不同質(zhì)量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

虞姣姣，馬亞芳，溫德蘭，高貞旸，李 偉，唐為芷，董明盛*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

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不同質(zhì)量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響

虞姣姣，馬亞芳，溫德蘭，高貞旸，李 偉，唐為芷，董明盛*

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095）

摘 要：研究不同質(zhì)量濃度低聚果糖和低聚半乳糖對發(fā)酵乳在發(fā)酵期和貯藏期內(nèi)乳中菌落活菌數(shù)、滴定酸度和黏度的影響。結(jié)果表明：在發(fā)酵期低聚果糖（QHT-90 FOS）對發(fā)酵乳中乳酸菌活菌數(shù)的增殖作用要顯著高于低聚半乳糖（QHT-60 GOS），在QHT-90 FOS質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL的樣品中，12 h時瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1活菌數(shù)可達(dá)到4.44×109CFU/g，而不同質(zhì)量濃度和結(jié)構(gòu)的低聚果糖和低聚半乳糖對樣品滴定酸度和黏度的影響差異不顯著；此外在4 ℃發(fā)酵乳貯藏期間，QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1有一定保護(hù)作用，在QHT-90 FOS質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL的樣品中，貯藏14 d后，活菌數(shù)僅減少11.90%，而滴定酸度基本不變，產(chǎn)品黏度保持在9 000 mPa·s。

關(guān)鍵詞：低聚糖；發(fā)酵乳；發(fā)酵期；貯藏期

發(fā)酵乳是新鮮牛奶經(jīng)乳酸菌發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸而制成的乳制品[1-2]。發(fā)酵乳因其獨(dú)特的生理功能、均衡的營養(yǎng)和美味倍受全球消費(fèi)者喜愛，已成為乳制品中發(fā)展最快的產(chǎn)品[3-4]。乳酸菌具有提高牛奶營養(yǎng)利用率，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，抑制腸道致病菌黏附和感染，增強(qiáng)機(jī)體免疫力，預(yù)防腫瘤發(fā)生，降低血清膽固醇水平等健康功效[5-8]。但由于發(fā)酵乳的生產(chǎn)較其他乳制品復(fù)雜、不易控制，現(xiàn)階段我國發(fā)酵乳的生產(chǎn)普遍存在發(fā)酵期乳酸菌活菌數(shù)低以及發(fā)酵乳在發(fā)酵貯藏過程中活菌會繼續(xù)代謝乳糖產(chǎn)生乳酸，產(chǎn)生后酸化現(xiàn)象，導(dǎo)致乳酸菌數(shù)量下降、乳清析出嚴(yán)重、入口質(zhì)感較差、不夠細(xì)膩等技術(shù)問題，嚴(yán)重地制約了發(fā)酵乳的生產(chǎn)和消費(fèi)[9-10]。因此研究增加發(fā)酵期和貯藏期乳酸菌活菌數(shù)，并能改善其口感，對于促進(jìn)我國發(fā)酵乳產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。

近年來對不同因素對發(fā)酵乳發(fā)酵和貯藏期影響的研究較多，而不同質(zhì)量濃度和結(jié)構(gòu)的低聚糖對發(fā)酵乳發(fā)酵期和貯藏期的微生物和理化指標(biāo)影響的研究較少。如能將功能性低聚糖與發(fā)酵乳進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，既能保留酸奶的營養(yǎng)價值和獨(dú)特風(fēng)味，同時也強(qiáng)化了低聚糖的益生功能等特性，將非常適合現(xiàn)代人群的消費(fèi)需求。因此本實(shí)驗(yàn)旨在通過研究不同結(jié)構(gòu)和質(zhì)量濃度的低聚糖對接種瑞士乳桿菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1發(fā)酵乳發(fā)酵期和貯藏期中L. helveticus MB2-1活菌數(shù)、滴定酸度和黏度的影響，以期為減少發(fā)酵乳的后酸化和為發(fā)酵乳工業(yè)提供技術(shù)參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1菌種

高產(chǎn)黏L. helveticus MB2-1從新疆拜城縣傳統(tǒng)賽里木酸奶中分離得到，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品微生物實(shí)驗(yàn)室提供[11]。

1.1.2試劑與培養(yǎng)基

低聚果糖（QHT-90 FOS）（純度≥90%）、低聚半乳糖（QHT-60 GOS）（純度≥60%）廣東江門量子高科生物股份有限公司饋贈；脫脂乳 南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司；其他均為國產(chǎn)分析純試劑。

