干酪乳桿菌與嗜熱鏈球菌組合發(fā)酵羊奶飲料的加工工藝

劉 曉，姜竹茂，余志堅(jiān)，周 梅，張 頌，劉花蘭，劉 婕

（1煙臺(tái)大學(xué)，山東煙臺(tái)264005；2東君乳業(yè)（禹城）有限公司，山東禹城251200）

干酪乳桿菌與嗜熱鏈球菌組合發(fā)酵羊奶飲料的加工工藝

劉 曉1，姜竹茂1，余志堅(jiān)2，周 梅2，張 頌1，劉花蘭1，劉 婕1

（1煙臺(tái)大學(xué)，山東煙臺(tái)264005；2東君乳業(yè)（禹城）有限公司，山東禹城251200）

為了縮短發(fā)酵時(shí)間并保證其中的活菌數(shù)量，利用干酪乳桿菌和嗜熱鏈球菌的共生作用進(jìn)行組合發(fā)酵生產(chǎn)乳酸菌羊奶飲料。通過研究原料乳不同的殺菌工藝對(duì)產(chǎn)品色澤和風(fēng)味的影響，確定最佳殺菌工藝參數(shù)為115℃，15 min；此外還對(duì)乳酸菌飲料的工藝條件及其穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:在添加5%干酪乳桿菌的基礎(chǔ)上添加2%的嗜熱鏈球菌進(jìn)行組合發(fā)酵，最佳的發(fā)酵時(shí)間為25 h，與干酪乳桿菌單獨(dú)發(fā)酵所需72 h相比發(fā)酵時(shí)間明顯縮短；添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.0125%的高酯果膠、0.03%的蔗糖酯、0.03%的CMC時(shí)制作的乳酸菌飲料穩(wěn)定性好、酸甜適中、活菌數(shù)最高達(dá)4.7×108mL-1。

干酪乳桿菌；活菌數(shù)；穩(wěn)定性

0 引言

山羊奶中富含200多種營(yíng)養(yǎng)素和生物活性物質(zhì)［1］，被視為乳中精品。它具有獨(dú)特的保健功效，有養(yǎng)顏美容、抗衰老等功效。干酪乳桿菌作為益生菌的一種，能夠耐受有機(jī)體的防御機(jī)制［2］。在進(jìn)入人體后可以在腸道內(nèi)大量存活，起到調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、促進(jìn)人體消化吸收的作用［3］。干酪乳桿菌與嗜熱鏈球菌組合發(fā)酵羊奶飲料，不僅降低羊奶膻味，深受消費(fèi)者喜愛；而且它具有抗衰老、延年益壽、促進(jìn)消化道蠕動(dòng)，減少便秘等功效。

目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于發(fā)酵型羊奶飲料的文獻(xiàn)較少，秦立虎［4］等人以新鮮羊奶為主要原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，添加櫻桃果汁等配制櫻桃活性乳酸菌羊奶飲料。在美國(guó)、日本、韓國(guó)以及臺(tái)灣地區(qū)，該產(chǎn)品工業(yè)化較多，尤其以養(yǎng)樂多為代表，在臺(tái)灣地區(qū)該類型產(chǎn)品幾乎與酸奶市場(chǎng)份額相當(dāng)，近幾年國(guó)內(nèi)該類型產(chǎn)品的產(chǎn)量逐年上升，養(yǎng)樂多、味全、蒙牛等公司都先后推出自己的褐色乳飲料，可見其市場(chǎng)前景良好［5］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

1.1.1 材料

干酪乳桿菌，嗜熱鏈球菌，脫脂奶粉，全脂羊奶粉，白砂糖，高脂果膠，蔗糖酯，羧甲基纖維素鈉（簡(jiǎn)稱CMC）。

1.1.2 儀器與設(shè)備

立式壓力蒸汽滅菌鍋、超凈工作臺(tái)、電熱恒溫培養(yǎng)箱、電子分析天平、臺(tái)式離心機(jī)、pH計(jì)等。

1.2 工藝流程

如圖1所示。

1.3 操作要點(diǎn)

