副干酪乳酪桿菌PC-01復(fù)配劑量對(duì)發(fā)酵乳產(chǎn)品特性的影響

張哲,于學(xué)健,李宏,姚粟*

1(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司,中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏管理中心,北京,100015)2(中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可中心,北京,100062)

根據(jù)國(guó)際乳品聯(lián)合會(huì)[1](International Dairy Federation,IDF)和GB 19302—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵乳》定義,發(fā)酵乳是指以乳或乳粉為原料,通過(guò)微生物作用后制成的pH值降低的產(chǎn)品。常用的發(fā)酵劑菌株有德氏乳桿菌保加利亞亞種(Lactobacillusdelbrueckiisubsp.bulgaricus)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus),同時(shí)可以使用其他我國(guó)衛(wèi)生與健康委員會(huì)批準(zhǔn)使用的菌株。

發(fā)酵乳作為一種傳統(tǒng)乳制品,在世界各地有著悠久的食用歷史。21世紀(jì)以來(lái),隨著人們生活水平的不斷提高以及對(duì)健康的重視,對(duì)食品的訴求也在不斷提升,發(fā)酵乳取得快速的發(fā)展和廣泛的普及。此外,隨著素食人群的不斷增長(zhǎng)和高蛋白飲食的普及,市場(chǎng)上發(fā)酵乳的需求也在不斷擴(kuò)大。同時(shí),乳糖不耐癥發(fā)病率的增加也是推動(dòng)發(fā)酵乳消費(fèi)的另一原因。發(fā)酵乳作為益生菌良好的載體,近些年來(lái)的研究和發(fā)展都非常迅速[2-4]。

酸奶是由德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌發(fā)酵產(chǎn)生,二者的相互作用構(gòu)成了酸奶的基本理化特性、質(zhì)構(gòu)特征及代謝產(chǎn)物的組成。益生菌的加入除了帶來(lái)其本身的功能特點(diǎn)外,還會(huì)與發(fā)酵劑共同發(fā)酵,改變產(chǎn)品特征。在以往的研究中發(fā)現(xiàn),瑞士乳桿菌(LactobacillushelveticusH9)對(duì)發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)的影響與其添加量有關(guān),在低添加量(5×106CFU/g)時(shí),發(fā)酵乳特征與僅添加商業(yè)發(fā)酵劑對(duì)照組最為相近。此外,L.helveticusH9的添加增加了發(fā)酵乳黏度,這可能是該菌株產(chǎn)胞外多糖所導(dǎo)致的[5]。LI等[6]的研究表明,植物乳桿菌對(duì)發(fā)酵乳理化及質(zhì)構(gòu)的影響與所添加的菌株相關(guān),添加植物乳桿菌的發(fā)酵乳相較于對(duì)照組可以在貯藏期間保持產(chǎn)品的硬度,增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。根據(jù)藥璐[7]的研究發(fā)現(xiàn),添加植物乳桿菌LP 23508可以顯著提高發(fā)酵乳在貯藏第21天時(shí)的硬度與稠度。

相較于發(fā)酵乳產(chǎn)品的健康功效,質(zhì)地和口感是決定消費(fèi)者喜愛(ài)程度的首要因素。一株益生菌是否適合復(fù)配于發(fā)酵乳中,需通過(guò)產(chǎn)品的多種特征進(jìn)行綜合判斷。副干酪乳酪桿菌PC-01分離自西藏拉薩地區(qū)自然發(fā)酵的酸牦牛乳中,此前的研究表明,該菌株消化液耐受性良好,同時(shí)可以促進(jìn)葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium,DSS)誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎的恢復(fù)[8]。此外,副干酪乳酪桿菌PC-01復(fù)配于發(fā)酵乳中可以提高產(chǎn)品的感官評(píng)分,特別是起始添加量為5×106CFU/g時(shí),發(fā)酵乳在貯藏期間滋味評(píng)分上始終顯著高于商業(yè)化菌劑對(duì)照組,并且顯著增加產(chǎn)品中特征風(fēng)味物質(zhì),如2,3-丁二酮和乙偶姻的含量[9]。本研究以不同劑量的副干酪乳酪桿菌PC-01與商業(yè)化發(fā)酵劑復(fù)配,探究不同添加量的菌株P(guān)C-01對(duì)發(fā)酵乳產(chǎn)品理化及質(zhì)構(gòu)特性帶來(lái)的影響,旨在確定該菌株在發(fā)酵乳中的最適添加劑量,為產(chǎn)品開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗(yàn)菌株

