不同混合發(fā)酵方式對發(fā)酵豆乳貯藏品質的影響

宗麗娜，錢易，魯茂林，王文瓊，陳大衛(wèi)，顧瑞霞

（揚州大學江蘇省乳品生物技術與安全控制重點實驗室，江蘇揚州 225127）

0 引言

食品發(fā)酵已成為提高生物利用度、改善理化和感官特性以及提供健康益處的有效方法[1]。但豆乳經(jīng)發(fā)酵后，會產(chǎn)生令人不快的豆腥味，降低了消費者的接受度。目前，發(fā)酵豆乳相關研究僅以單獨發(fā)酵豆乳或發(fā)酵豆乳和牛乳混合物為研究對象，大多以發(fā)酵豆乳抗氧化能力、異黃酮苷元、酶活性等為主要研究內容[2-3]，有研究介紹了發(fā)酵豆乳貯藏期間后酸化、穩(wěn)定性下降等問題，并通過添加益生元、篩選后酸化弱、產(chǎn)黏好的菌株及多菌株組合的方法來提高發(fā)酵豆乳貯藏期的品質[4]，MIN-LANG H 等[5]研究通過輔助添加橙皮纖維和銀耳發(fā)酵粉益生元改善發(fā)酵豆乳貯藏期的后酸化及穩(wěn)定性問題。研究顯示通過不同微生物進行組合來提高發(fā)酵豆乳品質[6-7]，不同微生物種類直接影響發(fā)酵豆乳的代謝產(chǎn)物，如有機酸、肽和香氣成分等，進而影響發(fā)酵豆乳的感官特性、理化特性和功能特性，多菌株組合可減少貯藏期pH 的下降、脫水收縮，提高發(fā)酵豆乳的抗氧化能力和產(chǎn)生更多的香氣成分[7-9]。但少有研究通過不同混合發(fā)酵方式來探究發(fā)酵豆乳產(chǎn)品貯藏期的品質。

研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵乳在貯藏中后期14～28 d 質構下降[10]、持水力降低[11]。持水力、質構與發(fā)酵乳的品質密切相關[12]，理想的發(fā)酵乳在貯藏期內應具有良好質地及感官品質，不應出現(xiàn)乳清析出的現(xiàn)象，改善發(fā)酵乳的流變特性，提高其儲存模量和損失模量的比值可減少發(fā)酵乳乳清析出及脫水收縮問題[13]。本研究采用3種不同混合發(fā)酵方式制備發(fā)酵混合豆乳，通過對其貯藏期的酸度、pH、活菌數(shù)、黏度、持水力、質構、流變特性及感官評分衡量不同混合發(fā)酵方式對產(chǎn)品貯藏期品質的影響。以確保發(fā)酵豆乳產(chǎn)品在貯藏期具有良好的品質。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂乳，揚州大學康源乳業(yè)有限公司；大豆、蔗糖、小蘇打，市售；商業(yè)發(fā)酵劑，江蘇省乳品生物技術與安全控制重點實驗室；氫氧化鈉，國藥集團化學試劑有限公司；MRS 肉湯、M17 肉湯，海博生物。

1.2 儀器與設備

PL2002 電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；pHB -3B 精密型pH 計，上海雷磁儀器廠；H-1650 離心機，長沙湘儀離心機儀器有限公司；SWCJ-1F 超凈工作臺，蘇州凈化設備有限公司；GYB60-08 超高壓均質機，上海東華高壓均質機廠；JF-SX-500 高壓蒸汽滅菌鍋，日本TOMY 公司；SPX-150FS-Ⅱ生化培養(yǎng)箱，上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司；Malvern Kinexus Pro 旋轉流變儀，英國馬爾文儀器有限公司。

1.3 混合發(fā)酵豆乳的制備工藝流程

大豆經(jīng)清洗后，用0.3%NaHCO3水溶液浸泡16 h（干豆∶水=1∶3）、洗滌2～3 次，沸水滅酶8 min，按一定比例制備豆乳，20 MPa 均質，經(jīng)95～100 ℃熱處理10 min，冷卻備用。

11.5%全脂乳中添加蔗糖，混合均勻，20 MPa 均質，經(jīng)過95 ℃，5 min 熱處理，冷卻至42 ℃，接種2%乳酸菌發(fā)酵劑，42 ℃培養(yǎng)。