MRS液體培養(yǎng)基：蛋白胨10.0 g、牛肉膏10.0 g、酵母膏5.0 g、葡萄糖20.0 g、吐溫-80 1.0 mL、無水乙酸鈉5.0 g、檸檬酸三銨2.0 g、K2HPO42.0 g、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·4H2O 0.25 g，蒸餾水1 000 mL，pH 6.2～6.6，121 ℃滅菌20 min。MRS固體培養(yǎng)基：液體培養(yǎng)基加入1.5%～2.0%瓊脂，121 ℃滅菌20 min。

1.2儀器與設(shè)備

AUY120島津分析天平日本Shimadzu公司；SL-N電子天平 上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；手提式壓力蒸汽滅菌鍋上海三申醫(yī)療器械有限公司；Air Tech超凈工作臺 蘇凈集團(tuán)安泰公司；LRH系列生化培養(yǎng)箱上海一恒科技有限公司；NDJ-2系列數(shù)字式黏度計(jì)上海精天電子儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1發(fā)酵期實(shí)驗(yàn)方法

樣品配制：在含12 g/100 mL脫脂乳粉的牛奶中分別加入QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖使其終質(zhì)量濃度為0.5、1.0、1.5 g/100 mL。滅菌（108 ℃、15 min）后分裝待用。

發(fā)酵乳制備：將L. helveticus MB2-1從甘油管中接種活化后，按4 mL/100 mL接種至上述復(fù)原乳中，42 ℃恒溫培養(yǎng)。

樣品指標(biāo)測定：發(fā)酵液在42 ℃條件下連續(xù)培養(yǎng)48 h，分別測定培養(yǎng)時間為0、4、8、12、24、48 h時樣品的各項(xiàng)指標(biāo)。

菌落總數(shù)測定：依據(jù)GB 4789.35—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳酸菌檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

黏度測定：25 ℃條件下取上述時間點(diǎn)的發(fā)酵乳100 mL，使用NDJ-2黏度計(jì)進(jìn)行測定，轉(zhuǎn)子根據(jù)酸奶黏度選擇3號轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速6 r/min，當(dāng)扭矩?cái)?shù)值在20%～90%范圍內(nèi)測定的黏度值為有效值。

滴定酸度測定：稱取5.00 mL已攪拌均勻的樣品，置于150 mL錐形瓶中，加40 mL新煮沸冷卻至40 ℃的水，混勻后加入3 滴10 g/L酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至為紅色在0.5 min內(nèi)不消失為終點(diǎn)。消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液毫升數(shù)乘以20，即為酸度（°T）[12]。

1.3.2貯藏期樣品指標(biāo)測定

發(fā)酵乳制備：在含12 g/100 mL脫脂乳的牛奶中接種4 mL/100 mL的L. helveticus MB2-1，42 ℃恒溫培養(yǎng)7 h出現(xiàn)凝乳（視作發(fā)酵期結(jié)束，貯藏期開始）。

樣品制備：在上述發(fā)酵乳中添加QHT-90 FOS，使其終質(zhì)量濃度分別為：0.5、1.0、1.5 g/100 mL，其中以1.0 g/100 mL葡萄糖為對照組，4 ℃貯藏。

樣品指標(biāo)測定：分別于0、3、7、14 d測定發(fā)酵乳L. helveticus MB2-1活菌數(shù)、滴定酸度和黏度（方法同1.3.1節(jié)）。

1.4統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，數(shù)據(jù)間的顯著性差異通過單因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1發(fā)酵期產(chǎn)品微生物和理化指標(biāo)變化

2.1.1QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳中活菌數(shù)的影響

由圖1可知，不同結(jié)構(gòu)的低聚糖對發(fā)酵乳中L. helveticus MB2-1活菌數(shù)的增殖作用不同。其中不同質(zhì)量濃度的同種低聚糖對L. helveticus MB2-1增殖作用無顯著差異。0～8 h，樣品中L. helveticus MB2-1活菌數(shù)變化不顯著，超過8 h活菌數(shù)顯著增加，其中質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的樣品8 h時L. helveticus MB2-1活菌數(shù)為2.8×108CFU/g，12 h時達(dá)最大值4.44×109CFU/g。發(fā)酵時間超過12 h，樣品L. helveticus MB2-1活菌數(shù)都呈下降趨勢。隨著發(fā)酵時間的延長，添加QHT-90 FOS和QHT-60 GOS的樣品中活菌數(shù)變化趨勢相似，但QHT-90 FOS實(shí)驗(yàn)組活菌數(shù)顯著高于同質(zhì)量濃度的對照組和QHT-60 GOS實(shí)驗(yàn)組。說明QHT-90 FOS在發(fā)酵過程中相較于QHT-60 GOS和葡萄糖更易被L. helveticus MB2-1所利用[13]?？赡艿脑蚴翘砑観HT-90 FOS可以作為營養(yǎng)物質(zhì)被乳桿菌、雙歧桿菌等益生菌代謝[14-16]。

