西藏靈菇菌粒、瑞士乳桿菌LZ-R-5與普通乳酸菌的發(fā)酵乳特性對比及低場核磁共振在其儲藏期間水分的在線監(jiān)測應(yīng)用

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

西藏靈菇(Tibetan kefir)是一種產(chǎn)自西藏的開菲爾粒,呈乳白色,膠質(zhì)狀塊狀物,外形酷似小塊花椰菜[1-2],是一種天然形成的混菌發(fā)酵系統(tǒng),通常含有乳酸菌和酵母,少量含有醋酸菌,能夠?qū)εＨ榈冗M(jìn)行乳酸發(fā)酵及酒精發(fā)酵[3]。其發(fā)酵牛乳的風(fēng)味與普通酸牛乳有較大差別,除了具有發(fā)酵牛乳特有的酸味、香味,還有輕微醇香味以及較好的起泡性[4]。西藏靈菇制作酸奶飲品在西藏、青海等地區(qū)有著悠久的食用歷史,因其具有良好的營養(yǎng)價值,其傳入內(nèi)地以來引起了較多的關(guān)注。目前,對西藏靈菇菌相組成的研究已經(jīng)很多,但將西藏靈菇菌粒或其中的乳酸菌作為發(fā)酵劑制成發(fā)酵乳,對進(jìn)一步對發(fā)酵乳的儲藏特性進(jìn)行的研究涉及較少。

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是利用磁性原子核在外加磁場中吸收射頻脈沖能量,在相鄰能級發(fā)生躍遷,產(chǎn)生共振,從而捕捉信號并加以分析檢測的一種新興技術(shù)[5]。LF-MNR是指磁場強度在0.5 T以下的核磁共振,一般針對的是樣品的物理性質(zhì);1H核特別是其質(zhì)子在LF-MNR技術(shù)中運用最為廣泛,主要是因為其在自然界中豐度極高,能夠產(chǎn)生很強的核磁共振信號,且具有易于檢測,便于觀察,穩(wěn)定存在的特點。LF-MNR測定指標(biāo)主要為弛豫時間,因其具有測量迅速、準(zhǔn)確、無損樣品、多角度獲取信息等優(yōu)點[6],越來越受到食品領(lǐng)域?qū)W者的重視。通過低場核磁共振中橫向弛豫時間T2的變化可以分析水分子的存在狀態(tài)及遷移規(guī)律[7-8]。LF-NMR技術(shù)在乳制品領(lǐng)域有很大的科研和應(yīng)用價值。姜潮等[9]以摻假牛乳樣品為低場核磁共振檢測對象利用主成分分析法分析處理脈沖序列(Carr-Purcell-Meiboom-Gill,CPMG)的檢測數(shù)據(jù),并用于牛乳品質(zhì)的監(jiān)控。Gianferri等[10]對坎帕尼亞的馬蘇里拉水牛奶酪(Mozzarella di Bufala Campana cheese)進(jìn)行了深入研究,他們發(fā)現(xiàn)奶酪中存在3組水分,并且橫向弛豫時間最長的組分和奶酪儲藏時間有顯著相關(guān)性。劉梅紅[11]利用低場核磁技術(shù)檢測牛奶的新鮮度,對其pH、微生物總數(shù)和變化趨勢進(jìn)行分析,pH隨著冷藏天數(shù)的增加呈下降趨勢,微生物總數(shù)呈增加趨勢,結(jié)合水呈先減少后增加趨勢,自由水呈逐漸較少趨勢。隨著低場核磁共振技術(shù)(LF-NMR)越來越成熟,其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,但將LF-NMR技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵乳品質(zhì)檢測的研究還鮮有報道。

本文以西藏靈菇菌粒、從西藏靈菇菌粒中分離得到的產(chǎn)粘瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉作為發(fā)酵劑進(jìn)行純牛奶發(fā)酵制得發(fā)酵乳,跟蹤整個儲藏過程,研究了三種發(fā)酵乳儲藏期間的持水力、水分遷移變化和流變學(xué)特性,并探究三者之間是否存在相關(guān)性,以期為研究西藏靈菇發(fā)酵牛奶特別是在線快速檢測發(fā)酵乳品質(zhì)提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西藏靈菇 來自于西藏林芝地區(qū)牧民家;LZ-R-5 分離自西藏靈菇菌粒,基因庫登錄號:MH23678;伊利純牛奶 蘇果超市;MRS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、K2HPO4·3H2O 2.62 g、無水乙酸鈉5.0 g、檸檬酸三銨2.0 g、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·H2O 0.198 g、吐溫-80 1.0 mL、瓊脂20 g/L、蒸餾水1000 mL、pH6.2～6.4,121 ℃滅菌20 min;PDA培養(yǎng)基:馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、瓊脂20 g、自來水1000 mL,121 ℃滅菌20 min;實驗所用試劑牛肉膏和酵母膏 生物試劑;其余 均為分析純。

