次馴化過程中,培養(yǎng)基凝固時(shí)間都隨馴化代數(shù)增加而下降。第一次馴化過程中,馴化第3代F1″-3和第4代F1″-4凝乳時(shí)間相同(3.5h),表明嬰兒雙歧桿菌在20%花生乳中馴化3代其活力達(dá)到穩(wěn)定;第二次馴化過程中,馴化第3代F2″-3和第4代F2″-4凝乳時(shí)間相同(3.5h),表明嬰兒雙歧桿菌在27.7%花生乳中馴化3代其活力達(dá)到穩(wěn)定;第三次馴化過程中,馴化第2代F3″-2和第3代F3″-3凝乳時(shí)間相同(3.5h),表明嬰兒雙歧桿菌在33%花生乳中馴化2代其活力達(dá)到穩(wěn)定。
在第二次第三代F2″-3馴化之后,嬰兒雙歧桿菌凝乳時(shí)間變化幅度趨于同一水平直線,表明嬰兒雙歧桿菌適應(yīng)花生乳中生長,達(dá)到馴化目的。
2.5.1 嬰兒雙歧桿菌活菌計(jì)數(shù) 嬰兒雙歧桿菌在檢驗(yàn)培養(yǎng)基BBL中生長的菌落形態(tài)特征為菌落中等大小,表面光亮,凸起,邊緣整齊呈奶油色,質(zhì)地柔軟、細(xì)膩,菌落大小為2~3mm,見圖4(9號(hào)試驗(yàn),稀釋107倍)。嬰兒雙歧桿菌屬于革蘭氏陽性桿菌(G+),對(duì)其進(jìn)行革蘭氏染色[9],經(jīng)顯微鏡檢查呈紫色,見圖5,表明所檢菌為嬰兒雙歧桿菌。嬰兒雙歧桿菌活菌計(jì)數(shù)見表4。
圖4 嬰兒雙歧桿菌菌落形態(tài)圖Figure 4 Morphology figure
圖5 嬰兒雙歧桿菌菌體細(xì)胞形態(tài)圖Figure 5 Bacteria somatic cell shape charts
2.5.2 嬰兒雙歧桿菌生長的最佳組合結(jié)果 對(duì)L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的9個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行色澤、乳清析出、凝固性和嬰兒雙歧桿菌活菌數(shù)評(píng)分,評(píng)分結(jié)果及分析見表5。
由表5可知,影響嬰兒雙歧桿菌生長的因素的主次關(guān)系是D>E>G>F,根據(jù)各因素的最好水平選取的最佳組合是D3E1F3G3,即鮮牛奶與花生乳配比1∶1,蔗糖6%,葡萄糖2%,接種量5%。
按鮮牛奶與花生乳配比1∶1,蔗糖6%,葡萄糖2%,接種量5%,制備工作發(fā)酵劑,檢驗(yàn)結(jié)果如下:工作發(fā)酵劑色澤呈乳白色,組織光滑、均勻細(xì)膩,有酸牛乳和花生清香之氣味,無氣泡、無龜裂、無變色等現(xiàn)象。酸度大于等于95°T。嬰兒雙歧桿菌活菌數(shù)為2.5×109CFU/mL,高于 GB 2726——1999《酸牛乳》中規(guī)定的1×106CFU/mL,高達(dá)2 000多倍。
表4 嬰兒雙歧桿菌活菌計(jì)數(shù)表Table 4 Bifidobacterium infantis living bacterium count tables /(CFU·mL-1)
表5 嬰兒雙歧桿菌生長的最佳組合結(jié)果分析Table 5 Bifidobacterium infantis growth results tables of the best combination
本試驗(yàn)對(duì)嬰兒雙歧桿菌的生長促進(jìn)劑進(jìn)行了篩選,結(jié)果表明酵母浸出液對(duì)嬰兒雙歧桿菌活化影響最大,酪蛋白胨次之,磷酸氫二鉀最小,三者最佳水平組合為酵母浸出液0.4%,酪蛋白胨0.2%,磷酸氫二鉀0.1%。在菌種活化試驗(yàn)中連續(xù)活化3代凝乳時(shí)間穩(wěn)定至3.5h。
對(duì)活化后菌種進(jìn)行了牛乳中的馴化培養(yǎng),為嬰兒雙歧桿菌在攪拌花生酸奶的應(yīng)用進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)鮮牛奶與花生乳配比對(duì)嬰兒雙歧桿菌生長影響最大,其次是蔗糖,再次是接種量,最后是葡萄糖。當(dāng)鮮牛奶與花生乳配比1∶1,蔗糖6%,葡萄糖2%,接種量5%,嬰兒雙歧桿菌達(dá)到最佳生長狀態(tài),活菌數(shù)達(dá)到2.5×109CFU/mL。這為嬰兒雙歧桿菌在攪拌花生酸奶中的應(yīng)用提供了一定的理論和數(shù)據(jù)參考。
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Studies on oxygen tolerance test and application characteristics ofBifido b acterium infan tis
WU Min1HU Ying2LUO Ai-ping2,4ZHU Qiu-jin2,3,4
HE La-ping2,4ZHU Jian-rong3HU Ping2,3,4
(1.Tongren Vocational and Technical College,Tongren,Guizhou554300,China;2.School of Food Science,Guizhou University College of Life Science,Guiyang,Guizhou550025,China;3.Guizhou Dairy Engineering Technology Research Center,Guiyang,Guizhou550018,China;4.Guizhou University Food Science and Engineering Research Center,Guiyang,Guizhou550025,China)
This paper screened specificallyBifidobacterium infantis,and researched the activation method of inoculating culture on oxygen resistance strains,groped for the strain the application in mixing of peanut yoghourt.Results indicated that the yeast leaching solution for the strain activation had the biggest influence,and then in proper order were respectively casein peptone,dipotassium phosphate,and three best combinations were obtained that yeast leaching solution 0.4%casein peptone 0.2%,dipotassium phosphate 0.1%.The milk coagulation time stability to 3.5hafter the strains was continuously activation three generations.Through the four factors on the influence growth ofBifidobacterium infantisfound:ratio of milk and peanut-milk existed the biggest influence,followed by sucrose,once again,was the inoculation amount,and finally the glucose.When milk and peanut-milk ratio 1∶1,sucrose 2%,glucose 6%,inoculation quantity 5%,Bifidobacterium infantisgot to achieve the best growth state,living bacterium number reached 2.5×109CFU/mL.
Bifidobacterium infantis;oxygen tolerance test;stirred yoghourt;peanut;starter
10.3969/j.issn.1003-5788.2012.02.005
國家科技部農(nóng)業(yè)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(編號(hào):2009GB2F200329);貴陽市重大科技專項(xiàng)(編號(hào):筑科農(nóng)合同字第2-017號(hào))
吳敏(1968-),女,銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授,碩士。E-mail:wumin20070417@163.com
朱秋勁
2011-12-30