劉紅霞，烏云，高增麗，楊永龍，劉彥紅，曹文慧，孫濤，李洪亮，母智深

（內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特011500）

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的消費(fèi)水平得到大幅提高，對(duì)食物的口味和營養(yǎng)要求也越來越高。酸奶的口感、風(fēng)味、營養(yǎng)及健康功能越來越被消費(fèi)者追捧[1]。酸奶產(chǎn)量以年平均25%的速度增長，已經(jīng)成為我國第一大發(fā)酵乳制品，是最具盈利和發(fā)展?jié)摿Φ漠a(chǎn)業(yè)[2-3]。

近年來，褐色乳飲料因具有抑制腫瘤、抗氧化、抗衰老等多種生理功效及良好風(fēng)味而風(fēng)靡世界，生產(chǎn)量逐年攀升，越來越受消費(fèi)者青睞[4]。褐色乳飲料是以發(fā)生輕微褐變的發(fā)酵乳為基料，再經(jīng)稀釋、調(diào)配等工藝生產(chǎn)的呈淺褐色的乳酸菌飲料，以其特有的風(fēng)味和色澤吸引消費(fèi)者[5]。

國外相關(guān)的類似加工技術(shù)的產(chǎn)品有日本的養(yǎng)樂多，俄羅斯的格瓦斯，養(yǎng)樂多產(chǎn)品是采用牛奶中的蛋白質(zhì)和葡萄糖經(jīng)過美拉德反應(yīng)，接種乳酸菌發(fā)酵再調(diào)配的一種乳飲料[6-7]。格瓦斯則是面包屑接種酵母菌、乳酸菌發(fā)酵的一種生物飲品[8]。國內(nèi)褐色乳飲料主要有蒙牛優(yōu)益C和伊利的每益添等產(chǎn)品，產(chǎn)品的加工過程與日本的養(yǎng)樂多產(chǎn)品相似，也取得了良好的銷售成績。

目前，市場(chǎng)上的褐色發(fā)酵乳飲料，發(fā)酵劑基本選擇干酪乳桿菌、副干酪乳桿菌為基礎(chǔ)發(fā)酵菌種，發(fā)酵的時(shí)間基本在72 h以上。為提高褐色發(fā)酵乳飲料生產(chǎn)效率，在基本不影響傳統(tǒng)發(fā)酵風(fēng)味的前提下縮短發(fā)酵時(shí)間，需要進(jìn)行菌株的篩選和復(fù)配，發(fā)酵時(shí)間控制在40 h～50 h 范圍內(nèi)，發(fā)酵奶酸度達(dá)到 230 °T～280 °T，pH值達(dá)到3.20～3.65。提高褐色乳飲料發(fā)酵速率，對(duì)于生產(chǎn)效率和降低能耗具有較好的理論及實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 材料

L.h1、L.h2和L.h3為瑞士乳桿菌，Lb46為乳酸乳球菌乳脂亞種，以上菌種均從新疆樣品中自行分離并經(jīng)過生理生化及分子生物學(xué)鑒定，副干酪乳桿菌Lpc-37：杜邦公司提供，菌株發(fā)酵特征見表1。

表1 菌株發(fā)酵特性Table 1 The bacterial fermentation characteristic

脫脂乳粉、葡萄糖和白砂糖蒙牛公司研發(fā)中心提供。發(fā)酵基料：10%脫脂乳+3%葡萄糖+5%白砂糖。

1.2 儀器與設(shè)備

AMS-Alliance乳品發(fā)酵監(jiān)控儀：法國愛利安斯儀器公司；IKA EUROSTAR高速分散機(jī)：德國IKA；HITACHI CT6E離心機(jī)：日本日立；梅特勒MS603電子天平：瑞士梅特勒；均質(zhì)機(jī)APV-1000：德國APV；LRH-250A生化培養(yǎng)箱：泰宏醫(yī)療器械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵試驗(yàn)

1）檢測(cè)4株輔助發(fā)酵菌株的發(fā)酵特性，取適量乳基，巴氏殺菌（90℃～95℃，5 min～10 min），冷卻至43℃。依據(jù)試驗(yàn)方案設(shè)置的接種量，靜置于43℃發(fā)酵。發(fā)酵過程中監(jiān)測(cè)乳體系pH值變化情況，pH值接近4.5時(shí)即可停止發(fā)酵，取出，冷卻于4℃條件下后酸化12 h～24 h后，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定，并進(jìn)行感官品評(píng)。