副干酪乳酪桿菌PC-01直投式菌粉,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)。商業(yè)發(fā)酵劑YF-L904包含德氏乳桿菌保加利亞亞種和嗜熱鏈球菌,科漢森(中國(guó))。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

純牛奶,內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)(集團(tuán))股份有限公司;白砂糖,廣西鳳糖生化股份有限公司;氯化鈉,廣東西隴化工廠;MRS肉湯培養(yǎng)基、萬(wàn)古霉素,北京陸橋技術(shù)股份有限公司;瓊脂,青島海博生物技術(shù)有限公司;氫氧化鈉(分析純),天津科茂化學(xué)試劑有限公司;酚酞,天津市化學(xué)試劑三廠。

1.1.3 儀器與設(shè)備

FE28型pH計(jì),梅特勒(上海)有限公司;恒溫水浴鍋、BHG-8082型恒溫培養(yǎng)箱,上海一恒科技有限公司;Brookfield DV-2T型黏度計(jì),美國(guó)Brookfield公司;Rheolaser Master微流變儀,法國(guó)Formulaction公司;TA-XT plus質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀、A/BE質(zhì)構(gòu)儀探頭,英國(guó)SMS公司;SW-CJ-2FD潔凈工作臺(tái),蘇州蘇凈集團(tuán);SRH60-70型高壓均質(zhì)機(jī),上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司;立式低速離心機(jī),德國(guó)Eppendorf公司;HG-50高壓滅菌鍋,日本HIRAYAMA公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 攪拌型發(fā)酵乳樣品的制備

將牛奶預(yù)熱到60 ℃,按照白砂糖6.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))、牛乳93.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))比例加入白砂糖;加熱到65 ℃,以1 000 r/min轉(zhuǎn)速,化料15 min;20 MPa下均質(zhì);90 ℃加熱10 min滅菌;冷卻至37 ℃后于無(wú)菌操作臺(tái)內(nèi)接種菌劑,樣品分組如表1所示。將接種后樣品置于42 ℃恒溫發(fā)酵直至pH值降到4.50達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn),置于冰水浴冷卻后無(wú)菌分裝于藍(lán)蓋瓶中;將達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)樣品置于4 ℃后熟24 h;將后熟樣品置于10 ℃貯藏28 d。發(fā)酵期間每2 h取1次樣品,貯藏期間每7 d取1次樣進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定。

表1 試驗(yàn)分組Table 1 Experiment grouping

1.2.2 發(fā)酵乳流變特性的測(cè)定

取各組接種后發(fā)酵乳樣品20 mL于Rheolaser Master微流變儀器專用玻璃管中,保證玻璃管壁清潔,以免造成誤差。將玻璃管置于儀器測(cè)定槽內(nèi),將儀器溫度設(shè)置為42 ℃,每60 s測(cè)定1次樣品直至發(fā)酵結(jié)束[10]。通過(guò)微流變儀器配套軟件直接得到微觀黏性因子(macroscopic viscosity index,MVI)、固液平衡值(solid liquid balance,SLB)、彈性因子(elastic index,EI)和流動(dòng)因子(fluidity index,FI)數(shù)據(jù)。

1.2.3 發(fā)酵乳pH及滴定酸度的測(cè)定

將發(fā)酵乳放置室溫后直接用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定,每個(gè)樣品測(cè)定3組平行。滴定酸度(titratable acidity,TA)測(cè)定發(fā)酵乳中總酸含量,吉爾涅爾度(°T)為100 mL發(fā)酵乳消耗0.1 mol/L NaOH溶液的體積(mL)。滴定酸度測(cè)定依據(jù)GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》,取10 g發(fā)酵乳于錐形瓶中,加入20 mL蒸餾水,搖勻后加入3滴0.5%的酚酞指示劑,使用經(jīng)過(guò)標(biāo)定的0.1 mol/L NaOH溶液進(jìn)行滴定,一邊滴加NaOH溶液一邊搖動(dòng)錐形瓶,當(dāng)樣品變?yōu)闇\粉紅色并保持30 s內(nèi)不褪色即為滴定終點(diǎn),每組樣品測(cè)定3組平行。