樣品1：牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵；樣品2：單獨發(fā)酵牛乳，再與豆乳按1.5∶1 比例混合（將豆乳緩慢添加至發(fā)酵牛乳中，3 kg 物料500 r/min 攪拌1 min）；樣品3：單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合（將豆乳緩慢添加至發(fā)酵牛乳中，3 kg 物料500 r/min 攪拌1 min）。

1.4 測定方法

1.4.1 酸度和pH 值測定

酸度測定參照GB5009.239—2016 中酸度的測定方法酚酞指示劑方法測定。pH 的測定采用精密型pH計進行測定。

1.4.2 活菌數(shù)測定

采用平板計數(shù)法測定樣品中微生物的數(shù)量，其中，嗜熱鏈球菌采用M17 培養(yǎng)基培養(yǎng)，保加利亞乳桿菌采用MRS 培養(yǎng)基培養(yǎng)?；罹鷶?shù)參照GB4789.2—2016 的方法測定。

1.4.3 質構測定

采用質構儀測定發(fā)酵混合豆乳質構。測定參考文獻[14]的方法，對發(fā)酵混合豆乳的內聚性和咀嚼性指數(shù)進行測定。

1.4.4 持水力測定

持水力測定參考文獻[12]的方法，稍作修改。稱取空離心管質量m0，取8 mL 發(fā)酵乳樣品于10 mL 離心管中，記錄質量為m1，4 000 r/min 條件下離心10 min，棄去上清液，記錄質量m2。

式中：W 為部分發(fā)酵混合豆乳持水力（%）；m0為空離心管質量（g）；m1為部分發(fā)酵混合豆乳和離心管總重量（g）；m2為離心去上清后樣品和離心管的重量（g）。

1.4.5 黏度測定

黏度測定參考文獻[4]的方法，稍作修改。選用4號轉子，轉速為30 r/min。

1.4.6 流變特性流變特性參考文獻[15]的方法，對發(fā)酵混合豆乳的表觀黏度和剪切應力進行測定。

1.4.7 感官評分

感官評分標準參照參考文獻[16]，稍作修改。感官評定小組由乳品實驗室10 名研究生組成，該小組研究生均經(jīng)過發(fā)酵乳和發(fā)酵豆乳的感官培訓，評定小組成員從產(chǎn)品色澤、滋味、氣味和組織狀態(tài)進行評分。評分標準如表1。

表1 發(fā)酵混合豆乳感官評分標準

1.5 統(tǒng)計分析

使用Origin 2021 軟件進行繪圖，使用Statistix 8對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，所有數(shù)據(jù)均表示為平均值±標準差。

2 結果與討論

2.1 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期酸度和pH 變化

發(fā)酵混合豆乳貯藏期間酸度和pH 的變化如圖1所示，在0～30 d 貯藏期間，產(chǎn)品的酸度逐漸增加，pH逐漸降低，這是由于產(chǎn)品后酸化所致，菌株能夠利用發(fā)酵混合豆乳中殘留的糖類，使其繼續(xù)產(chǎn)酸[17]。在4 ℃貯藏期間，牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵方法制備的樣品1 酸度顯著增加（P＜0.5），從72.15 °T增加到90.60 °T；pH 顯著降低（P＜0.5），從4.38 降低至4.01，在該條件下制備的樣品1 后酸化程度較大。單獨發(fā)酵牛乳，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方法制備的樣品2 和單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方法制備的樣品3 后酸化程度顯著低于樣品1（P＜0.5），此2 種條件下樣品的酸度在貯藏期內后酸化程度較弱，貯藏30 d 時，樣品2 和樣品3 的酸度增加量小于4.50 °T，是由于單獨發(fā)酵牛乳，發(fā)酵牛乳需要達到110 °T 才能滿足混合后終產(chǎn)品酸度，乳酸菌在發(fā)酵乳中已經(jīng)處于穩(wěn)定期，混合豆乳后，乳酸菌生長變化程度較小，因此對終產(chǎn)品后酸化程度影響較小。

圖1 發(fā)酵混合豆乳在貯藏期酸度和pH 的變化

2.2 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期活菌數(shù)變化

微生物菌株對酸性環(huán)境和可用底物的耐受性是乳制品中益生菌微生物存活的重要參數(shù)[18]，發(fā)酵混合豆乳樣品的細菌計數(shù)以每毫升樣品中菌落形成單位（log cfu/mL）的十進制對數(shù)表示，不同混合發(fā)酵方式對嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種在貯藏期內變化情況如圖2 所示。