2）依據(jù)單菌株發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)復(fù)配方案。

1.3.2 檢測(cè)方法

1）發(fā)酵曲線：借助Cinac酸度監(jiān)控儀檢測(cè)發(fā)酵樣品的pH值隨發(fā)酵時(shí)間的變化曲線。

2）感官品評(píng)：挑選25名發(fā)酵奶質(zhì)檢人員（經(jīng)常性進(jìn)行酸奶感官評(píng)定培訓(xùn)）對(duì)樣品進(jìn)行品評(píng)[9]。發(fā)酵乳冷卻至4℃～8℃過夜，觀察和品嘗發(fā)酵樣品，記錄酸奶狀態(tài)。

3）酸奶酸度的滴定方法：取10 g酸奶放入250 mL三角瓶中，加入20 mL蒸餾水，再加入2滴～3滴0.5%的酚酞酒精溶液，小心搖勻，用濃度為0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色，在30 s內(nèi)不消失為宜。消耗濃度為0.1 mol/L氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)乘以 10，即為酸度°T。

4）發(fā)酵乳持水力測(cè)定[7]：準(zhǔn)確稱取發(fā)酵乳樣品10 g置于離心管中，4 000 r/min離心10 min，稱重發(fā)酵乳上清（乳清），質(zhì)量記為 n，g。持水力/%=（m-n）/m×100，其中m為發(fā)酵乳樣品質(zhì)量，g[10-11]。試驗(yàn)結(jié)果取3次重復(fù)測(cè)定的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單菌株發(fā)酵酸奶的pH值變化情況和感官結(jié)果

2.1.1 單菌株發(fā)酵酸奶的pH值變化情況

4株輔助菌株單獨(dú)發(fā)酵的添加量及其發(fā)酵酸奶24 h pH值見表2，單菌株發(fā)酵酸奶pH值隨發(fā)酵時(shí)間的變化曲線如圖1所示。

表2 菌株添加量及其發(fā)酵酸奶24小時(shí)pH值Table 2 The strain content and the pH value of the fermented yogurt for 24 hours

由圖1可以看出，發(fā)酵乳的pH值呈現(xiàn)出平臺(tái)（延滯期）-迅速下降（對(duì)數(shù)生長期）-緩慢下降（穩(wěn)定期）的變化趨勢(shì)。對(duì)比方案1和方案2，菌種添加量會(huì)影響發(fā)酵速度，發(fā)酵乳的pH值變化在延滯期和對(duì)數(shù)生長期出現(xiàn)較明顯的區(qū)別，增加瑞士乳桿菌L.h1的菌種添加量，可縮短延滯期，提高發(fā)酵速率，但隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，終點(diǎn)pH值相差不大，所以從成本節(jié)約的角度考慮，應(yīng)該選擇瑞士乳桿菌L.h1較低的添加濃度。

圖1 單菌株發(fā)酵酸奶pH值隨發(fā)酵時(shí)間的變化曲線Fig.1 The pH value of fermented yogurt with single strain changed with the fermentation time

單菌株的產(chǎn)酸速率各不相同，3支瑞士乳桿菌，只有L.h1發(fā)酵24 h可以把pH值降到3.60左右。3支瑞氏乳桿菌的添加量相同的情況下，L.h2的延滯期最短，發(fā)酵接近6 h后，pH值迅速下降，說明該階段菌體處于對(duì)數(shù)生長期，發(fā)酵接近16 h，pH值下降變緩，產(chǎn)酸速率降低，說明此時(shí)發(fā)酵已進(jìn)入平穩(wěn)階段（穩(wěn)定期）。持續(xù)發(fā)酵24 h，終點(diǎn)pH值達(dá)到3.75。

3支瑞士乳桿菌，菌株L.h1的延滯期最長，發(fā)酵約8 h以內(nèi)，L.h1的pH值下降最慢，發(fā)酵8 h以后，菌株L.h1發(fā)酵進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期，pH值迅速下降階段，發(fā)酵大約9 h左右，pH值下降速度趕超菌株L.h3，發(fā)酵接近13 h左右，菌株L.h1的pH值下降速度又趕超菌株L.h2，說明瑞氏乳桿菌L.h1在對(duì)數(shù)生長期產(chǎn)酸速度快，快速將發(fā)酵乳pH值降到最低。發(fā)酵24 h后，瑞氏乳桿菌L.h1、L.h2和L.h3發(fā)酵酸奶的pH值分別為3.60、3.75 和 3.70。

