低聚乳果糖對(duì)益生性植物乳桿菌冰淇淋加工特性的影響

馬依淼，劉少莉，鄭義，陳超，曹永強(qiáng)，楊貞耐,

（1.北京食品營(yíng)養(yǎng)與人類健康高精尖創(chuàng)新中心 北京市食品添加劑工程技術(shù)研究中心 北京工商大學(xué),北京100048;2.東君乳業(yè)（禹城）有限公司，山東德州253000）

0 引言

低聚糖，又名寡糖(Oligosaccharides)，是指單糖聚合度介于2～10之間的一類復(fù)合碳水化合物的總稱。低聚乳果糖是由葡萄糖、半乳糖和果糖組成的一種功能性低聚糖[1]；是雙歧桿菌的有效增殖因子[2]；雙歧桿菌的增殖有利于短鏈脂肪酸如乳酸、丁酸、戊酸的生成，可降低腸道pH并抑制致病菌的繁殖[3]。日本在2005年就將低聚乳果糖列入特定健康用途食品[4]；低聚乳果糖作為具有益生元特性的低熱量碳水化合物，可直接添加在食品體系中代替普通糖料，在提供產(chǎn)品甜味的同時(shí)，發(fā)揮重要的生理功能[5]，如預(yù)防齲齒、降低血液中的膽固醇、改善血脂、促進(jìn)鈣吸收等[6-7]。

近年來，益生菌食品的研發(fā)和應(yīng)用成為熱點(diǎn)。相對(duì)于其他益生菌制品而言,冰淇淋的冷凍儲(chǔ)存條件和適宜的pH值有助于其中益生菌的穩(wěn)定和存活[8]。研究發(fā)現(xiàn)低聚果糖、低聚木糖以及菊粉等低聚糖可有效促進(jìn)有益菌的生長(zhǎng)并維持其在各種食物載體中的活力[9]。低聚糖在益生菌食品加工貯藏過程中對(duì)益生菌具有保護(hù)作用[10-11]；而且低聚糖與益生菌配伍使用可以提高益生菌的益生效果[12]。但是，低聚乳果糖作為一種益生元卻很少被研究其對(duì)益生菌的保護(hù)和促生長(zhǎng)作用；低聚乳果糖對(duì)益生菌冰淇淋微生物及理化指標(biāo)的影響研究較少。將功能性低聚糖與益生菌結(jié)合應(yīng)用于冰淇淋加工，既能提升冰淇淋的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及獨(dú)特風(fēng)味，又可以強(qiáng)化低聚糖的益生元功能，非常適合現(xiàn)代人群的消費(fèi)需求。

植物乳桿菌YW11是從西藏靈菇分離篩選得到的具有良好益生特性的菌株[13]。本研究探討了不同添加量的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)、產(chǎn)酸和抑制病原菌效果的影響，并將此菌株應(yīng)用于益生菌冰淇淋加工，研究不同添加量低聚乳果糖對(duì)冰淇淋漿料黏力、產(chǎn)品硬度、膨脹率、融化率、益生菌存活率及胃腸道耐受性的影響，獲得高活性益生菌發(fā)酵型冰淇淋，為低聚乳果糖及益生植物乳桿菌的配伍應(yīng)用于冰淇淋加工提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 菌種與試劑

植物乳桿菌YW11(NCBI檢索號(hào)：KM265361)分離于西藏靈菇樣品，本課題組實(shí)驗(yàn)室保藏；大腸桿菌，金黃色葡萄球菌，李斯特菌，志賀氏菌，沙門氏菌，阪崎腸桿菌等菌株保藏于本實(shí)驗(yàn)室；低聚乳果糖（分析純），山東澳邦生物科技有限公司。

