Nisin抑制凝固型酸奶后酸化的效果研究

黨曉燕，朱迎春，張小靈，張嘉旺

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

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Nisin抑制凝固型酸奶后酸化的效果研究

黨曉燕，朱迎春*，張小靈，張嘉旺

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

摘要：試驗(yàn)研究不同Nisin添加量對(duì)凝固型酸奶后酸化的抑制效果。將5、10、15、20、25、30 mg·kg(-1)的Nisin 添加到牛奶中，接入發(fā)酵劑后經(jīng)發(fā)酵、后熟后制得成品，(4±1)℃貯藏，分別在0、4、8、12、16、20 d測(cè)定其感官品質(zhì)、酸度、乳酸菌菌數(shù)、粘度的變化。結(jié)果表明：Nisin可抑制貯藏后期酸奶的后酸化，添加20～25 mg·kg(-1)Nisin抑制效果明顯，并使保質(zhì)期達(dá)到16 d，比空白組延長(zhǎng)了8 d，且酸度在整個(gè)貯藏期間差異不顯著(P>0.05)，感官品質(zhì)良好。

關(guān)鍵詞：酸奶； 后酸化； 乳酸鏈球菌素

酸奶因口感獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、保健作用強(qiáng)[1]而受到人們的喜愛，特別是對(duì)“乳糖不耐受癥”而言，酸奶是鮮牛奶極好的替代品，而且酸奶在發(fā)酵過(guò)程中20%左右的糖和蛋白質(zhì)被分解成為小的分子(如半乳糖和乳酸、小肽和氨基酸等)，脂肪酸含量也比原料奶增加了2倍。這些變化提高了酸奶中營(yíng)養(yǎng)素的利用率，促進(jìn)了人體的消化和吸收。但是酸奶是含活性乳酸菌的乳制品，在正常發(fā)酵結(jié)束到使用前產(chǎn)品的貯存、運(yùn)輸、銷售過(guò)程中，雖然控制低溫，但乳酸菌仍會(huì)繼續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸，導(dǎo)致酸奶的pH下降，出現(xiàn)后酸化現(xiàn)象，影響酸奶的感官品質(zhì)。后酸化的酸性物質(zhì)主要是乳酸菌代謝糖類產(chǎn)生的乳酸。后酸化是影響酸奶保質(zhì)期的重要的因素之一[2]。如何抑制酸奶后酸化已經(jīng)引起人們的關(guān)注。

生物育種[3]是一項(xiàng)新興的技術(shù)，將其應(yīng)用到微生物中可明顯改善微生物的發(fā)酵特性，是控制后酸化問(wèn)題較好的方法，但是需要花費(fèi)大量時(shí)間。殺菌處理的方法也可以很好地防止酸奶后發(fā)酵的過(guò)程，但是經(jīng)過(guò)殺菌后的酸奶含有很少量的活菌或幾乎不含活菌。添加天然防腐劑被廣泛采用，也是控制后酸化最直接的方法。天然防腐劑不僅可以保持酸奶的天然特性，而且還能有效地延長(zhǎng)酸奶的保質(zhì)期。乳酸鏈球菌素(Nisin)是一種高效、安全、無(wú)毒副作用的天然保鮮劑[4]。研究表明，Nisin在酸性條件下熱穩(wěn)定性強(qiáng)，對(duì)一些食品腐敗細(xì)菌、特別是乳酸菌具有較強(qiáng)的抑制作用，同時(shí)Nisin對(duì)酸奶口感不會(huì)產(chǎn)生不良影響。