SW-CJ-IFD型潔凈工作臺 蘇凈集團(tuán)安泰公司;LRH-150型生化培養(yǎng)箱 上海一恒實驗儀器有限公司;IS 128型實驗室pH計 上海儀邁儀器科技有限公司;NMI 20型低場核磁共振成像分析儀 上海紐邁電子科技有限公司;BAO-80A型精密鼓風(fēng)干燥箱 施都凱儀器設(shè)備(上海)有限公司;MCR301型旋轉(zhuǎn)流變儀 奧地利安東帕公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 西藏靈菇的復(fù)活及樣品準(zhǔn)備

1.2.1.1 西藏靈菇的復(fù)活 參考陳志娜[12]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。取存放于-20 ℃下的西藏靈菇菌粒,用4 ℃無菌冷水反復(fù)沖洗三遍,再按4%(W/V)的接種量接種至純牛奶中,28 ℃下靜置培養(yǎng)48 h,然后用無菌金屬網(wǎng)過濾,并用4 ℃無菌冷水沖洗三遍,得到的西藏靈菇菌粒再轉(zhuǎn)接至純牛奶中,如此重復(fù)培養(yǎng)復(fù)活,連續(xù)三次,即得復(fù)活后的菌粒。

1.2.1.2 西藏靈菇發(fā)酵期樣品的準(zhǔn)備 發(fā)酵過程:將復(fù)活后的藏靈菇粒,按4%(W/V)的量加入純牛奶中,置30 ℃培養(yǎng)箱,培養(yǎng)48 h;將瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉接種于純牛奶中活化兩次,之后按將按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中37 ℃培養(yǎng)48 h,分別測定0、4、8、12、16、20、24、28、32、36和48 h發(fā)酵乳的pH、滴定酸度、活菌數(shù)、水分遷移變化和持水力。

1.2.1.3 西藏靈菇儲藏特期樣品的準(zhǔn)備 復(fù)活后的西藏靈菇粒按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中30 ℃培養(yǎng),經(jīng)過約28 h凝乳,得到發(fā)酵乳(簡稱XZLG);瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉分別接種于純牛奶中活化兩次,之后按將按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中37 ℃培養(yǎng),分別經(jīng)過約6.5和7 h凝乳,得到發(fā)酵乳(前者簡稱為LZ-R-5,后者簡稱為CX)。凝乳后的發(fā)酵乳置于4 ℃后熟并冷藏,分別測定冷藏第1、4、7、14、21和28 d發(fā)酵乳的pH、滴定酸度、活菌數(shù)、水分遷移變化、持水力和流變學(xué)特性。

1.2.2 發(fā)酵乳pH的測定 分別取少量各發(fā)酵時間節(jié)點和儲藏時間節(jié)點的發(fā)酵乳樣品用pH計直接測量pH。

1.2.3 發(fā)酵乳滴定酸度的測定 參照國標(biāo)GB 5009.239-2016[13]。

1.2.4 發(fā)酵乳乳酸菌和酵母菌活菌計數(shù)

1.2.4.1 發(fā)酵乳乳酸菌活菌計數(shù) 乳酸菌活菌計數(shù):參照國標(biāo)GB/T 4789.35-2016[14]。將樣品稀釋至合適梯度,吸取100 μL稀釋液分別涂布于MRS培養(yǎng)基。將培養(yǎng)基置于37 ℃恒溫箱培養(yǎng)1～2 d。其中培養(yǎng)基中含400 mg/L那他霉素抑制酵母菌生長。

