馬乳酒樣乳桿菌ZW3對(duì)酸奶風(fēng)味及質(zhì)構(gòu)的影響

王鑫磊，王 萌，閆春曉，耿偉濤，王艷萍

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

酸奶由于其特殊的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值備受消費(fèi)者的青睞，不僅其銷售量逐年提升，而且其品種也逐漸增多，其中具有一定的黏稠度的酸奶備受消費(fèi)者特別是年輕人的喜愛，制造商通常會(huì)在發(fā)酵乳中添加明膠、阿拉伯膠、果膠等增稠劑或乳化劑達(dá)到增稠的效果。但添加大量增稠劑、乳化劑會(huì)對(duì)酸奶的口感帶來負(fù)面影響。據(jù)報(bào)道，產(chǎn)胞外多糖的乳酸菌應(yīng)用于酸奶中，能夠提高黏度和保水能力，減少乳清析出，提高表觀黏度，縮短凝乳時(shí)間，增加膠體收縮敏感性。目前，產(chǎn)胞外多糖乳酸菌在發(fā)酵乳制品中的應(yīng)用研究逐漸增加，但有關(guān)馬乳酒樣乳桿菌（）在酸奶中的應(yīng)用在我國(guó)鮮見報(bào)道。

馬乳酒樣乳桿菌中的馬乳酒樣亞種（subsp.）在歐盟、日本、韓國(guó)等地區(qū)及國(guó)家被廣泛應(yīng)用到酸奶中。我國(guó)衛(wèi)健委發(fā)布通知（2020年第9號(hào)），新增馬乳酒樣乳桿菌馬乳酒樣亞種為新資源食品，為該菌種的應(yīng)用提供了依據(jù)。馬乳酒樣乳桿菌ZW3屬于馬乳酒樣乳桿菌馬乳酒樣亞種，本實(shí)驗(yàn)室前期已對(duì)ZW3進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)性研究，發(fā)現(xiàn)該菌株具有緩解小鼠抑郁樣行為、分解亞硝酸鹽等益生特性。此外，該菌株可高產(chǎn)胞外多糖，且胞外多糖具有增稠、乳化的效果。本實(shí)驗(yàn)在前期研究的基礎(chǔ)上，報(bào)道ZW3在酸奶中的應(yīng)用，通過觀察該菌株對(duì)發(fā)酵酸奶的pH值、酸度、凝乳時(shí)間、流變學(xué)特性、質(zhì)構(gòu)、持水力及口感等的影響，進(jìn)一步研究其應(yīng)用在酸奶生產(chǎn)中的可行性，旨在為開發(fā)無添加、純菌種發(fā)酵、有一定黏度的酸奶奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬乳酒樣乳桿菌Z W 3、保加利亞乳桿菌（WPRC0378，）和嗜熱鏈球菌（WPRC0376，）保藏于天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院發(fā)酵食品與微生物資源開發(fā)研究室。

七水硫酸鈷 北京鼎國(guó)昌盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司；戊二醛 天津博迪化工股份有限公司；脫脂奶粉 雀巢公司。

1.2 儀器與設(shè)備

MARS 60流變儀 德國(guó)哈克公司；TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)SMS公司；掃描電子顯微鏡 德國(guó)卡爾·蔡司公司；PEN3便攜式電子鼻 德國(guó)AirSense公司；DELTA-320 pH計(jì) 法國(guó)Mettler-Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 酸奶的制備

酸奶的制作流程：脫脂乳→殺菌→冷卻→接種→發(fā)酵至凝乳→后熟。每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)平行。

本實(shí)驗(yàn)共分為2 組，分別為＋（對(duì)照組）、＋＋ZW3組。以質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的脫脂乳為原料，菌株比例為1∶1∶1，菌株細(xì)胞濃度為1.2×10CFU/mL。經(jīng)95 ℃、15 min殺菌后冷卻至42 ℃，接種，恒溫發(fā)酵至凝乳（pH值為4.60左右，發(fā)酵酸度不低于70.00 °T），記錄凝乳時(shí)間。轉(zhuǎn)至4 ℃冰箱中后熟24 h。