雖然有文獻(xiàn)對(duì)抑制酸奶后酸化效果進(jìn)行了報(bào)道，如羅愛萍[5]認(rèn)為Nisin添加量為100 mg·kg-1時(shí)，可在21 d內(nèi)較為有效地抑制攪拌型酸奶的后發(fā)酵作用，維持較高水平的乳酸菌活菌數(shù)并保持酸奶固有的風(fēng)味和品質(zhì)。安廣杰等[6]研究也表明添加了Nisin 的攪拌型酸奶20 ℃和 4 ℃下貯藏都能有效地抑制酸奶的后酸化。但上述研究針對(duì)的研究體系是攪拌型酸奶，Nisin是在發(fā)酵結(jié)束后添加進(jìn)去的。本文的研究對(duì)象為凝固型酸奶，Nisin要在發(fā)酵之前添加，Nisin的加入是否會(huì)影響發(fā)酵的效果進(jìn)而影響到酸奶的品質(zhì)，鮮有文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)此本試驗(yàn)進(jìn)行了有益的探討并得出較為理想的結(jié)論。此外，鮑瑩瑩等[7]認(rèn)為凝固型酸奶在10 ℃保藏條件下，Nisin添加濃度在25～50 mg·kg-1為宜。本文針對(duì)酸奶的較佳保藏溫度(4±1) ℃，Nisin添加濃度為5～30 mg·kg-1進(jìn)行研究，確定添加Nisin的最佳濃度。并且期望通過(guò)對(duì)酸奶的感官、酸度、粘度、乳酸活菌數(shù)等指標(biāo)的測(cè)定與分析，全面評(píng)價(jià)Nisin的添加對(duì)凝固型酸乳品質(zhì)的影響，旨在為酸奶后酸化的抑制提供數(shù)據(jù)支持。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試驗(yàn)儀器設(shè)備

NDJ-1型粘度計(jì)，上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HG303-3/4型恒溫培養(yǎng)箱，南京實(shí)驗(yàn)儀器廠； KJ-82型酸奶封口機(jī)， 佛山市順德區(qū)杏壇鎮(zhèn)民發(fā)食品包裝廠；BCD-206GM型冰箱，美的電器公司。

1.1.2原料與試劑

鮮牛奶：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)科院奶站。

菌種：保加利亞乳桿菌(lactobacillusbulgaricus)與嗜熱鏈球菌(streptocousthermophilus)，為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院畜產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室分離保存菌株。

乳酸鏈球菌素：浙江銀象生物工程有限公司。

1.2方法

1.2.1凝固型酸奶的工藝流程

原料乳→加熱→加6%蔗糖溶解→殺菌(95 ℃，10 min)→冷卻→添加發(fā)酵劑→灌裝→恒溫發(fā)酵(42 ℃)→冷藏后熟。

1.2.2菌種活化

(1)活化菌體：將脫脂乳所用試管和三角瓶分裝置于高壓滅菌鍋中，121 ℃滅菌15 min。將粉狀菌種溶解于滅菌后的脫脂乳中，用接種環(huán)接種于裝有滅菌乳的試管中，42 ℃恒溫培養(yǎng)直到凝固，再進(jìn)行第二次、第三次接種培養(yǎng)，直到保加利亞乳桿菌和嗜熱乳酸鏈球菌的滴定酸度分別達(dá)到110 °T和90 °T以上。

(2)發(fā)酵劑混合擴(kuò)大培養(yǎng)：將滅菌脫脂乳放于三角瓶中接種3%培養(yǎng)好的混合菌種，42 ℃恒溫培養(yǎng)3.5～4.0 h，制備成生產(chǎn)發(fā)酵劑冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3MRS培養(yǎng)基的配制

瓊脂15 g、蛋白胨10 g、牛肉膏10 g、酵母提取物5 g、葡萄糖20 g、乙酸鈉5 g、磷酸氫二鉀2 g、檸檬酸銨2 g、硫酸鎂0.58 g、硫酸錳0.25 g以及吐溫-801 mL、蒸餾水1000 mL。以上成分混合，加熱溶解，用乙酸將pH調(diào)至5.6，分裝在三角瓶中，塞好棉塞用報(bào)紙包好，121 ℃，滅菌15 min，使滅菌后的pH值為5.4。