1.2.4.2 發(fā)酵乳酵母菌活菌計數(shù) 酵母菌活菌計數(shù):選取各時間節(jié)點的XZLG樣品,采用PDA培養(yǎng)基,培養(yǎng)溫度28 ℃。其他操作參照乳酸菌活菌計數(shù)。具體操作方法參照國標(biāo)GB/T 4789.15-2016[15]。其中,培養(yǎng)基中含3 g/L青霉素抑制細(xì)菌的生長。

1.2.5 發(fā)酵乳持水力的測定 參考邢廣良[16]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。持水力的測定采用高速離心的方法。即準(zhǔn)備50 mL離心管并將其編號,準(zhǔn)確稱取各空管及相應(yīng)蓋子總質(zhì)量(M0);取樣后,稱取各樣品管及相應(yīng)蓋子的總質(zhì)量(M1);然后,在4 ℃下,4000 r/min離心20 min,將離心出的水小心倒出,并將管口倒扣于濾紙上,吸干流出的水,蓋上相應(yīng)的蓋子,再次稱取離心后樣品管及相應(yīng)蓋子的總質(zhì)量(M2);持水力的計算公式如下:

持水力(%)=[1-(M1-M2)/(M1-M0)]×100

1.2.6 發(fā)酵乳發(fā)酵和儲藏期間的水分遷移變化 參考劉梅紅等[11]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。利用CPMG脈沖序列測量樣品的橫向弛豫時間(T2),稱取2 g發(fā)酵乳樣品放入直徑為25 mm的核磁管中,而后將核磁管插入分析儀中,利用FID信號調(diào)節(jié)共振中心頻率,然后進(jìn)行CPMG脈沖序列掃描試驗。試驗參數(shù)為:質(zhì)子共振頻率(SF)為22 MHz,測定溫度為32 ℃,采樣頻率(SW)100 kHz,模擬增益(RG1)為10,數(shù)字增益(DRG1)為3,前置放大增益(PRG)為1,開始采樣時間的控制參數(shù)(RFD)為0.16 ms,回波時間(TE)為0.502 m,信號采樣點數(shù)(TD)為240972,重復(fù)采樣等待時間(TW)為30000 ms,重復(fù)采樣次數(shù)(NS)為8,回波個數(shù)(NECH)為4800。

1.2.7 發(fā)酵乳流變學(xué)特性測定

1.2.7.1 表觀粘度的測定 參考張杰等[17]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)置轉(zhuǎn)子底面與平板的距離為1 mm,在25 ℃恒溫下線性剪切,剪切速率為0.01～100 s-1,測定時間為300 s,連續(xù)測定30個數(shù)據(jù)點,檢測樣品的表觀粘度隨剪切速率的變化情況。

1.2.7.2 粘彈性檢測 參考張杰等[17]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)置轉(zhuǎn)子底面與平板的距離為1 mm,在25 ℃恒溫條件下,應(yīng)變?yōu)?.5%,頻率由0.1 Hz變化到10 Hz,對發(fā)酵乳樣品進(jìn)行頻率掃描,采集30個數(shù)據(jù)點。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個樣品設(shè)三個平行,采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析,使用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵乳發(fā)酵期間相關(guān)指標(biāo)的測定

2.1.1 發(fā)酵乳發(fā)酵期間生長動力學(xué)曲線的測定 將西藏靈菇菌粒、瑞士乳桿菌LZ-R-5(分離自西藏靈菇菌粒)和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉接種于純牛奶中恒溫培養(yǎng),其pH、滴定酸度和活菌數(shù)變化如圖1所示。從圖1a中可以看出,XZLG乳酸菌活菌數(shù)在32 h達(dá)到最高,為8.6lg CFU/g,酵母菌活菌數(shù)在28 h達(dá)到最高,為7.3lg CFU/g,隨著發(fā)酵時間的延長,乳酸菌和酵母菌活菌數(shù)逐漸下降,XZLG發(fā)酵乳pH在整個發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢，滴定酸度呈逐漸增大趨勢,到48 h為94.8°T;由圖1b可知,LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在24 h達(dá)到最高,為9.3lg CFU/g;隨著發(fā)酵時間的繼續(xù)延長,乳酸菌活菌數(shù)逐漸下降,發(fā)酵乳pH在整個發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢,到28 h時趨于穩(wěn)定,此時pH為3.47,滴定酸度0～8 h增長較快,8 h后增長緩慢,到36 h趨于穩(wěn)定,為124.3°T;由圖1c可得,CX乳酸菌活菌數(shù)也是在24 h達(dá)到最高,為9.1lg CFU/g;之后乳酸菌活菌數(shù)逐漸下降;發(fā)酵乳pH在整個發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢,到32 h時趨于穩(wěn)定,此時pH為3.63,滴定酸度與LZ-R-5類似,0～8 h增長較快,8 h后增長緩慢,到36 h趨于穩(wěn)定,為112.3°T。