圖1 工藝流程

（1）菌種活化［6］。將脫脂奶粉用蒸餾水配制成12%的復(fù)原乳，在115℃滅菌15 min，冷卻至40℃，在無菌條件下，分別接種干酪乳桿菌和嗜熱鏈球菌，在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至凝乳。干酪乳桿菌發(fā)酵劑和嗜熱鏈球菌發(fā)酵劑培養(yǎng)溫度分別為37℃和42℃，進(jìn)行3次活化使其活力充分恢復(fù)后，即可作為酸奶發(fā)酵劑。

（2）脫脂［7］。利用離心旋轉(zhuǎn)的方法進(jìn)行脫脂，轉(zhuǎn)速是2 000 r/min離心20 min脫脂。

（3）均質(zhì)［8］。均質(zhì)壓力18～20 MPa，溫度為50℃。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 酸度的測(cè)定［9-10］

測(cè)定方法參考《GB5413.34-2010》。測(cè)定時(shí)用濃度為0.1mol/L的NaOH滴定法，吉爾涅爾度。T表示。

1.4.2 乳酸菌活菌數(shù)的測(cè)定［11］

測(cè)定方法參照《GB4789.2-2010》，利用平板計(jì)數(shù)法對(duì)發(fā)酵酸乳中活菌數(shù)進(jìn)行測(cè)定。發(fā)酵的羊奶飲料用滅菌的0.9%的生理鹽水梯度稀釋，當(dāng)稀釋到一定的倍數(shù)后，取0.1 mL的菌液在MRS培養(yǎng)基涂布計(jì)數(shù)，37℃培養(yǎng)48 h，菌落計(jì)數(shù)法計(jì)算活菌數(shù)量［12-13］。

1.4.3 沉淀離心率的測(cè)定［14］

在10 mL離心管中加入添加羊奶飲料，置于離心機(jī)中以3 000 r/min離心10 min，根據(jù)以下公式計(jì)算離心沉淀率：

1.4.4 感官評(píng)價(jià)［15］

選擇10名從事食品專業(yè)研究的人員組成評(píng)定小組，對(duì)發(fā)酵型酸羊奶飲料的感官質(zhì)量從色澤、滋味、氣味、穩(wěn)定性4個(gè)方面評(píng)定，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 產(chǎn)品感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與討論

2.1 原料乳殺菌工藝的確定

羊奶中的蛋白質(zhì)等氨基化合物和葡萄糖或其他羰基化合物之間在正常的狀態(tài)下并不會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，只有當(dāng)熱處理時(shí)間較長(zhǎng)，溫度較高時(shí)才發(fā)生明顯的美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物使產(chǎn)品呈現(xiàn)褐色，并賦予產(chǎn)品獨(dú)特的香氣［16］。對(duì)于幾種殺菌工藝效果比較后，結(jié)果如表2所示。

表2 原料乳不同殺菌工藝參數(shù)效果的比較

一般酸奶制作的殺菌條件是：85℃，30 min或95℃，5 min，由于本試驗(yàn)中干酪乳桿菌采用的是長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵，因而在原料乳殺菌時(shí)更應(yīng)殺滅所有的致病菌以免引起雜菌污染現(xiàn)象。因此原料乳殺菌工藝參數(shù)的選擇就顯得至關(guān)重要。從表2中可以看出，凝乳I、II顏色太淺，凝乳V顏色過深，而凝乳III、IV在顏色上較相近且容易被消費(fèi)者接受。所以選擇工藝III作為最后的殺菌工藝，即滅菌條件為115℃，15 min。