1.2.4配制Nisin溶液

稱取0.025 g Nisin溶于煮沸殺菌并冷卻后的50 mL牛奶中，制成濃度為0.5 mg·mL-1的Nisin溶液。

1.2.5添加Nisin溶液

將牛奶殺菌冷卻后，接種3%的發(fā)酵劑，分別量取100 mL置于三角瓶中，加入1、2、3、4、5、6 mL的Nisin溶液，使Nisin添加量為5、10、15、20、25、30 mg·kg-1。42 ℃恒溫培養(yǎng)，待酸奶凝固后取出，放入冰箱(4±1)℃冷卻后熟。

1.2.6總酸度的測(cè)定

取樣品10 mL于150 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水和2滴0.5%酚酞指示劑，搖勻，用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定至微紅色，并在1 min內(nèi)不褪色為宜。記錄消耗NaOH溶液的體積(mL)×10，即為酸奶的酸度—吉爾涅爾度(°T)[8]。

1.2.7粘度的測(cè)定

取適量酸奶放入燒杯中，用粘度計(jì)三號(hào)轉(zhuǎn)子60 r·min-1直接對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。

1.2.8感官評(píng)價(jià)

通過(guò)色澤、組織狀態(tài)、滋味和氣味對(duì)酸奶的感官品質(zhì)進(jìn)行表征[9](表1)。

表1　酸奶感官評(píng)分表

1.2.9乳酸菌菌數(shù)的測(cè)定[10]

將待測(cè)樣品在無(wú)菌條件下制成10-5、10-6稀釋液，吸取1 mL于無(wú)菌培養(yǎng)皿中，然后倒入50 ℃MRS培養(yǎng)基，置水平位置，迅速旋動(dòng)混勻，待凝固后于37 ℃/72 h培養(yǎng)。

2結(jié)果與分析

2.1酸奶的酸度變化

圖1　酸奶在貯存過(guò)程中酸度的變化Fig.1　The variety of acidity of yogurt during the storage

圖1為酸奶在貯藏過(guò)程中酸度的變化。由圖1可知：由于添加了不同含量的Nisin，使0 d的酸奶酸度有差別，Nisin添加量為20～30 mg·kg-1的酸奶初始酸度比較低，添加量為5 mg·kg-1酸奶與空白組相比酸度差異不顯著(P>0.05)?？瞻捉M酸奶的酸度在第8 d時(shí)已接近120 °T，發(fā)生了后酸化，但Nisin添加組在20 d的貯藏期內(nèi)酸度始終低于120 °T。特別是添加量為20～30 mg·kg-1的酸奶在貯藏中后期(4～20 d)酸度變化比較平緩，前后酸度變化不到20 °T，起到明顯的抑制作用。這是因?yàn)樗崮讨饕怯杀＜永麃喨闂U菌產(chǎn)酸而凝乳，而Nisin對(duì)保加利亞乳桿菌生長(zhǎng)有抑制作用，對(duì)酸奶中的嗜熱鏈球菌生長(zhǎng)基本無(wú)影響[11]，因此可有效抑制酸奶的后酸化。

2.2乳酸菌數(shù)的變化

圖2　酸奶在貯存過(guò)程中乳酸菌數(shù)的變化Fig.2　The variety of lactic acid bacteria of yogurt during the storage

圖2為酸奶在貯藏過(guò)程中乳酸菌數(shù)的變化。由圖2可知：酸奶中乳酸菌總數(shù)在貯藏期間呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)?？瞻捉M在0～4 d處于上升趨勢(shì)，4 d達(dá)到峰值，隨后急劇下降。由于Nisin的添加抑制乳酸菌的生長(zhǎng)，在發(fā)酵結(jié)束后，Nisin添加組的乳酸菌數(shù)低于空白組，且上升速率也低于空白組。除Nisin添加量為5 mg·kg-1試驗(yàn)組外，其他各組乳酸菌活菌數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致，第8 d出現(xiàn)峰值。值得關(guān)注的是：空白組貯藏4 d后乳酸菌數(shù)急劇下降，16 d時(shí)菌數(shù)為6.74 log CFU·g-1, 而Nisin添加組乳酸菌數(shù)下降平緩，貯藏至20 d仍維持>6.80 log CFU·g-1的水平?？傮w來(lái)看，貯藏前期空白組比Nisin添加組先達(dá)到峰值，但在貯藏后期Nisin添加組的乳酸菌數(shù)明顯高于空白組。