1.2.4 發(fā)酵乳持水性的測(cè)定

取空三角燒瓶并稱重,稱取發(fā)酵乳樣品20 g于放有濾紙的漏斗中置于三角燒瓶上,于室溫下放置2 h 后收集濾液并稱重,每組發(fā)酵乳樣品測(cè)定3個(gè)平行[11],計(jì)算如公式(1)所示:

(1)

1.2.5 發(fā)酵乳中活菌數(shù)的測(cè)定

發(fā)酵乳中活菌數(shù)測(cè)定依據(jù)GB 4789.18—2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳與乳制品檢驗(yàn)》,取發(fā)酵乳樣品15 g于加有玻璃珠的滅菌藍(lán)蓋瓶中,加入滅菌生理鹽水135 g,充分搖勻后梯度稀釋。采用平板傾注法計(jì)數(shù),吸取稀釋后不同梯度的菌液1 mL于平板中,加入含有10 mg/L萬(wàn)古霉素的MRS瓊脂培養(yǎng)基并搖勻,待培養(yǎng)基凝固后置于37 ℃培養(yǎng)箱厭氧培養(yǎng)72 h后計(jì)數(shù)。

1.2.6 發(fā)酵乳黏度的測(cè)定

將發(fā)酵乳放置室溫后,采用Brookfield DV-2T黏度儀進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定時(shí)選擇4#轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)速100 r/min,扭矩10%～100%,測(cè)定時(shí)間30 s,每組樣品于不同位置測(cè)定3次平行[12]。

1.2.7 發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)的測(cè)定

采用TA-XT plus質(zhì)構(gòu)測(cè)試儀,A/BE探頭,將恢復(fù)到室溫的樣品放入樣品杯中,通過(guò)5 kg稱重傳感器進(jìn)行單次壓縮循環(huán)試驗(yàn)來(lái)對(duì)發(fā)酵乳樣品的硬度、稠度、內(nèi)聚性和黏度指數(shù),測(cè)試中速1.0 mm/s, 測(cè)試后速1.5 mm/s,初始應(yīng)力2.0 g,壓縮程度20%,壓縮時(shí)間5 s,測(cè)試距離20 mm,每個(gè)樣品測(cè)定3次平行[12-13]。

1.2.8 數(shù)據(jù)分析

本文章中數(shù)據(jù)表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”,使用軟件SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析,采用t檢驗(yàn)。使用軟件Origin 2019繪制數(shù)據(jù)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵乳活菌數(shù)的變化

添加副干酪乳酪桿菌PC-01各組發(fā)酵乳在發(fā)酵過(guò)程及貯藏期間發(fā)酵乳中PC-01活菌數(shù)變化情況如圖1所示。在整個(gè)發(fā)酵及貯藏期間,各組樣品中PC-01活菌數(shù)持續(xù)上升。PC-01低、中、高劑量組在發(fā)酵開始時(shí)添加量分別為(6.27±0.022)、(6.74±0.027)、(7.008±0.004) lg CFU/mL。在貯藏第28天,低、中、高劑量組發(fā)酵乳中PC-01活菌數(shù)分別上升到(7.84±0.010)、(8.13±0.013)、(8.22±0.004) lg CFU/mL。各組發(fā)酵乳樣品在貯藏期間PC-01活菌數(shù)均上升了一個(gè)數(shù)量級(jí),且滿足國(guó)標(biāo)及相關(guān)法規(guī)要求,活菌數(shù)始終高于1×106CFU/g。結(jié)果表明,該菌株在發(fā)酵乳中有著良好的活力及耐酸性,能在pH值相對(duì)較低的環(huán)境下保持活菌數(shù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。這也與劉凱龍等[14]、苗壯壯等[15]對(duì)該菌株的研究相一致。本研究表明,菌株P(guān)C-01添加于發(fā)酵乳中,活菌數(shù)穩(wěn)定增長(zhǎng),可以充分保證其在產(chǎn)品中相關(guān)功效的發(fā)揮。

圖1 發(fā)酵及貯藏過(guò)程中PC-01活菌數(shù)的變化Fig.1 Viable counts of PC-01 during fermentation and storage