2.2 發(fā)酵工藝

2.2.1 發(fā)酵劑接種量的確定

接種量除能引起酸奶口感上的酸度差異之外，還會(huì)影響酸奶的組織狀態(tài)與風(fēng)味［17］。利用嗜熱鏈球菌和干酪乳桿菌你的共生關(guān)系和嗜熱鏈球菌的產(chǎn)酸特性，在添加2%的嗜熱鏈球菌的基礎(chǔ)上，添加2%（體積分?jǐn)?shù)）、3%、4%、5%、6%的干酪乳桿菌。通過測(cè)定酸羊乳在發(fā)酵結(jié)束后和后熟24 h后的酸度、活菌數(shù)以及制成乳酸菌飲料后的感官評(píng)價(jià)得出酸乳的最優(yōu)工藝條件。對(duì)于幾種接種量發(fā)酵效果比較后，結(jié)果如表3所示。

表3 發(fā)酵劑不同添加量對(duì)產(chǎn)品的影響

由表3可以看出，2%的嗜熱鏈球菌與5%和6%的干酪乳桿菌組合發(fā)酵制作的乳酸菌飲料酸度和活菌數(shù)最高。發(fā)酵前期，嗜熱鏈球菌生長(zhǎng)速度較快，能迅速發(fā)酵產(chǎn)酸，產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物能促進(jìn)干酪乳桿菌的生長(zhǎng)繁殖。發(fā)酵中后期，在高酸度的基料中，嗜熱鏈球菌的生長(zhǎng)繁殖受到抑制，干酪乳桿菌占據(jù)發(fā)酵的主導(dǎo)地位、繁殖較快。2%的嗜熱鏈球菌與4%、5%和6%的干酪乳桿菌組合發(fā)酵制作的羊奶飲料感官評(píng)分較高。結(jié)合以上分析從而確定最佳發(fā)酵劑添加量為：2%的嗜熱鏈球菌與5%的干酪乳桿菌進(jìn)行組合發(fā)酵。

2.2.2 最佳發(fā)酵時(shí)間的確定

羊奶飲料酸甜可口，深受消費(fèi)者喜愛，其酸度的來源主要為乳酸菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乳酸，當(dāng)生產(chǎn)中酸度不足以使產(chǎn)品達(dá)到相應(yīng)的酸度時(shí)，通常會(huì)使用檸檬酸調(diào)節(jié)到需要的酸度，但這勢(shì)必會(huì)影響到發(fā)酵基料中的活菌數(shù)量和乳蛋白的充分降解，也會(huì)最終影響到飲料產(chǎn)品的益生功能和保健功效［18］。所以合適的發(fā)酵時(shí)間是羊奶飲料發(fā)酵達(dá)到最佳酸度的一個(gè)重要影響因素。因此本實(shí)驗(yàn)在2%的嗜熱鏈球菌與5%的干酪乳桿菌進(jìn)行組合發(fā)酵時(shí)，選取10，15，20，25，30 h 5個(gè)不同的發(fā)酵時(shí)間，結(jié)果如表4所示。

表4 不同發(fā)酵梯度對(duì)產(chǎn)品的影響

結(jié)果表明，2%的嗜熱鏈球菌與5%的干酪乳桿菌進(jìn)行組合發(fā)酵時(shí)，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為25 h時(shí)，其活菌數(shù)、酸度和感官等分最高，所以羊奶飲料的最佳發(fā)酵時(shí)間是25 h。

2.3 穩(wěn)定劑的確定

2.3.1 高酯果膠對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性的影響

果膠是由D-半乳糖醛酸殘基經(jīng)α-（1，4）糖苷鍵相連接聚合而形成的酸性大分子多糖，根據(jù)酯化度的不同，稱為高甲氧基果膠和低甲氧基果膠。果膠在酸性乳飲料中能與酪蛋白所帶正電荷發(fā)生靜電作用，形成親水性復(fù)合物，避免顆粒間的聚合作用，使酪蛋白膠束顆粒得以穩(wěn)定地分散。高酯果膠作為酸性乳飲料中優(yōu)良的穩(wěn)定劑，目前在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的研究［19］。