1.3.2 酸奶pH值的測(cè)定

采用pH計(jì)測(cè)定酸奶的pH值：每1 h測(cè)定一次，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)平行，計(jì)算平均值，結(jié)果保留兩位小數(shù)。

1.3.3 酸奶滴定酸度的測(cè)定

按照GB 5009.239—2016《食品酸度的測(cè)定》中酚酞指示劑法測(cè)定。每1 h測(cè)定一次，每組實(shí)驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)平行。

1.3.4 酸奶持水力測(cè)定

稱取后熟酸奶10 g，4 000 r/min、4 ℃離心10 min，除去上清液，稱量剩余沉淀的質(zhì)量，并按式（1）計(jì)算持水力：

1.3.5 酸奶乳清析出量的測(cè)定

采用膠體脫水收縮作用敏感性方法測(cè)定。將100 g的凝固酸奶傾入帶有120 目不銹鋼絲網(wǎng)的大漏斗中，用100 mL量筒收集瀝出的乳清。收集時(shí)間為2 h，最后對(duì)收集的乳清稱質(zhì)量，并按式（2）計(jì)算乳清析出量：

1.3.6 酸奶的流變特性分析

測(cè)試前酸奶樣品在室溫下放置15 min，采用MARS 60流變儀測(cè)定其表觀黏度，選擇的轉(zhuǎn)子型號(hào)為P60/Ti-02150138。測(cè)試選用夾具為平板（直徑60 mm），測(cè)試間距為500 μm，剪切速率范圍為0.1～100 s，取30 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。

1.3.7 酸奶的質(zhì)構(gòu)分析

將所有酸奶樣品于4 ℃冰箱中貯存24 h后取出，在室溫放置15 min，采用TA.XTPlus質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定樣品質(zhì)構(gòu)參數(shù)。采用TPA模式測(cè)試，選用圓柱形探頭，測(cè)試距離為10 mm，觸發(fā)點(diǎn)為10.0 g，測(cè)前速率6 mm/s，測(cè)中速率2 mm/s，測(cè)后速率2 mm/s。測(cè)定指標(biāo)包括：第一循環(huán)硬度、彈性、內(nèi)聚性、膠著性、咀嚼性、恢復(fù)性。

1.3.8 酸奶中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析

稱取后熟24 h的酸奶10 g樣品置于30 mL的樣品瓶中，用瓶蓋蓋住瓶口并封上封口膜。然后用磁力攪拌器在40 ℃恒溫水浴20 min后，采用PEN3便攜式電子鼻測(cè)定，參照Morazavian等方法，采用頂空上樣法將進(jìn)樣針頭插入樣品瓶中進(jìn)行電子鼻分析實(shí)驗(yàn)。通過電子鼻Winmuster分析軟件對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。按照上述方法，每組3 個(gè)平行。PEN3電子鼻含有10 個(gè)不同的金屬氧化物傳感器，傳感器陣列用于分析不同揮發(fā)性組分，各組分如表1所示。

表1 電子鼻傳感器所對(duì)應(yīng)的氣味類型Table 1 Performance descriptions of electronic nose sensors

1.3.9 酸奶的感官評(píng)定

按照GB 19302—2010《發(fā)酵乳》酸奶的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定樣品的色、香、味等感官評(píng)分值，感官綜合評(píng)分由4 部分組成，由10 名成員進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果取平均值。取適量試樣置于50 mL燒杯中，在自然光下觀察色澤和組織狀態(tài)。嗅聞其氣味，用溫開水漱口，品嘗滋味。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 感官評(píng)價(jià)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Criteria for sensory evaluation of yogurt

1.4 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS軟件和Excel軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，應(yīng)用Origin軟件和Graphpad prism軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 ZW3對(duì)酸奶凝乳時(shí)間、pH值和酸度的影響

