田 芬，粘靖祺，霍貴成*

(東北農(nóng)業(yè)大學 乳品科學教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030)

嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌發(fā)酵乳的流變特性研究

田 芬，粘靖祺，霍貴成*

(東北農(nóng)業(yè)大學 乳品科學教育部重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150030)

以兩株嗜酸乳桿菌(KLDS AD1、KLDS AD2)和3株雙歧桿菌(長雙歧桿菌KLDS 2.0001、嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0002和KLDS 2.0604)分別發(fā)酵的酸乳為研究對象，測定其pH值、滴定酸度、質(zhì)構(gòu)及流變學特性。pH值和滴定酸度測定結(jié)果表明嗜酸乳桿菌產(chǎn)酸能力強于雙歧桿菌。質(zhì)構(gòu)測定結(jié)果表明嗜酸乳桿菌發(fā)酵的酸奶質(zhì)地較為結(jié)實。5種酸乳的剪切力升速和降速曲線都能形成觸變環(huán)，觸變環(huán)的面積大小為KLDS 2.0604＞KLDS 2.0001＞KLDS AD2＞KLDS 2.0002＞KLDS AD1，即嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0604在剪切力破壞下其組織狀態(tài)的恢復(fù)力最差，很難恢復(fù)到起始狀態(tài)。表觀黏度曲線在下降時只有嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0002沒有出現(xiàn)突增現(xiàn)象，其彈性最差。綜合得出嗜酸乳桿菌KLDS AD2發(fā)酵乳的組織狀態(tài)、黏彈性最好。

嗜酸乳桿菌；雙歧桿菌；觸變環(huán)；質(zhì)構(gòu)分析；流變特性

嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌都是人體腸道的益生菌群，對人體有很好的保健功能，如利于人體健康、有酸和膽汁耐性、黏附人體上皮細胞、定殖腸道產(chǎn)生細菌素[1]。為了增加這些益生菌的人體攝入，越來越多的研究將它們作為發(fā)酵劑發(fā)酵產(chǎn)生生物活性酸奶。本實驗以嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌發(fā)酵乳為對象，研究其質(zhì)構(gòu)特性和流變學特性。

酸乳是一種復(fù)雜的流體，其流變性是指酸乳的流動和變形隨時間、力的變化而表現(xiàn)出的性質(zhì)，酸乳的流變性通常用來描述和衡量產(chǎn)品的質(zhì)地，包括凝膠的黏度、硬度等[2]。理想的酸乳是以半固體狀態(tài)存在，質(zhì)地均勻，具有一定強度，但這種固體狀態(tài)及強度在機械運動下極易被破壞。研究酸乳的流變學特性是從靜態(tài)分析酸乳凝膠的流變特性[3]，測定酸乳的流變性對控制產(chǎn)品的質(zhì)量、鑒定成品的優(yōu)劣，以及改善工藝及設(shè)備有著重要意義。

1 材料與方法

1.1 菌種、培養(yǎng)基與儀器

嗜酸乳桿菌KLDS AD1、嗜酸乳桿菌KLDS AD2、長雙歧桿菌KLDS 2.0001、嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0002和KLDS 2.0604由東北農(nóng)業(yè)大學教育部乳品重點實驗室菌種庫提供。

TPY培養(yǎng)基 北京陸橋技術(shù)有限責任公司；優(yōu)化的MRS培養(yǎng)基(胰蛋白胨10g、蛋白胨5g、牛肉膏5g、酵母粉5g、葡萄糖20g、Tween-80 1g、鹽溶液各10mL、蒸餾水1L，pH值(5.8～6.0)，121℃滅菌15min，其中鹽溶液配方：醋酸鈉50g/100mL、硫酸鎂5.8g/100mL、硫酸錳2.5g/100mL、檸檬酸氫二銨20g/100mL、磷酸氫二鉀20g/100mL；脫脂乳 德國Oldenburger公司。

Gemini 200流變儀 北京正通遠恒科技有限公司；TA-XT plus物性測試儀 北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司；Delta 320 pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 5種益生菌發(fā)酵乳的制備