圖1 三種發(fā)酵乳在發(fā)酵期間生長動力學(xué)曲線Fig.1 Growth kinetics curve for three types of fermented milk during fermentation period注:a:XZLG;b:LZ-R-5;c:CX;圖3～圖4,圖6～圖8同。

2.1.2 發(fā)酵發(fā)酵期間持水力的測定 發(fā)酵乳的持水力是影響其品質(zhì)的一個重要因素,持水力較小時,發(fā)酵乳容易出現(xiàn)乳清析出。在整個發(fā)酵期間,三種發(fā)酵乳的持水力變化如圖2所示。由圖2中可以看出,隨著發(fā)酵時間的延長,XZLG的持水力呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢,LZ-R-5和CX的持水力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。XZLG的持水力從剛接種時的5.5%到48 h的57.4%;在0～28 h,持水力變化不顯著,增大幅度約為10%;在28～48 h,持水力變化顯著(p<0.05),增長幅度約為45%。LZ-R-5和CX均在第16 h持水力達(dá)到最大,分別為93.3%和60.2%;在整個發(fā)酵期間,就持水力比較,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖2 三種發(fā)酵乳發(fā)酵期間持水力的變化趨勢Fig.2 Changing trend of water-holding capacity(WHC) during fermentation period for three types of fermented milk注:不同的小寫字母代表不同發(fā)酵乳在同一發(fā)酵時間的顯著性差異(p<0.05);不同的大寫字母代表同一發(fā)酵乳在不同發(fā)酵時間的顯著性差異(p<0.05)。

不同發(fā)酵乳間的顯著性差異存在與否,可能與發(fā)酵乳中菌株分泌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)量的多少有關(guān)。有文獻(xiàn)報道,酸奶凝膠的持水力除了受其乳成分影響之外,也受其產(chǎn)生的EPS的能力的影響。楊同香[18]的研究表明:隨著EPS含量的增加,發(fā)酵乳酸凝膠對體系水分的保持能力逐漸增強。有研究表明,在酸奶凝膠體系中,蛋白質(zhì)在酸度變化相互交聯(lián)形成凝膠體系,與EPS相互作用,形成凝膠體系更加穩(wěn)固和致密,抵抗外力帶來的微小形變[19-20]。Christian等[21]的研究表明EPS增加了奶酪的水結(jié)合能力和儲能模量。

2.1.3 發(fā)酵乳發(fā)酵期間水分遷移變化 T2弛豫時間反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子的存在狀態(tài)和所處的化學(xué)環(huán)境,與氫質(zhì)子所受的束縛力及自由度有關(guān),而氫質(zhì)子的束縛程度與樣品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)有著密不可分的關(guān)系。T2弛豫時間越長,說明氫質(zhì)子受束縛越小或自由度越大,水分越容易脫除。反之,T2弛豫時間越短,說明氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小,水分越難脫除。

由圖3可知,三種發(fā)酵乳T2弛豫時間反演圖譜均含有2個峰,且T2弛豫時間主要集中在10～1000 ms之間,分別用T21和T22表示。參考Gianferri等[22]對奶酪中不同水分的歸類,由于發(fā)酵乳和奶酪的基質(zhì)類似,都是由蛋白質(zhì)和多糖等凝結(jié)成的非膜類膠體結(jié)構(gòu);一般可以認(rèn)為T2在0～10 ms之間的水分為結(jié)合水,T2在10～100 ms之間的水分為不易流動水,其自由度介于結(jié)合水和自由水之間,T2大于100 ms的水分為自由水。T21(10～100 ms)代表與蛋白質(zhì)等大分子表面極性基團(tuán)結(jié)合的不易流動水,T22(100～1000 ms)代表存在于細(xì)胞間隙中或細(xì)胞外易流動的自由水。由圖3可知,T2值較小的峰其T2值在10 ms左右,為弱結(jié)合水;T2值較大的峰其T2值在100～1000 ms之間,為自由水。由于T2分布圖譜上不同峰面積大小代表不同水分的含量,可知三種發(fā)酵乳中自由水含量(占97%以上)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)合水含量(占比小于3%)。