由表3可知，對(duì)照組（＋）酸奶的凝乳時(shí)間5.96 h，pH 4.50，酸度74.53 °T；＋＋ZW3組酸奶的凝乳時(shí)間5.03 h，pH值4.62，酸度73.51 °T。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高發(fā)酵速率，減少凝乳時(shí)間（＜0.001），且符合GB 19302—2010要求，這可能與ZW3、及共同發(fā)酵具有某種協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)產(chǎn)酸，縮短發(fā)酵時(shí)間有關(guān)。

表3 ZW3對(duì)酸奶發(fā)酵特性的影響Table 3 Effect of ZW3 on fermentation characteristics of yogurt

2.2 ZW3對(duì)酸奶持水力和乳清析出量的影響

持水力是評(píng)價(jià)酸奶品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，在酸凝膠體系中，酪蛋白分子聚集形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可容納水分等小分子物質(zhì)，其結(jié)合的水分子越多，產(chǎn)品品質(zhì)越好。由表3可知，對(duì)照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的持水力分別為62.08%和68.14%。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高酸奶持水力（＜0.01），相比對(duì)照組酸奶持水力提高了9.76%。Zhang等研究表明，產(chǎn)胞外多糖菌株所發(fā)酵的酸奶可以改善持水力，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。

乳清析出采用膠體收縮的敏感性法測(cè)定，該方法通常用于表示酸奶吸附各種乳清成分的能力，是衡量酸奶組織狀態(tài)及穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。它與持水力不同的是，在測(cè)定時(shí)，通過重力作用流失的水是部分存在于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中可以移動(dòng)的重力水。本實(shí)驗(yàn)對(duì)酸奶在4 ℃冰箱后熟24 h后，室溫下放置15 min進(jìn)行乳清析出量檢測(cè)。由表3可知，對(duì)照組（＋）和＋＋ZW3組發(fā)酵酸奶的乳清析出量分別為65.65%和61.03%。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可減少酸奶乳清析出量，但統(tǒng)計(jì)結(jié)果無顯著差異（＞0.05）。

2.3 ZW3對(duì)酸奶流變學(xué)特性的影響

酸奶的表觀黏度在剪切速率為0.1～100 s范圍內(nèi)變化的結(jié)果如圖1所示，兩組酸奶在0.1～100 s的剪切范圍內(nèi)都呈現(xiàn)出了剪切稀釋現(xiàn)象。剪切稀釋指凝固酸奶隨著剪切速率的增加，表觀黏度逐漸降低。在剪切速率升速的過程中,＋＋ZW3組酸奶的表觀黏度在初始剪切時(shí)明顯大于＋組，隨后趨于一致。因此，添加ZW3可以增加酸奶的表觀黏度，Ayala-Hernández等研究表明添加胞外多糖產(chǎn)生菌株發(fā)酵的酸奶表觀黏度增加，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。

圖1 ZW3對(duì)酸奶表觀黏度的影響Fig.1 Effect of ZW3 on the apparent viscosity of yogurt

2.4 ZW3對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是評(píng)價(jià)乳制品物理特性和感官質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括硬度、膠著性、咀嚼性等方面。由表4可知，對(duì)照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的硬度分別為121.43 g和158.54 g。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高酸奶硬度（＜0.01），相比對(duì)照組酸奶硬度提高了30.56%，這可能與蛋白質(zhì)基質(zhì)和胞外多糖之間發(fā)生靜電相互作用，形成靜電復(fù)合物，從而產(chǎn)生致密網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。此外，添加ZW3可顯著提高酸奶的膠著性、咀嚼性、內(nèi)聚性和恢復(fù)性（＜0.05），與對(duì)照組（＋）相比，分別提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%，這可能與胞外多糖固有黏度及其與蛋白質(zhì)基質(zhì)相互作用，從而形成更加穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)。馬世敏等研究表明，將產(chǎn)胞外多糖的副干酪乳桿菌HCT與和混合發(fā)酵酸乳，可增加酸乳的硬度、黏著性以及咀嚼性，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。