圖2 發(fā)酵混合豆乳在貯藏期活菌數(shù)的變化

嗜熱鏈球菌在貯藏期間的變化如圖2（a）所示。貯藏期間，3 種混合方式制備的樣品中嗜熱鏈球菌數(shù)量呈先增長后下降的趨勢，在同一貯藏時間，牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵條件下的樣品1 的嗜熱鏈球菌數(shù)量顯著高于單獨發(fā)酵牛乳，再與豆乳按1.5∶1 比例混合條件下的樣品2 和單獨發(fā)酵牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵條件下的樣品3（P＜0.5）。說明牛乳與豆乳混合后作為發(fā)酵基質，更有利于嗜熱鏈球菌的生長。貯藏30 d 時，嗜熱鏈球菌數(shù)量≥7.55 log cfu/mL。

德氏乳桿菌保加利亞亞種在貯藏期間的變化如圖2(b)所示。貯藏期間，牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵條件下的樣品1 的保加利亞乳桿菌數(shù)量呈先增長后降低的趨勢，單獨發(fā)酵牛乳，再與豆乳按1.5∶1 比例混合條件下的樣品2 和單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合條件下的樣品3 的保加利亞乳桿菌一直呈下降趨勢。貯藏后期，3 個樣品的活菌數(shù)量均減少，是由于混合發(fā)酵豆乳中可利用的碳水化合物逐漸減少，乳酸菌因缺乏營養(yǎng)物質而衰亡[19-20]。在0～7 d 期間，樣品2 和樣品3 的保加利亞乳桿菌數(shù)量高于樣品1。貯藏30 d 時，保加利亞乳桿菌數(shù)量≥7.08 log cfu/mL。

2.3 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期黏度和持水力變化

黏度影響發(fā)酵乳的組織狀態(tài)和口感，持水力的高低體現(xiàn)了發(fā)酵乳體系對水的截留能力，對發(fā)酵乳的品質有較大影響，提高發(fā)酵乳的持水力，會降低乳清析出率，使產(chǎn)品體系更穩(wěn)定[21-22]。發(fā)酵混合豆乳在貯藏期間的黏度和持水力變化如圖3 所示，牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵方法制備的樣品1 的黏度和持水力顯著高于單獨發(fā)酵牛乳，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方法制備的樣品2 和單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方法制備的樣品3（P＜0.5），說明牛乳與豆乳混合后作為發(fā)酵基質，產(chǎn)品的穩(wěn)定性更好。貯藏期內，樣品1 的黏度和持水力呈下降趨勢，可能是由于該樣品的后酸化程度較大，使產(chǎn)品組織狀態(tài)下降，有少量乳清析出；樣品2 和樣品3 的黏度和持水力呈先上升后下降的趨勢，貯藏1 d 至7 d 期間，樣品2 和樣品3 的黏度和持水力增加，可能是在這期間，發(fā)酵乳與豆乳混合后動植物蛋白之間形成穩(wěn)定體系，提高了樣品的黏度和持水力；15 d 后呈顯著下降趨勢，可能與交替磷酸鈣的溶解速度和程度有關[11]。

圖3 發(fā)酵混合豆乳在貯藏期黏度和持水力的變化

2.4 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期質構特性

質構特性是衡量發(fā)酵乳品質的重要指標，主要包括硬度、咀嚼性、膠黏性和內聚性等評價指標[15]。不同混合發(fā)酵方式的豆乳在貯藏期質構特性如圖4 所示。在貯藏期間，不同混合發(fā)酵方式的豆乳樣品咀嚼性的變化如圖4（a）所示，3 個樣品的咀嚼性呈先上升后下降趨勢，由于樣品1 呈固態(tài)，樣品2 和3 呈半固態(tài)，因此，樣品1 的咀嚼性顯著高于樣品2 和樣品3（P＜0.5）。不同混合發(fā)酵方式的豆乳樣品硬度的變化如圖4（b）所示，3 種混合發(fā)酵方式下的樣品硬度變化趨勢與咀嚼性相同，與李寧寧[23]研究結果一致。不同混合發(fā)酵方式的豆乳樣品內聚性的變化如圖4（c）所示，貯藏期間，樣品2 和樣品3 的的內聚性無顯著性變化（P＜0.5），樣品1 的內聚性在0～15 d 呈下降趨勢，可能是由于樣品的蛋白質網(wǎng)絡中的離子變化[11]。不同混合發(fā)酵方式的豆乳樣品膠黏性的變化如圖4（d）所示，3 種混合發(fā)酵方式的樣品膠黏性呈先下降后平緩的趨勢，在整個貯藏期內，樣品1 的膠黏性顯著高于樣品2 和樣品3（P＜0.5）。