用兩株嗜酸乳桿菌和3株雙歧桿菌分別發(fā)酵脫脂乳，用TPY培養(yǎng)基活化雙歧桿菌，嗜酸乳桿菌用MRS培養(yǎng)基活化。將活化好的菌種，以5%接種量接入15%脫脂乳中(110℃滅菌10min)，將接入雙歧桿菌的脫脂乳放入?yún)捬跸?7℃培養(yǎng)，接入嗜酸乳桿菌的脫脂乳放入37℃培養(yǎng)箱培養(yǎng)，培養(yǎng)至牛乳凝固，如此連續(xù)活化3代后再以5%接種量接入15%脫脂乳中發(fā)酵，至牛乳凝固，4℃冷藏24h得成品[4]，對這5株菌的發(fā)酵乳成品進行pH值、滴定酸度、質(zhì)構(gòu)以及流變學特性的測定。

1.2.2 滴定酸度測定

采用GB/T 5009.46—2003《乳與乳制品衛(wèi)生標準的分析方法》[5]，稱取5.00g已攪拌均勻的樣品，置于150mL錐形瓶中，加40mL新煮沸冷卻至40℃的水，混勻，然后加入5滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標準滴定溶液滴定至微紅色在0.5min內(nèi)不消失為終點。消耗的氫氧化鈉標準滴定溶液毫升數(shù)乘以20，即為酸度(°T)。

1.2.3 質(zhì)構(gòu)特性測定

利用物性測試儀，P/35探頭。測定條件：測試前速度：1.00mm/s；測試速度：1.00mm/s；測試后速度：10.00mm/s；測試距離：30mm；感應(yīng)力：Auto(Force)。由質(zhì)構(gòu)特性曲線圖得出表征質(zhì)構(gòu)狀況的評價參數(shù)：硬度、黏稠度、黏聚力和黏度指數(shù)。以穿透過程中的最大壓縮力表示硬度(g)，以撤退過程中的最大負力表示黏聚力(g)，以質(zhì)構(gòu)特性曲線中1→2區(qū)域之間的面積表示黏稠度(g·s)，以2→3區(qū)域之間的面積表示黏度指數(shù)(g·s)[6-7]。

1.2.4 剪切力和表觀黏度測定

恒溫(25℃)條件下，設(shè)定剪切速率為1～100s-1，測定剪切速率與剪切力和表觀黏度的變化曲線，剪切時間為3600s，每隔45s取值1次，每次測定都要重新更換樣品[8-9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種酸奶的pH值和滴定酸度

表1 5種酸乳pH值和滴定酸度測定結(jié)果Table 1 pH and titratable acidity of five fermented milk

表1顯示，嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳的pH值偏低于雙歧桿菌的，而滴定酸度高于雙歧桿菌的，因為嗜酸乳桿菌生長偏好酸性環(huán)境，產(chǎn)酸能力強；酸乳中嗜酸乳桿菌KLDS AD2的產(chǎn)酸能力強于KLDS AD1；嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0002產(chǎn)酸能力不及KLDS 2.0001和KLDS 2.0604。

2.2 5種酸奶的質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果

圖1 5種菌種的發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)圖Fig.1 Texture profile of Lb. acidophilus KLDS AD1, KLDS AD2 and B. longum KLDS 2.0001, B.infantis KLDS 2.0002, B.infantis KLDS 2.0604 fermented milk

比較圖1中5種發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)圖，以及表2的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳的硬度和黏聚力都明顯高于雙歧桿菌的；說明嗜酸乳桿菌發(fā)酵的酸奶質(zhì)地較為結(jié)實；比較黏稠度和黏度指數(shù)，其順序均為：KLDS AD2＞KLDS 2.0001＞KLDS 2.0604＞KLDS 2.0002＞KLDS AD1，表明嗜酸乳桿菌KLDS AD1的發(fā)酵乳最稀，黏度也最低。

表2 5種發(fā)酵乳質(zhì)構(gòu)特性指標測定結(jié)果Table 2 Texture profile analysis of five fermented milk samples

2.3 剪切速率與剪切力和表觀黏度之間的關(guān)系

圖2 KLDS AD1發(fā)酵乳剪切速率與剪切力(a)和表觀黏度(b)曲線圖Fig.2 Pattern of shearing force, shearing force (a) and apparent viscosity (b) of Lb. acidophilus KLDS AD1 fermented milk