表4 ZW3對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)的影響Table 4 Effect of ZW3 on the texture of yogurt

2.5 ZW3對(duì)酸奶氣味的影響

電子鼻具有客觀、準(zhǔn)確、快捷、重復(fù)性好及不損傷樣品的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛用于乳制品中揮發(fā)性物質(zhì)的分析。電子鼻傳感器信號(hào)強(qiáng)度可以反映出乳制品中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)濃度的差異。本實(shí)驗(yàn)中10 個(gè)傳感器對(duì)于發(fā)酵酸奶的響應(yīng)值如圖2所示，1（芳香苯類）、2（氮氧化合物）、6（甲基類）、7（硫化合物及醇類）、8（醇類、醛酮類）號(hào)傳感器響應(yīng)值較高，這表明以上5 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)對(duì)于2 組酸奶香氣貢獻(xiàn)較大。白麗娟等的研究表明，酸奶中的主要揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)為芳香苯類化合物、氮氧化合物和硫化合物，這與本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果一致。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可顯著提高發(fā)酵酸奶中1（芳香苯類）、2（氮氧化合物）、3（氨類）、5（烷烴）、6（甲基類）、7（硫化合物）、8（醇類、醛酮類）揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)傳感器響應(yīng)值（＜0.001），這可能與添加ZW3后，改變?cè)芯辏ǎ┑墓采P(guān)系與菌株代謝，從而提高了揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類和含量。以上結(jié)果表明，添加ZW3可提高酸奶揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)含量，改善酸奶風(fēng)味。

圖2 ZW3對(duì)酸奶氣味的影響（電子鼻-雷達(dá)圖）Fig.2 Effect of ZW3 on the odor of yogurt as detected by electronic nose

2.6 ZW3對(duì)酸奶的感官影響

在前期結(jié)果基礎(chǔ)上，對(duì)酸奶進(jìn)行了感官評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)主要由口感、色澤、滋味和氣味、組織狀態(tài)4 部分組成。如圖3所示，對(duì)照組（＋）和＋＋ZW3組酸奶的感官評(píng)分分別為77.17和84.50。與對(duì)照組（＋）相比，添加ZW3可使酸奶口感細(xì)膩潤(rùn)滑、具有發(fā)酵乳獨(dú)特的香氣且乳清析出量少，并且顯著提高酸奶感官評(píng)分（＜0.05），相比對(duì)照組酸奶感官評(píng)分提高了9.50%，ZW3的添加對(duì)酸奶的口感沒有負(fù)面影響，而且適口性得到提升。

圖3 ZW3對(duì)酸奶感官評(píng)定的影響Fig.3 Effect of ZW3 on sensory evaluation of yogurt

3 結(jié)論

通過添加馬乳酒樣乳桿菌ZW3制備酸奶，與傳統(tǒng)發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶相比，添加ZW3可以顯著提高發(fā)酵速率（＜0.001）、改善酸奶的持水力（＜0.05），增加酸奶結(jié)合自由水的能力，從而減少乳清析出；在流變特性方面，添加ZW3可以增加酸奶的黏度，表現(xiàn)出更多的固相行為，改善凝固酸奶的流變特性；在質(zhì)構(gòu)方面，添加ZW3可顯著提高酸奶的膠著性、咀嚼性、內(nèi)聚性和恢復(fù)性（＜0.05），與對(duì)照組（＋）相比，分別提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%；電子鼻分析及感官評(píng)價(jià)結(jié)果表明，添加ZW3可提高揮發(fā)性風(fēng)味性風(fēng)味物質(zhì)含量，改善酸奶風(fēng)味及口感。因此，馬乳酒樣乳桿菌ZW3在制備無添加增稠劑和乳化劑的酸奶開發(fā)與應(yīng)用方面具有廣闊的前景。