發(fā)酵肉用乳酸菌培養(yǎng)基中碳源的優(yōu)化

郭 瑞 李怡陽 李亞楠 石晶紅

河套學(xué)院 內(nèi)蒙古巴彥淖爾 015000

乳酸菌培養(yǎng)基是乳酸菌的培養(yǎng)材料，在乳酸菌發(fā)酵制品生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。乳酸菌發(fā)酵制品質(zhì)量的好壞主要取決于乳酸菌的品質(zhì)、類型及活力。直投式乳酸菌培養(yǎng)基能夠直接、安全有效的生產(chǎn)發(fā)酵制品，能夠更有效的保障消費(fèi)者的利益和健康。

實(shí)驗(yàn)以河套學(xué)院食品微生物實(shí)驗(yàn)室分離純化出的發(fā)酵肉制品用植物乳桿菌為種子菌株,將MRS培養(yǎng)基中的碳源替換為廉價(jià)的食品原料，為可以直接應(yīng)用于發(fā)酵肉制品中的乳酸菌直投式培養(yǎng)基篩選出最佳的食品級(jí)碳源，為推動(dòng)發(fā)酵肉制品工業(yè)的發(fā)展盡一份力。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

蘋果皮、菠蘿皮、梨皮，本地水果店贈(zèng)送；

紅棗，市售；

白酒酒糟、大米小米醪糟、大米糯米醪糟、糯米小米醪糟，河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系農(nóng)產(chǎn)品加工實(shí)驗(yàn)室提供；

植物乳桿菌，河套學(xué)院農(nóng)學(xué)系食品微生物實(shí)驗(yàn)室提供；

NaOH、酚酞、硫酸鎂，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司；

無水乙酸鈉、磷酸氫二鉀、硫酸錳，天津市北聯(lián)精細(xì)化學(xué)品開發(fā)有限公司；

無水葡萄糖、吐溫80，天津市永大化學(xué)試劑有限公司；

牛肉膏、酵母浸粉、蛋白胨，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；

檸檬酸銨，天津市凱通化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

電子天平，TD5002A，天津天馬衡基儀器有限公司；

電子分析天平，艾德姆衡器(武漢)有限公司；

立式壓力蒸汽滅菌器，LDZX-30KB，上海申安醫(yī)療器械廠；

電熱恒溫培養(yǎng)箱，SKP-01，湖北省黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司；

超凈工作臺(tái)，智城ZHJH-C1112B，上海智城分析儀器制造有限公司；

漩渦混合器，海門市麒麟醫(yī)用儀器廠；

分光光度計(jì)723，上海鳳凰光學(xué)科儀有限公司；

料理機(jī)，JYL-C19V型，九陽股份有限公司。

1.3 菌種的活化

將發(fā)酵肉用植物乳桿菌在MRS液體培養(yǎng)基中活化兩代，37℃培養(yǎng)16.5h。

1.4 原料的處理

分別稱取固體食品原料75g，加入500mL蒸餾水于料理機(jī)中打碎，煮沸30min后過濾，取其濾液備用。

1.5 不同食品級(jí)碳源對(duì)發(fā)酵肉用乳酸菌生長(zhǎng)的影響

將液體MRS培養(yǎng)基中的無水葡萄糖用食品原料濾液代替，添加量分別為65%、75%和85%(體積比)，接種1%的發(fā)酵肉用植物乳桿菌，培養(yǎng)溫度為37℃，連續(xù)培養(yǎng)13h?？瞻讓?duì)照為MRS培養(yǎng)基。每1h取樣測(cè)定菌液吸光值和滴定酸度。

1.6 最佳食品級(jí)碳源的篩選

將液體MRS培養(yǎng)基中的無水葡萄糖用篩選出的食品原料濾液代替，接種植物乳桿菌，接種量為1%，37℃培養(yǎng)13h。以MRS培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。每1h取樣測(cè)定菌液吸光值和滴定酸度。優(yōu)化液體培養(yǎng)基中的食品級(jí)碳源最佳添加量。