圖2a顯示，升速剪切時隨剪切速率的增加，酸奶的剪切力逐漸升高；當剪切力達到最大值時，降速剪切，剪切力又隨著剪切速率的降低而減小。酸奶的升速和降速曲線并不重合，出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，形成觸變環(huán)，觸變環(huán)的面積是37.408Pa/s，符合觸變性流體特征[10-11]。觸變環(huán)是觸變性流體的典型特征。上下曲線包圍的面積為觸變性黏度，如果觸變環(huán)面積大，說明此體系經(jīng)外力作用后，其黏度變化大，外力撤出后，此體系需要很長時間才能恢復(fù)到未經(jīng)力作用的體系狀態(tài)，表明觸變性反應(yīng)物料經(jīng)長時間剪切后，再靜止是一個重新稠化的過程[2]。

圖2b顯示，酸乳的表觀黏度一開始就達到最大值，之后隨剪切速率的增加而降低。升速曲線中，當剪切速率增加到10s－1時，表觀黏度出現(xiàn)突增趨勢，在剪切速率為18s－1時出現(xiàn)一個突起，說明發(fā)酵乳的彈性較好，因為彈性好的酸乳表觀黏度有一個緩慢上升的過程[11]。而降速曲線變化趨勢平緩，出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。升速與降速曲線不重合，降速曲線出現(xiàn)滯后現(xiàn)象說明酸奶的結(jié)構(gòu)受到破壞后恢復(fù)不到起始的狀態(tài)[2,12]。

圖3 KLDS AD2發(fā)酵乳剪切速率與剪切力(a)和表觀黏度(b)曲線圖Fig3 Pattern of shearing rate, shearing force (a) and apparent viscosity (b) of Lb. acidophilus KLDS AD2 fermented milk

圖3a顯示，升速與降速曲線變化趨勢相似，降速曲線出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，形成觸變環(huán)面積為40.885Pa/s。圖3b顯示，降速與升速曲線都在剪切速率為10s－1時，表觀黏度突增，在15s－1時形成一個突起；說明該發(fā)酵乳的彈性較好，之后逐漸降低，兩條曲線后半部分基本完全重合。表觀黏度剛開始的最大值是轉(zhuǎn)子克服酸乳的最大應(yīng)力，使酸奶原始結(jié)構(gòu)開始破壞的臨界點，此時的剪切力也是酸乳凝膠的屈服應(yīng)力[12-13]，在較低的剪切速率條件下，酸奶具有較高的表觀黏度，隨著剪切速率的增加表觀黏度降低，也說明攪拌型酸乳具有剪切稀釋現(xiàn)象[14-15]。降速曲線滯后于升速曲線，表明表觀黏度恢復(fù)不到原來的黏度。

圖4a顯示，升速與降速曲線趨勢相似，形成觸變環(huán)面積為42.358Pa/s。圖4b顯示，升速和降速曲線都在剪切速率為8s－1時，表觀黏度突增，說明該酸奶彈性較好，之后都緩慢降低，趨勢接近于重合，表明隨著時間的遷移，升速和降速曲線的剪切稀釋現(xiàn)象相近。

圖5 KLDS 2.0002發(fā)酵乳剪切速率與剪切力(a)和表觀黏度(b)曲線圖Fig.5 Pattern of shearing rate, shearing force (a) and apparent viscosity (b) of B. infantis KLDS 2.0002 fermented milk

圖5a顯示，升速和降速曲線趨勢極其相似，幾乎完全重合，形成觸變環(huán)面積為39.854Pa/s。圖5b顯示，隨剪切速率增加，表觀黏度都形成下降趨勢，也沒出現(xiàn)表觀黏度突增趨勢，從10s－1的剪切速率開始，兩條曲線基本完全重合，即隨剪切速率增大，剪切稀釋一樣嚴重。

圖6 KLDS 2.0604發(fā)酵乳剪切速率與剪切力(a)和表觀黏度(b)曲線圖Fig.6 Pattern of shearing rate, shearing force (a) and apparent viscosity (b) of B. infantis KLDS 2.0604 fermented milk