圖3 三種發(fā)酵乳在發(fā)酵期間T2弛豫時間反演譜Fig.3 Inversion spectrum of transverse relaxation time of three types of fermented milk during fermentation

由圖3可知,隨著發(fā)時間的延長,XZLG在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)一直左移的趨勢,即T2值一直減小;LZ-R-5和CX在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)先左移后右移的趨勢,即T2值先減小后增大,且LZ-R-5和CX在第16 h T22峰形達(dá)到最左。這和三種發(fā)酵乳的持水力變化趨勢很一致。Teng等[23]證明了豆腐T21弛豫時間與其持水力呈高度相關(guān)性,隨著T21弛豫時間的降低,豆腐的持水力隨之增大。由此可以推斷,發(fā)酵乳T22弛豫時間與其持水力呈高度相關(guān)性,隨著T22弛豫時間的減小,發(fā)酵乳的持水力隨之增大。

2.2 發(fā)酵乳儲藏期間相關(guān)指標(biāo)的測定

2.2.1 發(fā)酵乳儲藏期間生長動力學(xué)曲線的測定 從圖4可以看出,XZLG乳酸菌活菌數(shù)在第4 d達(dá)到最大,為8.2lg CFU/g,隨著儲藏天數(shù)的增加,活菌數(shù)逐漸減少;而酵母菌活菌數(shù)隨儲藏天數(shù)的增加,一直在緩慢減少,酵母菌活菌數(shù)從第1 d的7.5lg CFU/g到第28 d的6.3lg CFU/g。XZLG發(fā)酵乳pH在整個儲藏期間一直處于降低的趨勢,但變化相對較小,28 d pH變化量小于1,第28 d pH為4.07;滴定酸度變化趨勢與pH變化相對應(yīng),第28 d酸度為95°T。LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在第1 d達(dá)到最大,為9.2lg CFU/g,之后逐漸減少;LZ-R-5的pH在整個儲藏期間一直處于降低的趨勢,到第28 d時pH為3.33,酸度為118.6°T。CX乳酸菌活菌數(shù)在第4 d達(dá)到最大,為9.3lg CFU/g,之后逐漸減少;CX的pH在整個儲藏期間一直處于降低的趨勢,到第28 d時pH為3.63,酸度為110.7°T。

圖4 三種發(fā)酵乳在儲藏期間生長動力學(xué)曲線Fig.4 Growth kinetics curve for three types of fermented milk during storage period

三種發(fā)酵乳在整個儲藏期間乳酸菌活菌數(shù)均大于107CFU/g,從乳酸菌活菌數(shù)方面而言,三種發(fā)酵劑適合制作發(fā)酵乳。

2.2.2 發(fā)酵乳儲藏期間持水力的測定 在整個儲藏期間,三種發(fā)酵乳的持水力變化如圖5所示。由圖5中可以看出,隨著儲藏時間的延長,三種發(fā)酵乳持水力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。其中XZLG在第7 d持水力達(dá)到最大,為57.07%;LZ-R-5和CX均在第4 d持水力達(dá)到最大,分別為84.59%和65.28%;三種發(fā)酵乳均是在第28 d持水力最小。在儲藏期間,LZ-R-5在不同時間節(jié)點其持水力存在顯著性差異(p<0.05),XZLG和CX在不同時間節(jié)點其持水力變化相對較小,有的時間節(jié)點間存在顯著性差異(p<0.05),有的時間節(jié)點不存在顯著性差異(p>0.05)。

圖5 三種發(fā)酵乳儲藏期間持水力的變化趨勢Fig.5 Changing trend of water-holding capacity(WHC) during storage period for three types of fermented milk注:不同的小寫字母代表不同發(fā)酵乳在同一儲藏時間的顯著性差異(p<0.05);不同的大寫字母代表同一發(fā)酵乳在不同儲藏時間的顯著性差異(p<0.05)。