圖1　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳乳酸菌活菌數(shù)的影響Fig.1 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

2.1.2QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響

圖2　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響Fig.2 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the titratable acidity of fermented milk

由圖2可知，隨著發(fā)酵時間的延長，樣品的滴定酸度均增加。其中0～8 h滴定酸度增加顯著，超過8 h增加趨勢趨于平緩。而且不同質(zhì)量濃度的QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖的發(fā)酵乳中滴定酸度無顯著差異。添加QHT-90 FOS的發(fā)酵乳滴定酸度最大，且QHT-90 FOS質(zhì)量濃度不同，發(fā)酵乳滴定酸度差異不顯著。說明QHT-90 FOS促進(jìn)L. helveticus MB2-1的生長，使發(fā)酵乳產(chǎn)酸增加。

2.1.3 QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳黏度的影響

圖3　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS對發(fā)酵乳黏度的影響Fig.3 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viscosity of fermented milk

由圖3可知，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，樣品黏度均顯著增加。發(fā)酵時間超過24 h，1.0 g/100 mL和1.5 g/100 mL的低聚糖樣品黏度較同質(zhì)量濃度葡萄糖樣品的黏度大，其可能原因?yàn)椋篖. helveticus MB2-1能夠利用發(fā)酵性糖類產(chǎn)生胞外多糖，其中包括黏附于細(xì)胞表面的莢膜多糖和黏液多糖而促進(jìn)產(chǎn)黏[17-18]，這與本實(shí)驗(yàn)測定L. helveticus MB2-1活菌數(shù)結(jié)果一致。也有研究指出添加低聚糖有利于水合作用而增加發(fā)酵乳的黏度[19-20]。

2.2貯藏期實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由上述結(jié)果可知在發(fā)酵期QHT-90 FOS對發(fā)酵乳均產(chǎn)生有利影響。為進(jìn)一步研究QHT-90 FOS在貯藏期對發(fā)酵乳品質(zhì)的影響，在發(fā)酵完成的發(fā)酵乳中添加QHT-90 FOS使其終質(zhì)量濃度分別為0.5、1.0、1.5 g/100 mL，并以終質(zhì)量濃度為1.0 g/100 mL的葡萄糖為對照，置于4 ℃冰箱內(nèi)貯藏并分別在3、7、14 d時測定樣品中L. helveticus MB2-1活菌數(shù)、滴定酸度和黏度，結(jié)果如圖4～6所示。

2.2.1 不同質(zhì)量濃度的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳中L. helveticus MB2-1活菌數(shù)的影響

圖4 不同質(zhì)量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳乳酸菌活菌數(shù)的影響

Fig.4 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

由圖4可知，貯藏期0～3 d內(nèi)L. helveticus MB2-1活菌數(shù)顯著減少，超過3 d活菌數(shù)減少趨勢減緩。實(shí)驗(yàn)組和對照組在貯藏3 d時活菌數(shù)均能維持在3×107CFU/g左右。對照組在貯藏超過3 d后，活菌數(shù)減少了32.20%；而添加質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS的實(shí)驗(yàn)組活菌數(shù)僅減少11.90%，由此可知在0～14 d貯藏期內(nèi)QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1有一定保護(hù)作用，能夠保護(hù)L. helveticus MB2-1的正常生長，減緩L. helveticus MB2-1的死亡。在一定范圍內(nèi)，質(zhì)量濃度越高的QHT-90 FOS對L. helveticus MB2-1的保護(hù)作用效果越明顯。

2.2.2不同質(zhì)量濃度的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響

酸奶的貯藏期中，一方面要通過生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝及衛(wèi)生條件的改善，防止酵母菌、霉菌污染而造成酸奶脹袋；另一方面要注意酸奶的后酸化[21]。后酸化不僅會使發(fā)酵乳酸度增加，影響其口感和風(fēng)味，而且還會導(dǎo)致過量的乳清析出及乳酸菌無法適應(yīng)過酸的環(huán)境而大量死亡。

圖5　不同質(zhì)量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響Fig.5 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the titratable acidity of fermented milk