MRS液體培養(yǎng)基：葡萄糖20.0 g/L、蛋白胨10.0 g/L、酵母粉5.0 g/L，牛肉膏10.0 g/L，檸檬酸鈉5.0 g/L，無(wú)水乙酸鈉5.0 g/L，磷酸氫二鉀2.0 g/L，七水硫酸鎂0.5 g/L、硫酸錳0.05 g/L、吐溫80 1 mL/L、蒸餾水1 000 mL，pH值為6.6，121℃滅菌15 min。MRS固體培養(yǎng)基是在MRS液體培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加15 g/L的瓊脂粉。

LB液體培養(yǎng)基：胰蛋白胨10 g/L、酵母提取物5 g/L、氯化鈉10 g/L，蒸餾水1 000 mL，pH值為7.0，121℃滅菌15 min。LB固體培養(yǎng)基是在LB液體培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加15 g/L的瓊脂粉。

1.2 儀器與設(shè)備

PL203型電子天平，梅特利-托利多（上海）儀器有限公司；低溫冰箱（-80℃），美國(guó)Thermo公司；MLS-3750高壓蒸汽滅菌器，日本三洋公司；S20型數(shù)顯pH計(jì)，上海Mettler公司；Elx800型酶標(biāo)儀，美國(guó)博騰儀器有限公司；恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒儀器科技有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 菌株活化

植物乳桿菌YW11保存在含50%甘油的MRS培養(yǎng)基中，-80℃凍存。將凍存菌接種于MRS液體培養(yǎng)基，37℃連續(xù)活化2代后用于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、李斯特菌、志賀氏菌、沙門氏菌、阪崎腸桿菌均保存在含50%甘油的LB培養(yǎng)基中，-80℃凍存。將凍存菌接種于LB液體培養(yǎng)基，37℃連續(xù)活化2代后用于進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

1.3.2 低聚乳果糖對(duì)YW11增殖影響實(shí)驗(yàn)

以添加0.1 %、0.2 %、0.4 %、2.0%低聚乳果糖的MRS液體培養(yǎng)基為實(shí)驗(yàn)處理組（2.0%為低聚乳果糖完全取代培養(yǎng)基中葡萄糖作為碳源的添加量），正常的MRS培養(yǎng)基為對(duì)照組。采用測(cè)量吸光度和平板計(jì)數(shù)法考察不同濃度低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11增殖的影響?；罨?代之后的YW11按3%的量分別接種到上述MRS培養(yǎng)基中，37℃、200 r/min條件下培養(yǎng)。在培養(yǎng)0、4、8、12、16、20、24、28、32、36、48、52、60 h時(shí)取樣，使用酶標(biāo)儀測(cè)定OD600 nm值。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，取平均值繪制生長(zhǎng)曲線。

此外，將活化后的菌懸液，按10倍梯度稀釋法稀釋，選擇合適的稀釋度，均勻涂布于預(yù)先傾注好的MRS固體培養(yǎng)基。37℃恒溫條件下倒置培養(yǎng)48 h。取出各培養(yǎng)皿，觀察菌落生長(zhǎng)情況，分別計(jì)數(shù)各稀釋度平板表面生長(zhǎng)的菌落數(shù)，以菌落數(shù)50～300的平板為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，計(jì)算植物乳桿菌YW11增殖的菌落數(shù)(lg CFU/mL)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3.3 低聚乳果糖對(duì)YW11產(chǎn)酸（pH）的影響

以添加0.1 %、0.2 %、0.4 %、2.0%低聚乳果糖的MRS液體培養(yǎng)基為實(shí)驗(yàn)處理組，正常的MRS培養(yǎng)基為對(duì)照組?；罨瘍纱蟮腨W11按3%的量分別接種到上述培養(yǎng)基中，置于37℃恒溫水浴鍋，利用乳品發(fā)酵監(jiān)控儀每30 s測(cè)定一次pH，連續(xù)測(cè)定24 h并繪制pH值變化曲線。

