單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳功能特性的影響

趙志文,戴　穎,王　琴,張奇波,陳　霞,黃玉軍,陳大衛(wèi),顧瑞霞,*

(1.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省乳品生物技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇揚(yáng)州 225127;2.新疆克拉瑪依農(nóng)牧業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所,新疆克拉瑪依 834000)

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單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳功能特性的影響

趙志文1,戴穎1,王琴2,張奇波2,陳霞1,黃玉軍1,陳大衛(wèi)1,顧瑞霞1,*

(1.揚(yáng)州大學(xué)江蘇省乳品生物技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇揚(yáng)州 225127;2.新疆克拉瑪依農(nóng)牧業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所,新疆克拉瑪依 834000)

使用巴馬長(zhǎng)壽人群腸道分離出的五株性狀優(yōu)良的乳酸菌及其組合制備發(fā)酵乳,以發(fā)酵乳的抑制致病菌、抗氧化、降解膽固醇和甘油三酯、抑制α-葡萄糖苷酶活性等功能特性為研究對(duì)象,研究單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳各項(xiàng)功能特性的影響,并采用主成分分析法分析單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳各項(xiàng)功能特性的綜合評(píng)分。結(jié)果表明,組合乳酸菌發(fā)酵乳功能特性各項(xiàng)指標(biāo)中,除抗氧化能力指標(biāo)中超氧陰離子清除能力(IC50為19.62 g/L)高于單菌株發(fā)酵乳外,其余各項(xiàng)指標(biāo)均介于單菌株發(fā)酵乳的最大值和最小值之間;主成分分析表明,提取到的分別以還原能力、大腸桿菌抑制能力、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼清除能力、超氧陰離子清除能力為特征的四個(gè)主成分,在模型中累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)95.1%,足以說(shuō)明11項(xiàng)功能指標(biāo)變化趨勢(shì),組合乳酸菌發(fā)酵乳11項(xiàng)功能指標(biāo)綜合評(píng)分達(dá)10.5,高于單菌株發(fā)酵乳。組合乳酸菌發(fā)酵乳無(wú)論就單一功能特性還是功能特性綜合評(píng)分來(lái)看,均具有一定優(yōu)勢(shì)。

乳酸菌,組合,功能特性,抑菌,抗氧化,主成分分析

純菌種發(fā)酵,由于其發(fā)酵過(guò)程及產(chǎn)品安全性可控,是近代微生物學(xué)的巨大進(jìn)步。但近年來(lái),越來(lái)越多的研究與生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),單一或少量菌株復(fù)合發(fā)酵,除了對(duì)發(fā)酵速度有利外,往往對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味[1]、組織狀態(tài)[2]等,并不是最佳選擇。因此,在許多發(fā)酵食品加工過(guò)程中,復(fù)合多菌株發(fā)酵又開(kāi)始重新受到關(guān)注與運(yùn)用,如采用多菌株發(fā)酵劑,生產(chǎn)具有優(yōu)異組織狀態(tài)及風(fēng)味的發(fā)酵乳制品。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展,人類的健康狀況也發(fā)生了重大變化。傳統(tǒng)危害人類健康的傳染病被逐漸控制,亞健康等成為人類健康的巨大困擾。近年來(lái),隨著預(yù)防醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)及腸道保健理論的發(fā)展,具有特定生理功能,并對(duì)人體健康有益的新型益生菌及其發(fā)酵乳制品的研究與開(kāi)發(fā),在全世界引起了廣泛研究和生產(chǎn)興趣[3]。篩選具備特定功能特性益生菌菌株,優(yōu)化發(fā)酵條件,用于特定功能食品開(kāi)發(fā),具有十分重要的意義[4]。如何利用復(fù)合多菌株進(jìn)行發(fā)酵,綜合提高發(fā)酵產(chǎn)品的功能特性,尚需進(jìn)行深入研究。

本文研究利用分離自長(zhǎng)壽人群腸道的5株耐酸、耐膽鹽、藥敏、抑菌、抗氧化及具有降膽固醇等功能的乳酸菌,探索單一和組合乳酸菌發(fā)酵對(duì)發(fā)酵乳體外部分功能特性的影響,以期為混合多菌株乳酸菌功能發(fā)酵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供幫助。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

植物乳桿菌(L.plantarum)s7,鼠李糖乳桿菌(L.rhamnosus)m11,干酪乳桿菌(L.casei)g9,嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)k4和長(zhǎng)雙歧桿菌(B.longum)w10,均為揚(yáng)大乳品研究所從廣西巴馬長(zhǎng)壽人群腸道分離篩選并鑒定凍藏菌株,混合乳酸菌為s7、m11、g9、k4、w10按照1∶1∶1∶1∶1比例混合;大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌,中國(guó)微生物菌種保藏中心;甘油三酯試劑盒南京建成生物工程研究所;DPPH、α-葡萄糖苷酶美國(guó)sigma公司;硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫、膽固醇、膽鹽、三氯化鐵、鐵氰化鉀、鹽酸國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;膽固醇培養(yǎng)基、甘油三酯培養(yǎng)基,按文獻(xiàn)方法[5]配制。