由圖5可知，添加QHT-90 FOS的發(fā)酵乳在貯藏期對發(fā)酵乳滴定酸度有顯著影響。質(zhì)量濃度不同的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳滴定酸度的影響不同。其中滴定酸度變化最顯著的是對照組，滴定酸度增加了19.51%；質(zhì)量濃度為0.5 g/100 mL的QHT-90 FOS實(shí)驗(yàn)組，滴定酸度減小了4.18%；1.0 g/100 mL的QHT-90 FOS實(shí)驗(yàn)組，滴定酸度減小了3.37%。與0.5 g/100 mL和1.0 g/100 mL實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果不同，在貯藏期間1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS實(shí)驗(yàn)組滴定酸度增加了18.04%。這一結(jié)果在生產(chǎn)實(shí)際中具有重大意義，添加適宜質(zhì)量濃度的QHT-90 FOS可以有效降低滴定酸度，減緩后酸化對酸奶風(fēng)味的影響，但在添加QHT-90 FOS時要嚴(yán)格控制質(zhì)量濃度，QHT-90 FOS質(zhì)量濃度過低可能達(dá)不到降低酸度的效果，而質(zhì)量濃度過高，不僅造成發(fā)酵成本增加而且還會使發(fā)酵乳的酸度增加。

2.2.3 不同質(zhì)量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳黏度的影響

由圖6可知，在含有質(zhì)量濃度不同的QHT-90 FOS樣品中，黏度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。添加QHT-90 FOS的樣品貯藏期前3 d黏度顯著上升，超過3 d黏度緩慢下降。與實(shí)驗(yàn)組不同的是，對照組黏度在7 d時達(dá)最大值。而且樣品黏度與QHT-90 FOS質(zhì)量濃度關(guān)系不顯著，可能的原因是高質(zhì)量濃度低聚糖促進(jìn)L. helveticus MB2-1的生長，使活菌數(shù)增多，低聚糖消耗后會消耗自身多糖使樣品黏度降低；低質(zhì)量濃度低聚糖的樣品中活菌數(shù)少，低聚糖消耗少，不消耗自身多糖。由此可知添加適宜質(zhì)量濃度的QHT-90 FOS能夠達(dá)到較好地保持發(fā)酵乳黏度的效果。

圖6　不同質(zhì)量濃度QHT-90 FOS對發(fā)酵乳黏度的影響Fig.6 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viscosity of fermented milk

3　結(jié) 論

不同質(zhì)量濃度和結(jié)構(gòu)的低聚糖對發(fā)酵乳在發(fā)酵期和貯藏期內(nèi)乳菌落活菌數(shù)、滴定酸度和黏度的影響結(jié)果表明，QHT-90 FOS在發(fā)酵期和貯藏期對發(fā)酵乳均有顯著有利影響，發(fā)酵期中QHT-90 FOS能夠促進(jìn)L. helveticus MB2-1生長，在添加1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的樣品中，12 h時L. helveticus MB2-1活菌數(shù)可達(dá)到4.44×109CFU/g；在4 ℃貯藏條件下發(fā)酵乳中質(zhì)量濃度為1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS對發(fā)酵乳的品質(zhì)可產(chǎn)生有利作用，能夠保護(hù)L. helveticus MB2-1的存活，減緩其衰亡，緩解發(fā)酵乳的后酸化和增加產(chǎn)品黏度。

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Effects of Fructooligosaccharide and Galactooligosaccharide at Different Concentrations on the Quality of Fermented Milk

YU Jiaojiao, MA Yafang, WEN Delan, GAO Zhenyang, LI Wei, TANG Weizhi, DONG Mingsheng* (
College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract:This work studied the effects of fructooligosaccharide (QHT-90 FOS) and galactooligosaccharide (QHT-60 GOS) with various concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1, titratable acidity and viscosity of fermented milk during fermentation and storage. The results showed that QHT-90 FOS had a better ability to increase the proliferation of Lactobacillus in fermented milk than QHT-60 GOS. When the concentration of QHT-90 FOS was 1.5 g/100 mL in 12-hour fermented milk, the viable count of L. helveticus MB2-1 reached 4.44 × 109CFU/g. Oligosaccharides with different structures had similar effects on titratable acidity and viscosity of different samples. QHT-90 FOS had the ability to protect L. helveticus MB2-1. Under the storage condition of 4 ℃, the viable count of L. helveticus MB2-1 decreased by only 11.90%. After 14 days of storage, the titratable acidity remained unchanged, and the viscosity stayed at a high level of 9 000 mPa·s.

Key words:oligosaccharides; fermented milk; fermentation period; storage period

doi:10.7506/spkx1002-6630-201507013

中圖分類號：TS201.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-6630（2015）07-0066-05

*通信作者：董明盛（1961—），男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称肺⑸锱c生物技術(shù)。E-mail：dongms@njau.edu.cn

作者簡介：虞姣姣（1994—），女，本科，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)、食品微生物。E-mail：18211233@njau.edu.cn

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31201422）；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31371807）；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2011AA100903）；“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2013BAD18B01-4）；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（BK2011651）；教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目（新教師類）（20110097120028）；南京農(nóng)業(yè)大學(xué)SRT計(jì)劃項(xiàng)目（1318A07）

收稿日期：2014-03-31