1.3.4 低聚乳果糖對(duì)YW11抑菌作用的影響

以添加0.1 %、0.2 %、0.4 %、2.0%低聚乳果糖的MRS液體培養(yǎng)基為實(shí)驗(yàn)處理組，正常的MRS培養(yǎng)基為對(duì)照組。采用牛津杯法考察不同濃度低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11增殖的影響。將活化后的YW11以3%接種量接種于上述培養(yǎng)基中，37℃、200 r/min條件下培養(yǎng)?；罨?代之后的6種致病菌按3%的量分別接種到LB固體培養(yǎng)基中，混勻后倒入培養(yǎng)皿，待其冷卻凝固后，將滅過菌的牛津杯平穩(wěn)地放在培養(yǎng)皿上，保證各牛津杯之間距離適當(dāng)。在牛津杯中分別加0.1 mL植物乳桿菌YW11原菌液和發(fā)酵產(chǎn)物即離心后的上清液，培養(yǎng)皿平放于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)8 h后觀察抑菌效果，并測(cè)量抑菌圈直徑大小。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3.5 益生菌冰淇淋的工藝流程

配料（鮮牛乳、全脂乳粉、麥芽糖漿、雙乙酰酒石酸脂肪酸酯、海藻酸丙二醇脂肪酸酯）→分散均質(zhì)（15 MPa，2 min）→巴氏殺菌→老化（溫度降至40℃）→接種發(fā)酵(添加植物乳桿菌YW11)→添加砂糖、羧甲基纖維素鈉、果膠、瓜爾豆膠→均質(zhì)（20 MPa，2 min）→凝凍（冰淇淋機(jī)，25 min）→硬化（-20℃）。

在冰淇淋的基礎(chǔ)配方中低聚乳果糖，以添加

0.1 %、0.2 %、0.4 %、2.0%低聚乳果糖的MRS液體培養(yǎng)基為實(shí)驗(yàn)處理組，未添加低聚乳果糖為對(duì)照組。

1.3.6 冰淇淋活菌數(shù)的測(cè)定

采用平板涂布計(jì)數(shù)法測(cè)定冰淇淋貯藏期間的活菌數(shù)。取冰淇淋樣品并對(duì)其進(jìn)行梯度稀釋，取適宜倍數(shù)的0.1 mL稀釋液涂布于MRS固體培養(yǎng)基上，在37℃條件下倒置培養(yǎng)48 h。記錄各組冰淇淋樣品-20℃貯存1～30 d的活菌數(shù)變化。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3.7 冰淇淋中植物乳桿菌YW11模擬胃腸道耐受性實(shí)驗(yàn)

同一天取-20℃貯存的冰淇淋樣品，測(cè)定植物乳桿菌YW11在體外模擬胃、腸道環(huán)境下的存活能力。測(cè)定方法參照鄒婷婷[14]的方法，略作改動(dòng)。

取冰淇淋樣品25 g，使用22 mL 0.05 g/L NaCl溶液稀釋后混合均勻制成樣品溶液。

模擬胃液環(huán)境：蒸饋水稀釋稀鹽酸，調(diào)節(jié)pH為3.0，每100 mL液體中加1 g胃蛋白酪，充分溶解后，用0.22μm微孔濾膜過濾除菌后待用。樣品溶液以2%（體積分?jǐn)?shù)）的接種量接種到上述人工胃液中，充分混勻后放置于37℃培養(yǎng)2 h。平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)并計(jì)算存活率。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

模擬腸液環(huán)境：取KH2PO46.8 g，加蒸餾水500 mL溶解，用質(zhì)量濃度為4 g/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6.8，加水稀釋至1 L，迅速加入牛膽鹽3 g，胰蛋白酶10 g，充分溶解后，用0.22μm微孔濾膜過濾除菌后待用。樣品溶液以2%（體積分?jǐn)?shù)）的接種量接種到上述人工胃液中，充分混勻后置于37℃培養(yǎng)2 h。平板計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)并計(jì)算存活率。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3.8 冰淇淋漿料粘力的測(cè)定