2.2 發(fā)酵乳酸度的變化

pH值和滴定酸度是評(píng)價(jià)發(fā)酵乳的重要指標(biāo),對(duì)于益生菌發(fā)酵乳來(lái)說(shuō),它們不僅影響產(chǎn)品的口感和質(zhì)量,對(duì)貯藏期間產(chǎn)品中益生菌的活菌數(shù)也有著重要影響。如圖2所示,發(fā)酵5.5 h時(shí),各組發(fā)酵乳pH值均下降到4.5以下,到達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)。到達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)時(shí),添加不同劑量副干酪乳酪桿菌PC-01的發(fā)酵乳與不添加PC-01發(fā)酵乳pH值及滴定酸度沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。在發(fā)酵乳貯藏期間,乳酸菌會(huì)繼續(xù)通過(guò)β-半乳糖甘酶分解發(fā)酵乳中乳糖產(chǎn)生乳酸,進(jìn)而造成產(chǎn)品后酸化。相關(guān)研究表明,當(dāng)發(fā)酵乳pH值保持在4.3～4.1時(shí),產(chǎn)品擁有較高的質(zhì)構(gòu)及感官品質(zhì);當(dāng)pH值下降到3.5左右時(shí)會(huì)導(dǎo)致乳清析出較多且產(chǎn)品口感過(guò)酸。因此,產(chǎn)品后酸程度是判定菌株是否適宜應(yīng)用于發(fā)酵乳中的重要指標(biāo)[16]。如圖2所示,各組發(fā)酵在貯藏期間pH值由4.3下降到4.0左右,變化不明顯,且組之間沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)。各組發(fā)酵乳到達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)時(shí)平均滴定酸度在82.5～83.5 °T,酸度適中。在10 ℃貯藏期間,發(fā)酵乳滴定酸度隨貯藏時(shí)間的增加逐漸上升,最終穩(wěn)定在120 °T左右,各組之間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。本研究表明,添加不同劑量PC-01對(duì)發(fā)酵乳到達(dá)發(fā)酵終點(diǎn)的時(shí)間以及發(fā)酵乳在貯藏期間的pH值及滴定酸度沒(méi)有顯著性影響,PC-01對(duì)發(fā)酵乳酸度變化起著非決定性作用,其添加不會(huì)增加產(chǎn)品的后酸化程度,這可能是由于該菌株利用糖類產(chǎn)生胞外多糖而非有機(jī)酸[17-18]。

圖2 發(fā)酵及貯藏過(guò)程中pH和滴定酸度的變化Fig.2 Changes of pH and TA during fermentation and storage

2.3 發(fā)酵期間發(fā)酵乳的微觀流變學(xué)特征

2.3.1 微觀黏性因子

MVI與黏性模量呈正比,反映的是樣品的微觀黏性特征,可以體現(xiàn)發(fā)酵乳黏度隨時(shí)間的變化情況[19]。如圖3所示,從發(fā)酵開始到2.5 h左右,酪蛋白還未形成交聯(lián)的網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu),各組樣品的黏度始終保持在一較低水平范圍波動(dòng)。在發(fā)酵2.5 h后,添加不同劑量PC-01的3組發(fā)酵乳的MVI值開始直線上升,這是由于隨著pH下降,酪蛋白膠束開始瓦解,酪蛋白重排開始形成凝膠結(jié)構(gòu)[20]。發(fā)酵劑對(duì)照組相較添加益生菌各組MVI值開始上升時(shí)間略晚,說(shuō)明添加PC-01可以加快凝膠結(jié)構(gòu)的形成速度。此后,各組發(fā)酵乳MVI值迅速上升至最大值,樣品進(jìn)入高黏階段,并在4 h左右進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),此后各組發(fā)酵乳MVI值之間無(wú)顯著性差異。根據(jù)MVI值結(jié)果可以得到,PC-01的添加可以加快產(chǎn)黏速度,但對(duì)最終產(chǎn)品的微觀黏性無(wú)顯著影響(P>0.05)。苗壯壯等[15]研究也得到相似的結(jié)果,益生菌的添加對(duì)發(fā)酵乳MVI值無(wú)顯著性影響。

圖3 發(fā)酵過(guò)程中黏性因子的變化Fig.3 Changes of MVI during fermentation

2.3.2 固液平衡值

SLB反映的是不同時(shí)間樣品中固體性質(zhì)和液體性質(zhì)的比率,固液平衡曲線斜率越小代表粒子的移動(dòng)速度越小,說(shuō)明此時(shí)產(chǎn)品更加接近固體狀態(tài)。當(dāng)0