2.3酸奶感官評(píng)分

圖3為各組酸奶在貯藏期間的感官變化圖。由圖3可知：在貯藏前期，試驗(yàn)組之間的感官變化差異并不顯著(P>0.05)，但是隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，感官差異逐漸顯示出來(lái)?？瞻捉M在貯藏至12 d時(shí)感官評(píng)分為55分，已經(jīng)不可食用，而Nisin添加組在12 d之前感官評(píng)分都>60分，仍處于可接受狀態(tài)。具體而言，色澤上，所有實(shí)驗(yàn)組酸奶均呈均勻一致的乳白色。Nisin的添加并未在色澤上造成差異；組織狀態(tài)上，Nisin添加量為5～25 mg·kg-1的酸奶組織狀態(tài)較為細(xì)膩，品嘗時(shí)無(wú)沙粒感，添加量為30 mg·kg-1的酸奶組織狀態(tài)略顯粗糙，有細(xì)小沙粒狀顆粒進(jìn)而影響口感；滋氣味上，空白組在4 d之后酸度加大，甜味減弱，且酸味較為尖銳而不柔和，貯藏至第12 d時(shí)已無(wú)酸奶固有風(fēng)味，口感令人難以接受。而Nisin添加量為10～25 mg·kg-1的酸奶在第16 d時(shí)仍酸甜適口，Nisin添加量為30 mg·kg-1的酸奶在貯藏后期則酸度較弱，甜度較強(qiáng)，酸甜比例不協(xié)調(diào)。通過(guò)感官評(píng)分可知，空白組的感官貨架期為8 d，20～25 mg·kg-1Nisin添加組達(dá)到16 d，而其他試驗(yàn)組的感官貨架期均達(dá)到12 d。

圖3　不同Nisin添加量酸奶的感官評(píng)分Fig.3　The sense organ of yogurt with different optimum of Nisin

2.4酸奶粘度的變化

圖4為酸奶在貯藏期間粘度的變化。由圖4可以看出：空白組粘度在整個(gè)貯藏期(0～16 d)一直處于下降趨勢(shì)，對(duì)酸奶的感官特性產(chǎn)生一定影響。Nisin添加組的粘度在貯藏期間呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)，在12 d達(dá)到最低值之后又迅速回升。20～30 mg·kg-1Nisin添加組在整個(gè)貯藏期間粘度變化緩慢，前后相差不超過(guò)1 000 mPa·s。5～15 mg·kg-1Nisin添加組變化較為明顯，進(jìn)而影響酸奶的品質(zhì)。

圖4　酸奶在貯存期間粘度的變化Fig.4　The variety of viscocity of yogurt during the storage

3討論

酸奶的酸度是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的主要因素。根據(jù)GB 5413.34—2010規(guī)定，酸奶制品的酸度應(yīng)在70～110 °T[9]。貯藏過(guò)程中酸奶發(fā)生后酸化會(huì)導(dǎo)致酸度過(guò)高。本試驗(yàn)結(jié)果顯示：空白組在第4 d的酸度已經(jīng)超過(guò)110 °T。但是從感官評(píng)分看，酸奶處于可食用階段。第12 d酸奶的酸度超過(guò)了120 °T，從感官上進(jìn)行評(píng)定，已經(jīng)全無(wú)酸奶特有風(fēng)味，難以讓人接受。而添加Nisin試驗(yàn)組在整個(gè)貯藏過(guò)程中酸度變化緩慢，20 d的貯藏期內(nèi)酸度始終低于120 °T，特別是添加量為20～30 mg·kg-1的酸奶在貯藏中后期(4～20 d)酸度變化平緩。從感官評(píng)分看20～25 mg·kg-1試驗(yàn)組組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，質(zhì)地均勻，品質(zhì)較好。