采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定老化后的冰淇淋漿料黏力。參考趙雯等[15]的方法，略作改動(dòng)。將-20℃冷凍的冰淇淋樣品于4℃緩慢解凍，用玻璃棒將冰淇淋樣品輕輕攪拌均勻(順時(shí)針和逆時(shí)針各攪拌10圈)，選用TA10探頭，測(cè)定速度為0.5 mm/s，刺入深度1 cm。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

1.3.9 冰淇淋產(chǎn)品理化指標(biāo)測(cè)定

硬度的測(cè)定：采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定冰淇淋于-20℃貯存48 h時(shí)的硬度。選用TA10探頭，測(cè)定速度0.5 mm/s，刺入深度1 cm。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

膨脹率的測(cè)定：采用體積計(jì)算法，根據(jù)稱量的同重量混合原料的體積與同重量冰淇淋的體積，按照下式計(jì)算膨脹率。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

膨脹率(%)=(IV-MV/MV）×100%

式中：IV為同重量下冰淇淋的容積，（L）；MV為同重量下混合原料的容積，（L）；融化率的測(cè)定：稱取25 g于-20℃貯存30 d的冰淇淋成品，置于不銹鋼篩網(wǎng)上，網(wǎng)下放置一個(gè)燒杯，在室溫環(huán)境下靜置，每隔5 min稱其融化質(zhì)量，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)?？谷诨砸匀诨时硎?，融化率越低，說明抗融化性越好。按照下式計(jì)算融化率：

融化率(g/min)=融化的冰淇淋質(zhì)量之差/時(shí)間差

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，圖表在Origin 2018中生成，所有組別數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定后取平均值，結(jié)果用“平均值±方差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)特性的影響

添加不同濃度低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)的影響不同，培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基的OD600nm和活菌數(shù)變化曲線見圖1a和圖1b。隨著YW11菌株的增殖，菌體濃度升高導(dǎo)致發(fā)酵液吸光度增加。各組在0～4 h內(nèi)處于延遲期，生長(zhǎng)緩慢；4～12 h為迅速增殖的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期；之后進(jìn)入穩(wěn)定期，生長(zhǎng)逐漸減緩，吸光度趨于穩(wěn)定。24 h后菌體進(jìn)入衰亡期，吸光度也略有下降。

圖1 不同添加量的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)的影響

與對(duì)照組的基礎(chǔ)培養(yǎng)基相比，添加0.1%、0.2%、0.4%的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11均有一定的增殖作用，但低聚乳果糖完全替代培養(yǎng)基中的葡萄糖作為碳源時(shí)，YW11的活菌數(shù)明顯下降，表明低聚乳果糖不能有效地被菌株利用，為其生長(zhǎng)提供足夠的能量。生長(zhǎng)穩(wěn)定期各實(shí)驗(yàn)組的吸光度均高于空白對(duì)照組，但是，穩(wěn)定期的吸光度并沒有隨著低聚乳果糖添加量的增加而增加，添加0.2%的低聚乳果糖時(shí)吸光度略高，菌體濃度最高達(dá)到10.77 lg CFU/mL。說明適當(dāng)添加低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11的增殖有較好的促進(jìn)作用。

2.2 低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11產(chǎn)酸的影響

非消化性低聚糖是膳食益生元，它們通過選擇性促進(jìn)腸道內(nèi)有益菌增殖，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，降低腸道pH環(huán)境或作為腸道細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)宿主產(chǎn)生有益影響[16]。乳桿菌能夠酵解碳水化合物產(chǎn)生乳酸，幫助人體消化吸收，降低腸道內(nèi)環(huán)境的pH，阻止有害菌在腸道上皮的黏附作用，刺激免疫球蛋白的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)宿主免疫力[17]。