圖4 發(fā)酵過(guò)程中固液平衡值的變化Fig.4 Changes of SLB during fermentation

2.3.3 彈性因子

EI與彈性模量成正比,可以直接反應(yīng)樣品彈性隨時(shí)間的變化情況。EI值越大說(shuō)明發(fā)酵乳的凝膠彈性越大,發(fā)酵乳樣品越穩(wěn)定[17]。發(fā)酵過(guò)程各組樣品彈性因子變化如圖5所示,發(fā)酵乳樣品的EI值在初始的前2.5 h內(nèi)保持穩(wěn)定。在2.5 h后,添加副干酪乳酪桿菌PC-01各組發(fā)酵乳EI值率先上升,到達(dá)凝膠點(diǎn)。發(fā)酵劑對(duì)照組出現(xiàn)拐點(diǎn)時(shí)間相較其他各組較晚。各組發(fā)酵乳EI值均在發(fā)酵4 h后到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài),說(shuō)明樣品形成穩(wěn)定的凝膠結(jié)構(gòu)。可以看出在發(fā)酵結(jié)束時(shí),隨著PC-01接種量的增多,樣品EI值下降越明顯,這說(shuō)明發(fā)酵乳在添加益生菌后,在一定程度上降低了樣品的彈性,且彈性下降程度與益生菌的接種量有關(guān),這也與苗壯壯等[15]的研究結(jié)果相一致。

圖5 發(fā)酵過(guò)程中彈性因子的變化Fig.5 Changes of EI during fermentation

2.3.4 流動(dòng)因子

FI反映的是粒子在乳液中運(yùn)動(dòng)速度的快慢,FI值越大代表此時(shí)樣品中微觀粒子運(yùn)動(dòng)速度越快,樣品的流動(dòng)性越強(qiáng)。如圖6所示,發(fā)酵開始的前2.5 h,各組樣品的FI值在高水平波動(dòng),說(shuō)明此時(shí)樣品仍處于液體狀態(tài),微觀粒子高速運(yùn)動(dòng)。在此階段,樣品的MVI值和SLB也處于波動(dòng)狀態(tài),因?yàn)槔业鞍走€未形成網(wǎng)狀的凝膠結(jié)構(gòu),樣品表現(xiàn)為高流動(dòng),低黏度和低彈性的不穩(wěn)定狀態(tài)[20]。2.5 h后,添加PC-01的各組發(fā)酵乳率先到達(dá)拐點(diǎn),FI值直線下降。之后對(duì)照組樣品也呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)。各組FI值均在4 h后進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài),在發(fā)酵結(jié)束時(shí)各組發(fā)酵乳FI值間無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

圖6 發(fā)酵過(guò)程中流動(dòng)因子的變化Fig.6 Changes of FI during fermentation

微流變的結(jié)果表明,4組發(fā)酵乳均在2.5 h左右開始凝乳,并在4 h后基本到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí),副干酪乳酪桿菌PC-01的添加會(huì)將凝乳時(shí)間點(diǎn)提前,但是在發(fā)酵結(jié)束時(shí)隨著PC-01添加量的增多樣品的凝膠強(qiáng)度與穩(wěn)定性有所下降,并且提高了發(fā)酵乳中液體性質(zhì)的比率,這與蔡淼等[21]的研究結(jié)果相一致。

2.4 發(fā)酵乳黏度的變化

黏度是反映發(fā)酵乳品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),適宜的黏度能給發(fā)酵乳帶來(lái)良好的組織狀態(tài)和感官品質(zhì)。各組發(fā)酵乳在貯藏期間黏度變化如圖7所示,整體上看,各組發(fā)酵乳在貯藏期間黏度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。其中,添加PC-01組發(fā)酵乳樣品起始黏度相較發(fā)酵劑對(duì)照組較低,且隨著副干酪乳酪桿菌PC-01添加量的增加,發(fā)酵乳的起始黏度降低,這一結(jié)果與微流變中彈性因子相一致。PC-01-L和PC-01-M兩組發(fā)酵乳在整個(gè)貯藏期間黏度相對(duì)穩(wěn)定,而PC-01-H組的發(fā)酵乳在前14 d黏度始終處于上升狀態(tài),在貯藏結(jié)束時(shí)黏度最高。發(fā)酵劑YF-L904對(duì)照組起始黏度較高,但在貯藏期間下降明顯,在貯藏14 d后黏度顯著低于其他各組(P<0.05)。添加中低劑量的副干酪乳酪桿菌PC-01可以保持發(fā)酵乳黏度的穩(wěn)定性,而添加高劑量PC-01則可以在貯藏后期顯著提高發(fā)酵乳的黏度。說(shuō)明益生菌PC-01對(duì)發(fā)酵乳黏度的影響情況與添加量有關(guān),并且相較于對(duì)照組,可以在貯藏期間使發(fā)酵乳處于一個(gè)更穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖7 貯藏過(guò)程中發(fā)酵乳黏度的變化Fig.7 Viscosity of fermentation milk during storage