圖4 發(fā)酵混合豆乳貯藏期的質構特性

2.5 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期流變特性

不同混合發(fā)酵方式豆乳的表觀黏度和剪切應力在剪切速率為0.1～100 S-1范圍內變化的結果如圖5所示，發(fā)酵混合豆乳樣品隨剪切速率的增加呈現(xiàn)出剪切稀釋的現(xiàn)象，剪切稀釋是指發(fā)酵乳隨剪切速率的增加，表觀黏度降低[15]，豆乳樣品的剪切應力隨剪切速率的增加逐漸增大。不同混合發(fā)酵方式對產(chǎn)品流變特性影響不同。隨著貯藏時間的延長，樣品1 和樣品3 的表觀黏度逐漸降低，剪切應力逐漸減弱；樣品2 的表觀黏度和剪切應力呈先增加后下降的趨勢。

2.6 不同混合發(fā)酵方式的發(fā)酵豆乳貯藏期感官評分

不同混合發(fā)酵方式的豆乳貯藏期感官評分如圖6所示，隨著貯藏時間的延長，對發(fā)酵混合豆乳的感官評分有較大影響。在0～15 d 期間，樣品2 和樣品3 的感官評分無顯著性變化（P＜0.5），30 d 時，兩樣品的感官評分下降幅度較大，從圖6（b）和（c）可明顯觀察到，30 d 時樣品2 和樣品3 的組織狀態(tài)、滋味和氣味大幅下降，30 d 的貯藏時間，使產(chǎn)品的黏度、持水力和質構特性不同程度的降低，對產(chǎn)品感官影響較大。在整個貯藏期間，樣品1 的感官評分呈顯著下降趨勢（P＜0.5），牛乳與豆乳混合后再發(fā)酵方式下的樣品3 具有較強的后酸化能力，由于該發(fā)酵方式所制備的產(chǎn)品達到所需酸度70 °T 時，乳酸菌仍活力旺盛，貯藏過程中，乳酸菌繼續(xù)消耗糖類等營養(yǎng)物質代謝產(chǎn)酸，使產(chǎn)品酸度提高，隨著貯藏時間延長，酸度不斷增加，并伴有乳清析出，產(chǎn)品質地變差，使其黏度和持水力下降，感官評分也隨之降低。

圖6 發(fā)酵混合豆乳貯藏期感官評分

3 結論

采用3 種不同混合發(fā)酵方式制備發(fā)酵混合豆乳，分析其對發(fā)酵混合豆乳貯藏期品質的影響。結果發(fā)現(xiàn)，單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方式較牛乳與豆乳按1.5∶1 比例混合后再發(fā)酵方式，可以顯著降低發(fā)酵豆乳的后酸化能力，減少后酸化對產(chǎn)品組織狀態(tài)及感官評分產(chǎn)生的影響。在貯藏期間產(chǎn)品的持水力增加了5.57%，無乳清析出，顏色微黃，色澤明亮，口感爽滑，無顆粒感，無豆腥味，具有大豆發(fā)酵制品特有的香氣，具有良好的感官特性。3 種樣品流變特性差異顯著，單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合樣品，隨著剪切速率的增加，黏彈性顯著高于其他樣品；另外，質構結果顯示，硬度和膠黏特性顯著增加，賦予了產(chǎn)品較好的咀嚼性；牛乳和豆乳混合后發(fā)酵和牛乳發(fā)酵后再與豆乳混合方式不能顯著提高樣品的持水能力，有乳清析出。因此，牛乳發(fā)酵結束4 ℃后酸化24 h 再與豆乳混合后的產(chǎn)品的穩(wěn)定性好，即單獨發(fā)酵牛乳，4 ℃后酸化24 h 后，再與豆乳按1.5∶1 比例混合方式是保持發(fā)酵豆乳在貯藏期間具有較好穩(wěn)定性和感官品質的良好制備方法。