為了進(jìn)一步研究低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11產(chǎn)酸的影響，對(duì)YW11發(fā)酵過程中的pH變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)（見圖2）。結(jié)果表明，發(fā)酵過程中YW11菌株產(chǎn)酸能力較好，pH值呈逐漸下降的趨勢(shì)。在發(fā)酵開始至約300 min，培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)豐富的情況下，低聚乳果糖的添加對(duì)植物乳桿菌YW11的pH值下降速率無(wú)明顯影響。在發(fā)酵末期（1 200 min后），隨著低聚乳果糖添加量增加至0.4%，植物乳桿菌YW11進(jìn)一步產(chǎn)酸使發(fā)酵液pH值繼續(xù)下降至最低值3.65。當(dāng)?shù)途廴楣侨娲咸烟亲鳛樘荚磁囵B(yǎng)時(shí)，pH值下降速率明顯變慢且最終體系的pH值較高，表明其產(chǎn)酸能力受到了較大影響，與上述菌株生長(zhǎng)受到抑制的結(jié)果一致。植物乳桿菌的大量繁殖和pH的快速下降能保證發(fā)酵體系不被雜菌所污染，從而創(chuàng)造一個(gè)合適的生長(zhǎng)環(huán)境[18]。

圖2 不同添加量的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)過程中pH值變化的影響

2.3 低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11抑制病原菌作用的影響

植物乳桿菌可以分泌細(xì)菌素等抗菌物質(zhì)，從而體現(xiàn)一定抑菌特性[19]。植物乳桿菌是兼性乳酸發(fā)酵菌，進(jìn)行同型乳酸發(fā)酵或異型乳酸發(fā)酵，這兩種代謝進(jìn)行程度和比例取決于菌種性質(zhì)和外界培養(yǎng)條件，從而影響其抑菌特性[12]。對(duì)比植物乳桿菌YW11在不同濃度低聚乳果糖作用下對(duì)大腸桿菌等6種常見致病菌抑菌活性的影響，結(jié)果如圖3所示。抑菌圈直徑越大，表示菌體的抑菌效果越好。植物乳桿菌YW11對(duì)這6種致病菌均有不同程度的抑制作用，抑菌圈直徑在0.90～1.55 cm之間。相比于基礎(chǔ)培養(yǎng)基，低聚乳果糖的適量添加能夠明顯提高植物乳桿菌YW11的抑菌能力，但僅有低聚乳果糖作為植物乳桿菌YW11的生長(zhǎng)碳源時(shí)，對(duì)其抑菌特性沒有明顯影響。不同致病菌的最佳抑菌效果所需的低聚乳果糖添加量也有所不同，對(duì)于大腸桿菌、志賀氏菌和阪崎腸桿菌抑菌效果最佳的低聚乳果糖添加量為0.2%，對(duì)于李斯特菌和沙門氏菌抑菌效果最佳的低聚乳果糖添加量為0.1%，而金黃色葡萄球菌抑菌效果最佳的低聚糖添加量則是0.4%。

圖3 不同添加量的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11抑制病原菌作用的影響

2.4 低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11冰淇淋加工特性的影響

2.4.1 低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11冰淇淋理化特性的影響

冰淇淋配料種類豐富，可以為益生菌提供充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如乳蛋白、乳脂肪、乳糖、維生素等，并且具有較為溫和的pH值環(huán)境，因此被認(rèn)為是良好的益生菌傳遞載體[20]。添加一定量的低聚乳果糖一方面促進(jìn)冰淇淋中益生菌的增殖，另一方面對(duì)冰淇淋的理化性質(zhì)也有一定影響。表1顯示添加低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11發(fā)酵冰淇淋的漿料黏力、硬度、膨脹率、融化率的影響。

提高冰淇淋漿料的黏力有利于降低冰淇淋漿料的水分活度，從而降低其中水的結(jié)冰溫度，提高冰淇淋的細(xì)膩滑潤(rùn)口感，并能有效提高冰淇淋的抗融性[21]。在YW11發(fā)酵的冰淇淋中添加不同量的低聚乳果糖，研究冰淇淋漿料及成品的質(zhì)構(gòu)變化。由表1可知，冰淇淋漿料的黏力隨著低聚乳果糖的添加量的增加而增大。有研究表明益生元能促進(jìn)漿料中益生菌的生長(zhǎng)并產(chǎn)生胞外多糖，進(jìn)而增加低脂冰淇淋漿料的黏度[22]。