在整個儲藏期間,XZLG在前7 d均無乳清析出現(xiàn)象,在第14 d有輕微乳清析出,之后,隨著儲藏時間的延長,到第21 d和第28 d,乳清析出越來越明顯;LZ-R-5在前21 d均無乳清析出現(xiàn)象,在第28 d有輕微乳清析出;CX在前14 d均無乳清析出在第21 d有輕微乳清析出現(xiàn)象,到第28 d乳清析出較為明顯。從結(jié)果可以看出,三種發(fā)酵乳在整個儲藏期間,LZ-R-5的持水力最好,XZLG持水力最差。

2.2.3 發(fā)酵乳樣品儲藏期間水分遷移變化 由圖6可知,儲藏期間,三種發(fā)酵乳的水分遷移變化與發(fā)酵期間類似,T2弛豫時間反演圖譜均含有2個峰,且T2弛豫時間都集中在10～1000 ms之間,分別用T21和T22表示。由圖可知,三種發(fā)酵乳在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)先左移后右移的趨勢,T22值先減小后增大,即水分先向自由度較低的方向移動后向自由度較高的方向移動。且XZLG在第7 d T22峰形達(dá)到最左,LZ-R-5和CX在第4 d T22峰形達(dá)到最左,這和三種發(fā)酵乳的持水力變化趨勢一致。

圖6 三種發(fā)酵乳在儲藏期間T2弛豫時間反演譜Fig.6 Inversion spectrum of transverse relaxation time of three types of fermented milk during storage period

2.2.4 發(fā)酵乳儲藏期間流變學(xué)特性

2.2.4.1 發(fā)酵乳儲藏期間表觀粘度隨剪切速率變化曲線 表觀粘度是流變學(xué)指標(biāo)之一,用來對材料流動性好壞作出相對的大致比較[24]。在食品的制備過程中,表觀粘度的測量提供了一種認(rèn)識食品的流變學(xué)特性的方法,同時也有利于消費者對食品進(jìn)行初步評價[25]。在同樣的條件下通過對發(fā)酵乳的表觀粘度進(jìn)行測定,可以從一定程度上反映出樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性和變化。

在儲藏期間,三種發(fā)酵乳表觀粘度隨剪切速率的變化如圖7所示。王松松等[26]的研究表明發(fā)酵牛乳具有剪切稀釋現(xiàn)象,從圖中可以看出,三種發(fā)酵乳的表觀粘度呈現(xiàn)隨剪切速率的增大而降低的趨勢,表現(xiàn)出剪切稀釋的特征。對每種發(fā)酵乳在整個儲藏期間的變化來看,隨著儲藏時間的延長,三種發(fā)酵乳表觀粘度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;其中LZ-R-5和CX在儲藏第4 d表觀粘度最大,XZLG在儲藏第7 d表觀粘度最大。將發(fā)酵乳表觀粘度變化與之前的持水力變化結(jié)合分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳表觀粘度與持水力呈正相關(guān)性:表觀粘度和持水力同步變化,且變化趨勢一致,均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢。另外,表觀粘度值能夠在一定程度上反映樣品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的特性,從一定程度上可以說XZLG第7 d質(zhì)構(gòu)最好,LZ-R-5和CX第4 d質(zhì)構(gòu)最好。整體而言,在儲藏期的同一時間點,就表觀粘度而言,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖7 三種發(fā)酵乳儲藏期間表觀粘度隨剪切速率的變化曲線Fig.7 Change curves of apparent viscosity with shear rate for three types of fermented milk during storage period

2.2.4.2 發(fā)酵乳儲藏期間頻率掃描結(jié)果 在頻率掃描過程中可以得到兩組數(shù)據(jù),它們分別為G′和G″,其中G′為彈性模量,又稱儲能模量,是指樣品由于外力作用產(chǎn)生的彈性形變而儲存的能量,反映樣品的彈性大小;G″為粘性模量,又稱損耗模量,是指樣品受到外力,發(fā)生形變時由于不可逆的粘性形變而損耗的能量大小,反映樣品的粘性大小[27]。G′與G″之間的關(guān)系可以反映出樣品的流變學(xué)性質(zhì):當(dāng)G′>G″時,樣品結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更多的剛性,呈現(xiàn)類固體特性;當(dāng)G′