2.5 發(fā)酵乳持水性的變化

發(fā)酵乳的持水性與產(chǎn)品的組織狀態(tài)和穩(wěn)定性都密切相關(guān),持水性強(qiáng)說(shuō)明發(fā)酵乳組織狀態(tài)良好,凝膠結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,乳清析出較少。隨著貯藏期間發(fā)酵乳pH值的降低,會(huì)導(dǎo)致乳清析出,造成持水力下降。如圖8 所示,4組樣品在10 ℃貯藏期間,持水性都保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)波動(dòng),無(wú)明顯下降,這一結(jié)果也與各組發(fā)酵乳在貯藏期間pH值的變化情況相一致。隨著貯藏時(shí)間的增長(zhǎng),各組發(fā)酵乳持水性之間差異減小,在第28天,各組發(fā)酵乳持水性之間無(wú)顯著性差異。

圖8 貯藏過(guò)程中發(fā)酵乳持水力的變化Fig.8 Water capacity of fermented milk during storage注:不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

2.6 發(fā)酵乳持水性的變化

發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)特征包含硬度,稠度,內(nèi)聚性和黏度指數(shù)。硬度是指壓縮過(guò)程中的最大受力點(diǎn),即在壓縮至20 mm時(shí)測(cè)量。硬度是決定酸奶質(zhì)量的關(guān)鍵性指標(biāo),根據(jù)研究表明,發(fā)酵乳的硬度與選用的發(fā)酵劑以及牛奶中的干物質(zhì)含量、蛋白質(zhì)組成和含量都高度相關(guān)。稠度是指向下壓縮至最大受力點(diǎn)時(shí)的正面積,稠度越高代表樣品的黏度越大。稠度與原奶中蛋白質(zhì)的含量有關(guān),蛋白質(zhì)含量越高,發(fā)酵乳往往稠度更高更穩(wěn)定。內(nèi)聚性是指探頭向上返回時(shí)負(fù)向力的最大值,內(nèi)聚性是膠體結(jié)構(gòu)結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志,它反映了酸奶結(jié)構(gòu)的完整性,與內(nèi)部的凝膠強(qiáng)度正相關(guān)。黏度指數(shù)是指探頭向上返回時(shí)圖中負(fù)值區(qū)域的面積,利用產(chǎn)胞外多糖的菌株做發(fā)酵劑往往可以提高發(fā)酵乳的黏度指數(shù)[17,22-23]。

發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)受到多種因素的影響,除了牛乳中蛋白質(zhì)和脂肪的含量外,還受到發(fā)酵劑的種類及添加量,發(fā)酵條件和貯藏時(shí)間等多種因素影響。如表2～表5所示,在5.5 h時(shí)各組發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)指標(biāo)與彈性因子和黏度相一致,隨著PC-01添加量的增加而下降。在貯藏期間,添加中、低劑量PC-01兩組發(fā)酵乳與對(duì)照組質(zhì)構(gòu)變化趨勢(shì)相一致,這3組發(fā)酵乳的硬度、稠度、內(nèi)聚性和黏度指數(shù)在前14 d呈現(xiàn)上升趨勢(shì),在14 d后大幅度下降,且在貯藏14 d后3組之間無(wú)顯著性差異,這也與潘瀟[13]的研究結(jié)果相一致。而PC-01-H組與其他3組之間質(zhì)構(gòu)差異較大,PC-01-H組發(fā)酵乳在貯藏開始時(shí)各項(xiàng)質(zhì)構(gòu)指標(biāo)顯著低于其他各組,但在貯藏期間各質(zhì)構(gòu)指標(biāo)變化幅度較小,保持在一個(gè)相對(duì)較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

表2 貯藏期間發(fā)酵乳硬度的變化Table 2 Firmness of fermented milk during storage

表3 貯藏期間發(fā)酵乳稠度的變化Table 3 Consistency of fermented milk during storage

表5 貯藏期間發(fā)酵乳黏度指數(shù)的變化Table 5 Viscosity index of fermented milk during storage