冰淇淋的硬度隨低聚乳果糖添加量的增加而降低，但是全替代葡萄糖組即添加量為2.0%時(shí)，樣品硬度最?。ㄒ姳?）。添加量為0.1%時(shí)硬度較大，咀嚼性較強(qiáng)，說明此時(shí)對(duì)變形的抵抗能力最大。這可能是由于冰淇淋含水量較高，冰結(jié)晶體積較大所造成的[23]。有研究表明冰淇淋硬度的變化與可溶性固形物含量增加引起冰點(diǎn)的變化有關(guān)，硬度太大會(huì)影響產(chǎn)品的膨脹率和感官評(píng)分[24]。

隨著低聚乳果糖添加量的增加，冰淇淋膨脹率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，添加量為0.1%時(shí)膨脹率最低，添加量為0.2%時(shí)膨脹率最高，（見表1）?？赡苁且?yàn)轲ざ鹊脑黾訉?duì)氣泡有很好的吸附和穩(wěn)定性作用，然而當(dāng)冰淇淋系統(tǒng)太黏稠，會(huì)阻止劇烈的攪動(dòng)和空氣進(jìn)入，使膨脹率降低[25]。

融化率是冰淇淋的重要屬性，影響其感官品質(zhì)[26]。質(zhì)量好的冰淇淋要求其有一定的抗融性，保障其在未被完全食用完之前不至于全部融化[27]。由表1可知，各實(shí)驗(yàn)組冰淇淋的融化率均低于對(duì)照組，低聚乳果糖添加量為0.4%時(shí)抗融性最好。表明增加漿料黏力可以延緩融化速率。有研究表明，冰淇淋在熱傳導(dǎo)下內(nèi)部冰晶融化后，水分流入冰淇淋內(nèi)部使冰淇淋料液被稀釋，當(dāng)稀釋到一定程度后液體滴下，因此融化率與冰淇淋漿液的黏度相關(guān)[28]。一般而言，黏度越大，融化率越低[29]。

表1 不同添加量低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11冰淇淋理化特性的影響

2.4.2 冰淇淋冷凍貯藏期間益生菌的存活及其模擬胃腸道耐受能力的變化

益生菌在發(fā)揮其潤(rùn)腸通便等腸道調(diào)節(jié)功能時(shí)，相比其他藥物具有安全、無(wú)副作用等明顯優(yōu)勢(shì)[30]，把益生菌與功能性低聚糖相結(jié)合應(yīng)用于冰淇淋加工是營(yíng)養(yǎng)與保健的有效結(jié)合[31]。而發(fā)酵冰淇淋在冷凍儲(chǔ)藏過程中，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)其活菌數(shù)隨之變化，因此保證其貨架期內(nèi)的生物活性至關(guān)重要。利用YW11發(fā)酵制作冰淇淋，并添加不同濃度的低聚乳果糖，在冰淇淋儲(chǔ)藏期間活菌數(shù)的變化如圖4所示。冰淇淋中的活菌數(shù)隨儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。添加低聚乳果糖后活菌數(shù)均高于對(duì)照組，可能是其對(duì)菌株具有一定保護(hù)作用。添加量為0.2%時(shí)最終活菌數(shù)最多，為5.94 lg CFU/mL。

圖4 植物乳桿菌YW11發(fā)酵冰淇淋于-20℃貯存30 d過程中的活菌數(shù)變化

乳酸菌對(duì)胃腸道環(huán)境是否具有耐受性、能否順利到達(dá)腸道是其發(fā)揮益生功能的前提條件[32]。胃酸對(duì)乳酸菌具有明顯的酸脅迫作用，其耐胃酸能力直接決定著乳酸菌在胃腸道最終的存活率和功效的發(fā)揮，故耐人工胃液能力是評(píng)價(jià)乳酸菌益生特性的關(guān)鍵指標(biāo)之一[33]。胃液主要由黏液、鹽酸、胃蛋白酶組成，在胃液作用下，微生物的活菌數(shù)會(huì)逐漸減少[34]。由圖5可知，經(jīng)人工模擬胃液處理2 h后，YW11菌株存活率均在60%以上，添加0.2%低聚乳果糖的菌株存活率最高，為81.77%。表明在冰淇淋冷凍貯藏過程中低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11具有一定的保護(hù)作用，可提高其在胃腸環(huán)境中的存活率。