由圖8可知,三種發(fā)酵乳樣品均是G′>G″,表明三種發(fā)酵乳樣品均為類固體性質(zhì),符合一般發(fā)酵乳的特性。相對而言,三種發(fā)酵乳G′的變化幅度大于G″的變化幅度。隨著儲藏時間的延長,三種發(fā)酵乳G′和G″呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;其中LZ-R-5、和CX在儲藏第4 d的G′和G″最大,XZLG在儲藏第7 d的G′和G″最大。將發(fā)酵乳G′和G″與2.2.2中持水力變化結(jié)合分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳G′與持水力呈正相關(guān)性,均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢。結(jié)合之前的水分遷移、持水力和表觀粘度,不難發(fā)現(xiàn)四個指標(biāo)間存在高度相關(guān)性。三種發(fā)酵乳的G″差異相對G′而言變化不顯著,比較三種發(fā)酵乳的G′可知,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖8 三種發(fā)酵乳儲藏期間彈性模量G′和粘性模量G″隨頻率變化曲線Fig.8 Change curves of elastic modulus and viscous modulus with frequency for three types of fermented milk during storage period

楊貞耐等[28]的研究表明:大多數(shù)中性多糖均以水溶狀態(tài)存在于乳清相中,從而可以提高流體的粘度;帶負(fù)電的EPS可與乳中帶正電的酪蛋白顆粒(當(dāng)pH低于等電點pH4.6時,酪蛋白顆粒帶正電)產(chǎn)生靜電吸引作用,使多糖-蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密,從而使樣品彈性增大。從而可以推測三種發(fā)酵乳中乳酸菌很可能產(chǎn)生了EPS。

3 結(jié)論

由三種發(fā)酵乳的生長動力學(xué)曲線可知,在發(fā)酵期間,三種發(fā)酵乳乳酸菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢。XZLG乳酸菌活菌數(shù)在32 h達(dá)到最高,為8.6lg CFU/g;酵母菌活菌數(shù)在28 h達(dá)到最高,為7.3lg CFU/g,LZ-R-5和CX乳酸菌活菌數(shù)在24 h達(dá)到最高,分別為9.3lg CFU/g和9.1lg CFU/g。在儲藏期間,XZLG和CX乳酸菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢,而LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)則一直在減少;XZLG和CX乳酸菌活菌數(shù)均是在第4 d達(dá)到最高,分別為8.2lg CFU/g和9.3lg CFU/g;LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在第1 d達(dá)到最大,為9.2lg CFU/g。

利用LF-NMR的橫向弛豫時間(T2)分析三種發(fā)酵乳在發(fā)酵和儲藏期間的水分遷移變化,結(jié)果表明,在發(fā)酵期間;發(fā)酵乳水分遷移變化和持水力變化趨勢一致。在儲藏期間,三種發(fā)酵乳T22先減小后增大,持水力呈現(xiàn)先增大后降低的變化趨勢,其中XZLG在第7 d持水力達(dá)到最大,為57.07%;LZ-R-5和CX均在第4 d持水力達(dá)到最大,分別為84.59%和65.28%;表觀粘度、G′和G″也呈現(xiàn)先增大后降低的變化趨勢。三種發(fā)酵乳在儲藏期間,LZ-R-5的持水力、表觀粘度、G′和G″優(yōu)于CX和XZLG,由此可以推斷產(chǎn)粘乳酸菌用于發(fā)酵乳可以使發(fā)酵乳獲得更好的質(zhì)構(gòu)。相對于普通乳酸菌制得的發(fā)酵乳,瑞士乳桿菌LZ-R-5發(fā)酵乳具有更好的發(fā)酵特性和粘彈特性,而西藏靈菇菌粒發(fā)酵乳的粘彈特性更差一些,但西藏靈菇菌粒發(fā)酵乳由于含有酵母菌,可以產(chǎn)生更豐富的風(fēng)味;綜合可知,從發(fā)酵特性和質(zhì)構(gòu)的角度,瑞士乳桿菌LZ-R-5更適合作為發(fā)酵乳的發(fā)酵菌株。

本研究結(jié)果顯示發(fā)酵乳水分遷移變化與其持水力、表觀粘度、粘彈性存在一定的關(guān)聯(lián)性:發(fā)酵乳T21減小,持水力增大,表觀粘度增大,G′和G″值增大。因此,LF-NMR這種無損傷、快速的新型檢測技術(shù),可用于檢測發(fā)酵乳儲藏期間的水分遷移變化,進(jìn)而推斷其粘彈性等流變學(xué)特性,為其品質(zhì)判定提供參考。