圖2 高脂果膠添加量對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

從圖2中可以看出，隨著高脂果膠添加量的增加，產(chǎn)品離心沉淀率出現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)，穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。產(chǎn)品的感官得分隨高脂果膠添加量的增加先上升，當(dāng)添加量為0.1%時(shí)，出現(xiàn)最大值為84。但當(dāng)高脂果膠的添加量超過一定量時(shí)，調(diào)配液黏度太大，冷卻后有凝膠出現(xiàn)，與發(fā)酵乳混合均質(zhì)后的口感欠佳且過于黏稠。當(dāng)高脂果膠的添加量為0.125%時(shí)，產(chǎn)品的離心沉淀率為3.9%，感官得分大于80，因此選擇此添加量為高脂果膠添加量的最佳水平。

2.3.2 蔗糖酯對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性的影響

乳飲料中主要的不穩(wěn)定物質(zhì)是脂肪和蛋白質(zhì)。脂肪與水互不相溶，易發(fā)生分離而出現(xiàn)分層現(xiàn)象，加入乳化劑后，能夠形成具有外親水結(jié)構(gòu)的固體—乳化劑雙層，生成可再溶劑化的粒子，使飲料穩(wěn)定性增強(qiáng)［20］。

圖3 蔗糖酯添加量對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

由圖2可以看出，隨著蔗糖酯添加量的增加，飲料的離心沉淀率大幅度下降，當(dāng)添加量大0.15%時(shí)，下降的程度不明顯。產(chǎn)品的感官得分隨蔗糖酯添加量的增加先上升，當(dāng)添加量為0.15%時(shí)，出現(xiàn)最大值，后隨著添加量的增加而下降。因此選擇蔗糖酯最佳添加量水平為0.15%。

2.3.3 CMC對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性的影響

羧甲基纖維素鈉（CMC），是一種陰離子多糖。在酸性條件下，它與酪蛋白發(fā)生吸附，提供靜電排斥和空間位阻作用，同時(shí)CMC可使體系黏度增加，起到穩(wěn)定作用［21］。因而被廣泛應(yīng)用到乳酸飲料中。

圖4 CMC添加量對(duì)乳酸菌飲料穩(wěn)定性和感官品質(zhì)的影響

產(chǎn)品的離心沉淀率隨著CMC添加量的增加先出現(xiàn)大幅度下降，當(dāng)添加量大0.15%時(shí)，下降的程度不明顯。產(chǎn)品的感官得分隨CMC添加量的增加先上升，當(dāng)添加量為0.15%時(shí)，出現(xiàn)最大值，0.15%之后隨著添加量的增加而下降。當(dāng)CMC添加量0.15%時(shí)，離心沉淀率為3.9%，感官得分為82。此時(shí)產(chǎn)品口感適中，無黏稠感，風(fēng)味純正，離心后沉淀量少。因此選擇CMC最佳添加量水平為0.15%。

2.3.4 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，以高脂果膠、蔗糖酯、CMC最佳添加量分別作為正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的1、2和3水平。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)L9（33）正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)品的沉淀率和感官得分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過極差和方差分析獲得最佳工藝條件。

正交實(shí)驗(yàn)的因素水平如表5所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及極差分析如表6所示。由表6可以看出，在提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性方面，穩(wěn)定劑的最佳配比為A1B2C2，即高脂果膠的添加量為0.0125%，蔗糖酯的添加量為0.03%，CMC的添加量0.03%。采用直觀分析法比較3個(gè)因素的R值可知，各穩(wěn)定劑的添加量對(duì)飲料穩(wěn)定性的影響程度由大到小的順序?yàn)楦咧z＞CMC＞蔗糖酯。采用直觀分析方法，比較3個(gè)因素的R值可以看出：各穩(wěn)定劑的添加量對(duì)感官品質(zhì)的影響程度為高脂果膠影響程度最大，其次是CMC和蔗糖酯，且兩者的R值相差不大。