全自動(dòng)滅菌鍋(JF-SX-500)日本TOMY公司;高速冷凍離心機(jī)(Legend mach1.6R)美國(guó)塞默飛世爾科技有限公司;紫外分光光度計(jì)(UV-2550)日本島津公司;生物顯微鏡(Olympus CX41)日本Olympus公司;電熱恒溫培養(yǎng)箱(DPH-2000)天津市瑞金特化學(xué)品有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1抑制致病菌能力的測(cè)定參照文獻(xiàn)[6],采用牛津杯法,分別測(cè)定對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌、金黃色葡萄球菌的抑制能力。

1.2.3膽固醇降解率的測(cè)定將樣品按3%的接種量接種至膽固醇培養(yǎng)基[5]中,37 ℃培養(yǎng)24 h后,取培養(yǎng)液0.2 mL,加入4.8 mL無(wú)水乙醇振蕩混勻1 min,靜置5 min后振蕩混勻,4000×g離心10 min,取2.0 mL上清液用于膽固醇的測(cè)定,以不含樣品的膽固醇培養(yǎng)基作為對(duì)照。膽固醇降解率按下式計(jì)算:

其中:a為不含樣品膽固醇培養(yǎng)基的膽固醇含量;b為含有樣品膽固醇培養(yǎng)基的膽固醇含量。膽固醇含量測(cè)定:參照GB/T 22220-2008,食品中膽固醇的測(cè)定方法[12]。

1.2.4甘油三酯降解率的測(cè)定將樣品按3%的接種量接種至甘油三酯培養(yǎng)基[5]中,37 ℃培養(yǎng)24 h后,4000×g離心10 min,取上清液用于甘油三酯含量的測(cè)定,以不含樣品的甘油三酯培養(yǎng)基作為對(duì)照。甘油三酯降解率按下式計(jì)算:

其中:a為不含樣品甘油三酯培養(yǎng)基的甘油三酯含量;b為含有樣品甘油三酯培養(yǎng)基的甘油三酯含量。甘油三酯含量的測(cè)定:利用甘油三酯試劑盒,按照說(shuō)明書(shū),采用酶比色法測(cè)定。

1.2.5α-葡萄糖苷酶抑制率的測(cè)定參照文獻(xiàn)[13],采用葡萄糖氧化酶法,稍有改進(jìn),即在600 μL pH6.8的0.05 mol/L PBS中,加入300 μL 20 mmol/L PNPG溶液、40 μL待測(cè)樣品,混合物于37 ℃水浴20 min,加200 μLα-葡萄糖苷酶溶液(0.2 U/mL)反應(yīng)10 min。α-葡萄糖苷酶按下式計(jì)算:

其中:a為含有α-葡萄糖苷酶溶液但不含樣品的測(cè)定吸光值;b為不含α-葡萄糖苷酶溶液及待測(cè)樣品的測(cè)定吸光值;c為含有α-葡萄糖苷酶溶液及待測(cè)樣品的測(cè)定吸光值;d為不含α-葡萄糖苷酶溶液但含待測(cè)樣品的測(cè)定吸光值。

1.2.6數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析每個(gè)樣品設(shè)三個(gè)平行,采用SPSS20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,測(cè)定結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示;采用SPSS20.0進(jìn)行主成分分析。

2　結(jié)果與分析

2.1單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳抑制致病菌能力的影響

單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳對(duì)三種致病菌的抑制作用如表1所示。

表1　單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳抑制致病菌能力

注:▼、▲分別表示同一列數(shù)據(jù)中的最低值和最高值,表2～表4同。

表2　單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳抗氧化能力

注:IC50即清除率達(dá)到50%所需發(fā)酵乳的濃度,IC50值越小,表示發(fā)酵乳抗氧化能力越強(qiáng)。由表1可知,不同乳酸菌發(fā)酵乳對(duì)三種致病菌的抑制能力不同,對(duì)大腸桿菌的抑制能力最強(qiáng)的是L.caseig9發(fā)酵乳,對(duì)金黃色葡萄球菌和沙門(mén)氏菌抑制能力最強(qiáng)的是L.plantarums7發(fā)酵乳;同一乳酸菌發(fā)酵乳對(duì)三種致病菌的抑制能力亦不同,如L.rhamnosusm11發(fā)酵乳對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌抑制能力較弱,對(duì)金黃色葡萄球菌抑制能力較強(qiáng);平均程度來(lái)看,實(shí)驗(yàn)菌株對(duì)沙門(mén)氏菌菌的抑制作用較強(qiáng)?；旌先樗峋l(fā)酵乳三種致病菌的抑菌圈直徑均介于乳酸菌發(fā)酵乳最大值與最小值之間。乳酸菌代謝過(guò)程產(chǎn)生有機(jī)酸、細(xì)菌素、過(guò)氧化氫等抑菌活性物質(zhì),均能單獨(dú)或共同抑制致病菌生長(zhǎng)[14],從人體腸道分離的乳酸菌,由于代謝產(chǎn)生的這些化合物的分子量和生物化學(xué)性質(zhì)不用使其抑菌能力存在一定差異[15]。