圖5 植物乳桿菌YW11在人工模擬胃液中的存活率

腸液主要成分為胰液和膽汁。胰液中的胰蛋白酶可水解微生物的菌體蛋白質(zhì)，抑制乃至殺死微生物。膽汁中含有一定量膽鹽，能改變微生物細(xì)胞膜的通透性，抑制、殺死進(jìn)入腸道的微生物[14]。菌株在整個(gè)胃腸道歷程中必須穩(wěn)定，能夠不被胃酸降解并可耐受膽汁[35]。因此需評(píng)估菌株對(duì)腸液的耐受能力。由圖6可知，經(jīng)過2 h模擬腸道消化后，與空白對(duì)照組相比，添加了低聚乳果糖的植物乳桿菌YW11能保持較高的存活率，均在70%以上。添加量為0.4%時(shí)，菌株耐受模擬腸液能力最強(qiáng)，存活率為83.72%。表明植物乳桿菌YW11可耐受人工腸液，且添加低聚乳果糖可以提高菌株的模擬胃腸液耐受能力。Rajam等[11]研究也表明低聚糖能很好地改善植物乳桿菌的生存能力并使益生菌具有較好的耐酸耐膽鹽能力。

圖6 植物乳桿菌YW11在人工模擬腸液中的存活率

3 結(jié)論

本研究考察了低聚乳果糖對(duì)益生性植物乳桿菌YW11增殖和產(chǎn)酸能力，及其發(fā)酵冰淇淋加工特性的影響。結(jié)果表明，低聚乳果糖可以促進(jìn)植物乳桿菌YW11的生長(zhǎng)，培養(yǎng)基中添加0.2%的低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最佳，活菌數(shù)達(dá)10.77 lg CFU/mL；添加0.4%的低聚乳果糖可以促進(jìn)YW11在發(fā)酵末期進(jìn)一步產(chǎn)酸至pH下降至最低值3.65；低聚乳果糖可以不同程度地增強(qiáng)植物乳桿菌YW11對(duì)常見致病菌的抑制作用。利用植物乳桿菌YW11制作發(fā)酵冰淇淋，隨著低聚乳果糖添加量的增加，冰淇淋漿料的黏力增大，產(chǎn)品硬度降低；低聚乳果糖添加量為0.2%時(shí)冰淇淋膨脹率最高，添加量為0.4%時(shí)抗融性最佳；冰淇淋冷凍貯藏期間活菌數(shù)逐漸下降，添加低聚乳果糖可提高YW11在冰淇淋冷凍貯藏期間的存活率，改善其對(duì)胃腸道環(huán)境的耐受性。

國(guó)內(nèi)對(duì)低聚乳果糖的研究尚未深入，本實(shí)驗(yàn)通過研究低聚乳果糖對(duì)植物乳桿菌YW11益生特性的影響，發(fā)現(xiàn)了其潛在的益生元功能，為其食品加工新途徑提供了理論依據(jù)。研發(fā)健康新穎的產(chǎn)品是食品行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，本實(shí)驗(yàn)也為提高益生菌冰淇淋中菌株存活率提供了一種技術(shù)方法。將低聚乳果糖與植物乳桿菌YW11配伍應(yīng)用于冰淇淋中，產(chǎn)品既能滿足大眾對(duì)食品品質(zhì)的要求，同時(shí)有利于人體健康，符合當(dāng)代消費(fèi)需要，應(yīng)用前景非常廣闊。