由上述分析可知，在獲得產(chǎn)品的最佳穩(wěn)定效果和感官品質(zhì)方面，正交優(yōu)化試驗(yàn)得到的最佳配比均為A1B2C2，即高脂果膠的添加量為0.0125%，蔗糖酯的添加量為0.03%，CMC的添加量0.03%。

2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

在115℃（15 min）下對(duì)復(fù)原羊奶進(jìn)行殺菌后，添加5%的干酪乳桿菌和2%的嗜熱鏈球菌進(jìn)行組合發(fā)酵，最佳的發(fā)酵時(shí)間為25 h。在復(fù)合穩(wěn)定劑最優(yōu)配比的條件下（高脂果膠、蔗糖酯、CMC的添加量分別為0.0125%，0.03%，0.03%）所制備的干酪乳桿菌羊奶飲料褐色適中、有濃郁的發(fā)酵乳香氣和美拉德反應(yīng)風(fēng)味，感官得分為89。最終測(cè)得產(chǎn)品離心沉淀率為2.38%，活菌數(shù)高達(dá)4.7×108mL-1，生產(chǎn)周期縮短為24 h左右。

表5 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

表6 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與極差分析

3 結(jié)論

針對(duì)干酪乳桿菌單獨(dú)發(fā)酵乳飲料發(fā)酵周期過長(zhǎng)，前期易染雜菌的問題進(jìn)行了改進(jìn)，利用嗜熱鏈球菌與干酪乳桿菌的共生作用，研制出了一款活性干酪乳桿菌羊奶飲料。

從凝乳顏色、口感指標(biāo)等方面綜合考慮，本實(shí)驗(yàn)最終確定最佳殺菌條件為115℃，15 min；從活菌數(shù)、感官得分方面，最佳發(fā)酵劑接種量為在2%嗜熱鏈球菌的基礎(chǔ)上添加5%的干酪乳桿菌，最佳的發(fā)酵時(shí)間為25 h。通過單因素試驗(yàn)和正交優(yōu)化試驗(yàn)得到了干酪乳桿菌羊奶飲料穩(wěn)定劑的最佳復(fù)配比為∶高脂果膠的添加量為0.0125%，蔗糖酯的添加量為0.03%，CMC的添加量0.03%。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)品褐色適中，有濃郁的發(fā)酵乳香味，感官得分為89。最終測(cè)得產(chǎn)品離心沉淀率為2.38%，活菌數(shù)高達(dá)4.7×108mL-1。

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Study on processing technology of Lactobacillus casei and thermophilic Streptococcus symbiosis combined fermentation in goats'milk beverage

LIU Xiao1，JIANG Zhu-mao1，YU Zhi-jian2，ZHOU Mei2，ZHANG Song1，LIU Hua-lan1，LIU Jie1
（1.College of Life Sciences，Yantai University，Yantai 264005，China；2.DongJun Dairy（YuCheng）Co.，Ltd，Yucheng 251200，China）

In order to shorten the fermentation time and in which the number of living bacteria，the use of Lactobacillus casei and thermophilic Streptococcus symbiosis combined fermentation production of lactic acid bacteria and milk beverage.Through the study of sterilization process of raw milk different effects on the color and flavor of the product，to determine the optimal sterilization process parameters is 115℃，15 min；in addition，process conditions of lactic acid bacteria beverage and its stability were studied.The experimental results showed that the addition of 2%Streptococcus thermophilus combination fermentation based on adding 5%Lactobacillus casei to the end，The optimal fermentation time was 25 hours，compared with Lactobacillus casei fermentation alone required 72 hours of fermentation time was shortened；the stability of lactic acid bacteria drink made by adding 0.0125%high ester pectin，0.03%sucrose ester，0.03%CMC is good，sweet and sour moderate，live bacteria the number of up to 4.7×108cfu/mL.

Lactobacillus casei；viable count；sterilization

TS252.54

A

1001-2230（2016）08-0061-04

2016-03-10

劉曉（1990-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槿槠房茖W(xué)技術(shù)。

姜竹茂