2.2單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳抗氧化能力的影響

單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳抗氧化能力如表2所示。

2.3單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳降膽固醇及甘油三酯能力的影響

單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳降膽固醇及甘油三酯能力如表3所示。

由表3可知,B.Longumw10發(fā)酵乳膽固醇和甘油三酯降解率最高;L.rhamnosusm11發(fā)酵乳膽固醇降解率最低,L.plantarums7發(fā)酵乳甘油三酯降解率最低;混合乳酸菌發(fā)酵乳膽固醇和甘油三酯降解率均介于乳酸菌發(fā)酵乳最大值與最小值之間,且處于較高水平。

表3　單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳降膽固醇及甘油三酯能力

2.4單一及組合乳酸菌對(duì)發(fā)酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力的影響

單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力如表4所示。

表4　單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳α-葡萄糖苷酶抑制能力

表5　主成分提取結(jié)果及成分得分系數(shù)

注:*所在行變量為主成分特征。

表6　主成分貢獻(xiàn)率

表7　綜合因子得分表

由表4可知,L.rhamnosusm11發(fā)酵乳對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制能力最強(qiáng),混合乳酸菌發(fā)酵乳對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制能力僅次于L.rhamnosusm11及L.plantarums7發(fā)酵乳?？梢?jiàn),混合乳酸菌發(fā)酵乳對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制率介于乳酸菌發(fā)酵乳最大值與最小值之間,且處于較高水平。

2.5單一及組合乳酸菌發(fā)酵乳各項(xiàng)功能特性的綜合評(píng)分

由公式:綜合因子得分(F)=各成分得分×對(duì)應(yīng)權(quán)重之和(成分得分=成分得分系數(shù)與原始變量標(biāo)準(zhǔn)化值乘積之和)。采用主成分分析法獲得成分得分系數(shù),見(jiàn)表5成分得分系數(shù)矩陣。得出綜合得分排名,見(jiàn)表7。

由表7可知,乳酸菌及其混合發(fā)酵乳四項(xiàng)功能特性的綜合評(píng)分(F)進(jìn)行比較:混合乳酸菌>w10>g9>m11>s7>k4?；旌先樗峋l(fā)酵乳F值為10.15,高于各組單菌株發(fā)酵乳。主成分分析表明,四項(xiàng)功能特性綜合而言,混合乳酸菌發(fā)酵乳四項(xiàng)功能特性的綜合評(píng)分均高于各組單菌株發(fā)酵乳。

3　結(jié)論與討論

[1]閆彬,賀銀鳳. 酸馬奶中一株乳酸菌與一株酵母菌共生關(guān)系和風(fēng)味代謝產(chǎn)物的研究[J]. 中國(guó)乳品工業(yè),2012,40(11):10-15.

[2]沈國(guó)華,王建寧. 純菌接種發(fā)酵技術(shù)最佳發(fā)酵模式的確定與應(yīng)用(2)[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā),2001(2):14-16.

[3]張群. 新型益生菌發(fā)酵乳制品的研究與開(kāi)發(fā)[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2015(6):672-672.

[4]于景華. 健康人腸道益生菌的分離、篩選、功能特性及應(yīng)用研究[D]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

[5]陳大衛(wèi). 輔助降血脂益生乳酸菌的篩選及其對(duì)大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響[D].揚(yáng)州:揚(yáng)州大學(xué),2014.

[6]劉冬梅,李理,楊曉泉,等. 用牛津杯法測(cè)定益生菌的抑菌活力[J]. 食品研究與開(kāi)發(fā),2006,27(3):110-111.

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Study on the effect of single and mixedLacticacidbacteriaon functional properties of fermented milk
ZHAO Zhi-wen1,DAI Ying1,WANG Qin2,ZHANG Qi-bo2,

CHEN Xia1,HUANG Yu-jun1,CHEN Da-wei1,GU Rui-xia1,*

(1.Jiangsu Province Key Laboratory of Dairy Biotechnology and Safety Control,College of Food Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China; 2.Xinjiang Karamay Agriculture Science and Technology Research Institute Kelamayi 834000,China)

Lacticacidbacteria;combination;functional property;bacteriostatic ability;antioxidant ability;principal component analysis

2016-03-03

趙志文(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：乳品科學(xué)，E-mail：zhaozhiwen0501@163.com。

顧瑞霞(1963-)，男，博士，教授，研究方向：乳品科學(xué)，E-mail：rxgu@yzu.edu.cn。

國(guó)家自然科學(xué)基金(31571855)；“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD18B12)；江蘇省前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目(BY2014117-04)；江蘇省高校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目(12KJA550003)。

TS201.4

A

1002-0306(2016)17-0335-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.057