乳酸菌活菌數(shù)是評(píng)價(jià)酸奶質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)的主要因素[5]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示：0 d時(shí)空白組的乳酸菌數(shù)明顯高于Nisin試驗(yàn)組，這是由于Nisin的添加抑制了嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的生長(zhǎng)?？瞻捉M在4 d時(shí)達(dá)到峰值，隨后急劇下降，導(dǎo)致酸奶口感發(fā)生明顯變化，并且酸奶的粘稠感也受到影響，這是因?yàn)槭葻徭溓蚓a(chǎn)生粘性。添加Nisin試驗(yàn)組在整個(gè)貯藏過(guò)程中變化緩慢，前期和后期乳酸菌數(shù)差異不顯著(P>0.05)，貯藏至20 d時(shí)，仍然維持>6.80 log CFU·g-1的水平，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中乳酸菌數(shù)不得<6.00 log CFU·g-1的規(guī)定。

Nisin是由乳酸菌屬(Lacticacidbacterium,LAB)中的乳酸鏈球菌制得的一種抗菌素，具有無(wú)毒、用量少、使用方便、防腐效果好、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，是世界衛(wèi)生組織認(rèn)可的一種可在食品中使用的天然防腐劑。其抑菌機(jī)理為破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的完整性，通過(guò)改變細(xì)胞通透性、改變核酸分子結(jié)構(gòu)、抑制酶活性、抑制代謝過(guò)程、抑制核酸合成達(dá)到抑菌作用。本試驗(yàn)中Nisin試驗(yàn)組有效地抑制了酸奶的后酸化，延長(zhǎng)了酸奶的保質(zhì)期，空白組在貯藏至12 d時(shí)已經(jīng)不可食用，而Nisin添加組在12 d之前感官評(píng)分都>60分，仍處于可接受狀態(tài)。20～25 mg·kg-1Nisin的酸奶在第16 d時(shí)仍酸甜適口，30 mg·kg-1Nisin的酸奶在貯藏后期則酸度較弱，甜度較強(qiáng)，酸甜比例不協(xié)調(diào)。因此，20～25 mg·kg-1Nisin添加量對(duì)于保證酸奶的品質(zhì)效果最佳。

4結(jié)論

由于Nisin對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)具有抑制作用，因此將其添加至凝固型酸奶中，可明顯延緩酸奶的后酸化進(jìn)程，有效防止產(chǎn)品過(guò)酸及組織不良化，提高酸奶品質(zhì)。Nisin添加量為20～25 mg·kg-1時(shí)，抑制后酸化的效果較好且將貯藏期延長(zhǎng)至16 d，比對(duì)照延長(zhǎng)了8 d。

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(編輯：馬榮博)

Study on the effects of nisin controled postacidification of solidifying yoghurt

Dang Xiaoyan, Zhu Yingchun*, Zhang Xiaoling, Zhang Jiawang

(CollegeofFoodscienceandengineering,shanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Abstract:The test studied that the effect of postacidification of solidifying yoghurt by adding different amount of Nisin, adding Nisin of 5, 10, 15, 20, 25, 30 mg·kg(-1) into milk, then fermentation and ripening, measuring the change of organoleptic quality, acidity, lactic acid bacteria count, viscosity in 0, 4, 8, 12, 16, 20 d, respectively. The results showed that Nisin inhibited postacidification of yoghurt during the later stage of storage, adding the Nisin of 20～25 mg·kg(-1) could play a significant inhibition.The experimental group of the shelf life was 16 d than the blank group to extend 8 d, with acidity was no significant difference (P>0.05) and good sensory quality during the entire storage period.

Key words:Yoghurt; Postacidification; Nisin

中圖分類號(hào)：TS252.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-8151(2016)04-0300-05

基金項(xiàng)目：山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20130311034-1，20140311025-6)；2015年山西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(2015104)

作者簡(jiǎn)介：黨曉燕(1992-)，女(漢)，山西臨汾人，碩士研究生，研究方向：畜產(chǎn)品加工與貯藏*通訊作者：朱迎春，副教授，碩士生導(dǎo)師。Tel:13835487476;E-mail:yingchun0417@163.com

收稿日期：2015-11-27修回日期：2016-01-04