為了更好的了解PC-01的添加及貯藏時(shí)間對(duì)發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)的綜合影響,分別按樣品分組和按時(shí)間分組對(duì)質(zhì)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步分析。

如圖9所示,通過(guò)對(duì)商業(yè)化發(fā)酵劑直接發(fā)酵和添加PC-01發(fā)酵乳做主成分分析及聚類分析可以得到,4組發(fā)酵乳中,添加中、低劑量益生菌PC-01組發(fā)酵乳在質(zhì)構(gòu)上更為相近,PC-01-H組發(fā)酵乳在質(zhì)構(gòu)上與其他3組存在顯著性差異。結(jié)果表明副干酪乳酪桿菌的添加會(huì)對(duì)發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)產(chǎn)生影響,且其對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響程度與添加量有關(guān)。

a-主成分分析;b-聚類分析圖9 根據(jù)分組對(duì)發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)進(jìn)行主成分分析和聚類分析Fig.9 PCA analysis and clustering analysis of fermented milk texture based on group

將發(fā)酵乳樣品按照發(fā)酵及貯藏時(shí)間分組,對(duì)4組發(fā)酵乳進(jìn)行主成分分析及聚類分析。如圖10所示,在質(zhì)構(gòu)方面,后熟后(1 d)的樣品與貯藏7 d的樣品質(zhì)構(gòu)更為相似;貯藏21 d和貯藏28 d樣品相似。且前14 d的樣品整體上更為相近,與貯藏21、28 d樣品之間存在顯著性差異。由此可見(jiàn),貯藏時(shí)間對(duì)發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)有著顯著影響。

a-主成分分析;b-聚類分析圖10 根據(jù)時(shí)間對(duì)發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)進(jìn)行主成分分析和聚類分析Fig.10 PCA and clustering analysis of fermented milk texture based on storage time

3 結(jié)論與討論

副干酪乳酪桿菌因其多樣的益生特性而被越來(lái)越多應(yīng)用于功能性乳制品的制備中。當(dāng)益生菌作為共發(fā)酵菌株用于乳制品的開發(fā)時(shí),更重要的是考慮它們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、特性和消費(fèi)者喜愛(ài)度的影響。本試驗(yàn)以副干酪乳酪桿菌PC-01為共發(fā)酵菌株,在先前的研究中發(fā)現(xiàn),該菌株具有良好的消化液耐受性、單菌株發(fā)酵能力,同時(shí)在以5×106CFU/g的起始添加量與商業(yè)化發(fā)酵劑復(fù)配時(shí)擁有最優(yōu)的感官特性。本試驗(yàn)研究了不同起始添加量的PC-01與商業(yè)化發(fā)酵劑復(fù)配對(duì)發(fā)酵乳理化特性、微觀流變學(xué)特性和質(zhì)構(gòu)特性的影響。旨在更加綜合、全面比較不同添加劑量對(duì)發(fā)酵乳產(chǎn)品特性的影響,確定該菌株在發(fā)酵乳中的最適添加劑量。

試驗(yàn)結(jié)果表明,添加不同劑量副干酪乳酪桿菌PC-01不會(huì)對(duì)發(fā)酵及貯藏期間發(fā)酵乳的pH及滴定酸度帶來(lái)顯著性影響,不會(huì)加劇產(chǎn)品的后酸化,且PC-01活菌數(shù)保持持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)。在發(fā)酵過(guò)程中,相較于YF-L904對(duì)照組,添加不同劑量PC-01的發(fā)酵乳開始凝乳時(shí)間略有提前,且隨著PC-01的增加,發(fā)酵結(jié)束時(shí)產(chǎn)品的彈性因子呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在貯藏期間,副干酪乳酪桿菌PC-01的添加有助于維持產(chǎn)品的黏度,各組發(fā)酵乳持水力均在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)波動(dòng)。在質(zhì)構(gòu)方面,除PC-01-H組外其他3組在貯藏期間質(zhì)構(gòu)變化趨勢(shì)相一致,且在貯藏14 d后質(zhì)構(gòu)特性無(wú)顯著性差異。

綜上所述,副干酪乳酪桿菌PC-01在起始添加量為5×106CFU/g(PC-01-M)時(shí),不僅可以提高產(chǎn)品感官。同時(shí),能在不改變產(chǎn)品基本特征的情況下提高產(chǎn)品在貯藏期間的穩(wěn)定性,并保持活菌數(shù),適合復(fù)配于發(fā)酵乳中。