圖6a顯示，升速和降速曲線趨勢一致，降速曲線出現(xiàn)滯后趨勢，并與升速曲線形成很明顯的觸變環(huán)，面積為43.765Pa/s。圖6b顯示，在8s－1時，兩者的表觀黏度都出現(xiàn)突增趨勢，表明該酸乳的彈性較好，之后緩慢降低，接著兩條曲線基本重合，兩條曲線升降時剪切稀釋隨時間延長一致化。

比較圖2～6的觸變環(huán)面積：KLDS 2.0604＞KLDS 2.0001＞ KLDS AD2＞KLDS 2.0002＞KLDS AD1；說明嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0604在剪切力破壞下其質(zhì)構(gòu)狀態(tài)恢復(fù)力最差，很難恢復(fù)到起始的組織狀態(tài)。

3 結(jié) 論

本實驗用兩株嗜酸乳桿菌和3株雙歧桿菌發(fā)酵脫脂乳，將凝乳置于4℃冷藏24h后，對5種成品進行pH值、滴定酸度、質(zhì)構(gòu)特性和流變學特性的測定，pH值和滴定酸度結(jié)果表明嗜酸乳桿菌產(chǎn)酸能力強于雙歧桿菌。

質(zhì)構(gòu)特性測定結(jié)果表明：嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳的硬度和黏聚力都明顯高于雙歧桿菌的；嗜酸乳桿菌發(fā)酵乳質(zhì)地較為結(jié)實；黏稠度和黏度指數(shù)數(shù)據(jù)比較：KLDS AD2＞KLDS 2.0001＞KLDS 2.0604＞KLDS 2.0002＞KLDS AD1，得出KLDS AD1發(fā)酵乳最稀，黏度最低。

流變學特性曲線顯示：嗜酸乳桿菌KLDS AD1和KLDS AD2，雙歧桿菌KLDS 2.0001和KLDS 2.0604發(fā)酵乳的表觀黏度有突增現(xiàn)象，說明發(fā)酵乳的彈性較好；嬰兒雙歧桿菌KLDS 2.0002發(fā)酵乳沒有出現(xiàn)突增點，彈性最差。綜合得出：嗜酸乳桿菌KLDS AD2發(fā)酵乳的組織狀態(tài)、黏彈性最好，以后將繼續(xù)加深對該菌株發(fā)酵乳的研究。

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Rheologic Properties ofLactobacillus acidophilusandBifidobacteriumFermented Milk

TIAN Fen，NIAN Jing-qi，HUO Gui-cheng*
(Key Laboratory of Dairy Science, Ministry of Education, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China)

In this paper, 5 yogurts fermented by 2Lactobacillus acidophilusand 3Bifidobacteriumwere used as the experimental subjects to explore their pH, titratable acidity, dynamic rheology and texture profile. The results indicated that the acidproducing capacity ofLactobacillus acidophilusfermented milk was stronger than that ofBifidobacteriumfermented milk. Texture profile analysis showed that texture ofLactobacillus acidophilusfermented milk was hard. All samples showed a strong thixotropic loop behavior in the rising and decline curve of shearing force, and the size of thixotropic loop was decreased according to the order ofB. infantisKLDS 2.0604,B. longumKLDS 2.0001,Lb.acidophilusKLDS AD2,B.infantisKLDS 2.0002 andLb.acidophilusKLDS AD1, which suggested that the recoverability ofB.infantis2.0604 fermented milk was the weakest under the condition with the damage of shearing force. A sudden increase in the pattern of apparent viscosity was not observed in KLDS 2.0002 fermented milk, which revealed the poor elasticity of KLDS 2.0002 fermented milk. All of these investigations showed that the texture and viscoelasticity of KLDS AD2 fermented milk should be the best.

Lactobacillus acidophilus；Bifidobacterium；thixotropic looptexture；profile analysis；rheological properties

TS252.54

A

1002-6630(2012)05-0155-05

2011-04-11

教育部“長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”項目(IRT0959)

田芬(1987—)，女，碩士研究生，研究方向為乳品科學與微生物。E-mail：neautf@163.com

*通信作者：霍貴成(1958—)，男，教授，博士后，研究方向為乳品安全與監(jiān)控。E-mail：gchuo58@126.com