1.7 菌液吸光值的測(cè)定

取3mL混合均勻的菌懸液到比色皿中，用分光光度計(jì)在600nm處測(cè)定菌懸液的濁度，記錄其吸光值。

1.8 滴定酸度的測(cè)定

乳酸菌分解培養(yǎng)基中的糖，生成以乳酸為主要成分的有機(jī)酸，實(shí)驗(yàn)采用酸堿滴定法測(cè)定不同食品級(jí)碳源的培養(yǎng)基，在培養(yǎng)乳酸菌的過程中酸度的變化。

滴定酸度的測(cè)定按照GB12456-2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總酸的測(cè)定》[1]方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵肉用乳酸菌培養(yǎng)基中食品級(jí)碳源的篩選

蘋果、菠蘿、梨在鮮食或加工過程中產(chǎn)生大量的皮渣，被直接丟棄，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)，而這些果皮營(yíng)養(yǎng)豐富，其所含水分、檸檬酸和總糖等成分比例與果肉相似，此外還含有豐富的膳食纖維、多糖、多酚等生物活性成分，可為植物乳桿菌的生長(zhǎng)提供碳源和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

白酒酒糟和醪糟分別是蒸餾白酒和米酒后生產(chǎn)的副產(chǎn)物，在發(fā)酵過程中糧食原料中的淀粉被水解為單糖，經(jīng)過酒精發(fā)酵和蒸餾之后，未被利用的殘?zhí)强蔀橹参锶闂U菌生長(zhǎng)提供碳源。

不同食品級(jí)碳源對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)的影響見圖1所示。

圖1 不同食品級(jí)碳源對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)的影響

不同碳源對(duì)植物乳桿菌液酸度的影響見圖2所示。

圖2 不同碳源對(duì)植物乳桿菌液酸度的影響

樣品濾液糖度值見表1。

表1 樣品濾液糖度值

通過分析圖1、圖2和表1可知，白酒酒糟作為碳源的植物乳桿菌的生長(zhǎng)明顯受到抑制。白酒酒糟作為蒸餾白酒的廢棄物，酒糟中的糖已基本轉(zhuǎn)化為乙醇，殘?zhí)呛坎桓撸浒局蠛蟮臑V液的糖含量為1.3°Bx，遠(yuǎn)低于其他幾種碳源，其在同等條件下提供的碳源含量無法滿足植物乳桿菌生長(zhǎng)所需。紅棗中的紅棗多糖含量高，但其作為潛在的天然益生元，可促進(jìn)短鏈脂肪酸生成[2]，導(dǎo)致乳酸菌生長(zhǎng)過程中升酸快，后期抑制了乳酸菌的生長(zhǎng)。因此雖然紅棗濾液中的糖含量較高，達(dá)到8.2°Bx，但其作為碳源培養(yǎng)的植物乳桿菌表現(xiàn)出的生長(zhǎng)性能低于MRS培養(yǎng)基。

蘋果皮、梨皮、大米小米醪糟、大米糯米醪糟和糯米小米醪糟作為碳源的培養(yǎng)基中，植物乳桿菌均表現(xiàn)出優(yōu)于MRS培養(yǎng)基的生長(zhǎng)性能。不同碳源培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)曲線見圖3所示。

圖3 不同碳源培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)曲線

其中添加了蘋果皮濾液85%、梨皮濾液85%、大米小米醪糟濾液65%、大米糯米醪糟濾液65%和糯米小米醪糟濾液75%，作為碳源的植物乳桿菌的OD600均高于對(duì)照MRS，將其繪制生長(zhǎng)曲線進(jìn)行對(duì)比(圖3)后發(fā)現(xiàn)：三種醪糟作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)速度是低于MRS對(duì)照的，且都經(jīng)過了3h的生長(zhǎng)遲滯期。同時(shí)這三種培養(yǎng)基本身帶有酒糟中的邪雜味，應(yīng)用在直投式培養(yǎng)基中會(huì)對(duì)發(fā)酵肉制品的風(fēng)味造成不良的影響。添加蘋果皮濾液85%和梨皮濾液85%作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)速度快，明顯優(yōu)于MRS對(duì)照，且分別于接種后1h內(nèi)即進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，于7h左右進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期。其中蘋果皮濾液85%作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)情況最佳。

2.2 最佳食品級(jí)碳源的優(yōu)化

蘋果皮作為碳源對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)的影響見圖4所示。

圖4 蘋果皮作為碳源對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)的影響

蘋果皮作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌生長(zhǎng)過程中酸度的變化見圖5所示。

圖5 蘋果皮作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌生長(zhǎng)過程中酸度的變化

通過分析圖4和圖5可知，蘋果皮濾液作為碳源的培養(yǎng)基中，植物乳桿菌均表現(xiàn)出優(yōu)于MRS培養(yǎng)基的生長(zhǎng)性能，且生長(zhǎng)曲線非常接近。其中添加90%蘋果皮濾液作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌的生長(zhǎng)性能最佳，且在1h內(nèi)即進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期。添加95%蘋果皮濾液作為碳源的培養(yǎng)基中植物乳桿菌經(jīng)過了1h的遲滯期，說明其碳源添加量可能偏高，植物乳桿菌需要時(shí)間適應(yīng)，進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期后植物乳桿菌生長(zhǎng)速度快，菌液濃度升高，導(dǎo)致培養(yǎng)液中乳酸快速積累，植物乳桿菌的繁殖受到抑制，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)末期菌液濃度低于添加90%蘋果皮濾液的培養(yǎng)基。蘋果皮中含有豐富的低聚果糖和乳果糖，這兩類物質(zhì)已被大量的研究證明可以作為乳酸菌發(fā)酵過程中的益生元，蘋果皮的汁液中還存在綠原酸、阿魏酸、兒茶素和縮合單寧等酚類物質(zhì)，這些物質(zhì)均有利于乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖[3]。

3 結(jié)論

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析表明，蘋果皮加水打碎，煮沸30min后獲得糖度值為9.7°Bx的濾液。添加此濾液90%可以替代MRS液體培養(yǎng)基中的全部葡萄糖作為碳源培養(yǎng)發(fā)酵肉用乳酸菌，且生長(zhǎng)性能優(yōu)于MRS培養(yǎng)基。

MRS培養(yǎng)基中提供碳源的物質(zhì)是葡萄糖，葡萄糖是一種單糖，選取不同的食品原料代替葡萄糖作為乳酸菌培養(yǎng)基的碳源后，提供碳源的物質(zhì)變得更加豐富，除了單糖之外還有各種多糖和具有生理活性的低聚糖，這些種類豐富的糖類不僅為乳酸菌提供了生長(zhǎng)必須的碳源，還提供了可以作為促生長(zhǎng)因子的其他物質(zhì)成分。以蘋果皮、菠蘿皮、梨皮等作為發(fā)酵肉用乳酸菌的培養(yǎng)基碳源都對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)起到了一定的促進(jìn)作用。然而，這些可以作為供給乳酸菌生長(zhǎng)的碳源物質(zhì)，雖然有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，卻存在著一些問題，如菠蘿皮和橙子皮，它們天然的黃色色澤較難去除，蘋果氧化后產(chǎn)生的褐變等都可能影響發(fā)酵肉制品的感官品質(zhì)。因此，有必要進(jìn)一步研究并優(yōu)化這些食品級(jí)碳源原料的處理制備方法，使它們即有利于發(fā)酵肉用乳酸菌的培養(yǎng)增殖，又不影響發(fā)酵肉制品的產(chǎn)品品質(zhì)，從而最大限度的發(fā)揮出其作用。