乳酸乳球菌Lb46發(fā)酵的延滯期較長，發(fā)酵大約9 h后進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期，pH值開始迅速下降，與3支瑞士乳桿菌相比，對(duì)數(shù)生長期pH值下降速度比較平緩，一直到發(fā)酵22 h，pH值下降明顯變緩，發(fā)酵進(jìn)入穩(wěn)定期，持續(xù)發(fā)酵24 h，終點(diǎn)pH值達(dá)到3.88。選擇乳酸乳球菌Lb46的目的是補(bǔ)充褐色酸奶快速發(fā)酵過程中損失的香味和酸奶質(zhì)構(gòu)，產(chǎn)酸速度不作為主要參考指標(biāo)。

2.1.2 單菌株發(fā)酵酸奶的感官結(jié)果

發(fā)酵酸奶品嘗結(jié)果見表3。

由表3可以看出，乳酸乳球菌Lb46產(chǎn)酸速度慢，但發(fā)酵奶的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)均比較理想，選擇乳酸乳球菌L46的目的就是改善發(fā)酵奶的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，這株菌滿足試驗(yàn)需求和目的。3支瑞士乳桿菌，同等濃度添加量發(fā)酵奶，酸奶質(zhì)構(gòu)和發(fā)酵風(fēng)味最好的是L.h2，其次為L.h1，L.h3的酸奶質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味均不理想，但是菌株L.h2產(chǎn)酸速度較慢，不能滿足產(chǎn)品菌種復(fù)配需求。所以選擇發(fā)酵速度最快的瑞士乳桿菌L.h1和產(chǎn)香菌株Lb46與基礎(chǔ)發(fā)酵菌株Lpc-37（副干酪乳桿菌）進(jìn)行復(fù)配試驗(yàn)，檢測(cè)發(fā)酵曲線、發(fā)酵奶的持水性和進(jìn)行感官品評(píng)，以期確定單株瑞士乳桿菌L.h1對(duì)產(chǎn)酸和單株乳酸乳球菌Lb46對(duì)產(chǎn)香的影響程度，同時(shí)摸索出3株菌復(fù)配的理想比例，開發(fā)出提高褐色發(fā)酵乳飲料發(fā)酵效率的發(fā)酵劑。

表3 發(fā)酵酸奶品嘗結(jié)果Table 3 Fermented yoghurt tasted results

2.2 不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的pH值變化情況和感官結(jié)果

優(yōu)選出的3株乳酸菌復(fù)配方案見表4，菌種復(fù)配比例依據(jù)活力單位cfu/mL計(jì)算。

表4 菌種復(fù)配方案Table 4 Strain compounded scheme

2.2.1 不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的pH值變化情況

不同復(fù)配方案發(fā)酵乳pH值隨發(fā)酵時(shí)間的變化曲線見圖2。

由復(fù)配方案和發(fā)酵曲線可以看出，方案1和方案3的區(qū)別在于觀察瑞士乳桿菌添加比例對(duì)發(fā)酵基料產(chǎn)酸速度的影響。在發(fā)酵40 h前，方案1的pH值下降速度明顯比方案3的速度慢，但隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，40 h后，2個(gè)方案的發(fā)酵乳pH值隨發(fā)酵發(fā)酵時(shí)間下降的曲線基本重合，說明瑞士乳桿菌L.h1添加比例會(huì)影響發(fā)酵基料前期的產(chǎn)酸速度，但是隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，發(fā)酵基料的pH值相近，發(fā)酵40 h后基本不影響發(fā)酵基料的終點(diǎn)pH值，綜合試驗(yàn)結(jié)果和成本優(yōu)化，選擇基礎(chǔ)發(fā)酵菌株Lpc-37和瑞士乳桿菌L.h1添加比例為100 ∶1。

圖2 不同復(fù)配方案發(fā)酵乳pH值隨發(fā)酵時(shí)間的變化曲線Fig.2 The pH value of fermented milk with different scheme changed with the fermentation time

方案4和方案5的試驗(yàn)?zāi)康氖菍?duì)比乳酸乳球菌Lb46菌株添加比例對(duì)發(fā)酵速度的影響，由發(fā)酵曲線可以看出，從發(fā)酵開始到結(jié)束，這兩條曲線基本是重合的，說明Lb46菌株添加比例對(duì)發(fā)酵乳pH值下降速度影響不大。由方案6的發(fā)酵曲線可以看出，基礎(chǔ)發(fā)酵菌和乳酸乳球菌Lb46單獨(dú)復(fù)配不能滿足本次褐色乳飲料發(fā)酵劑復(fù)配目的，發(fā)酵終點(diǎn)pH值較高。對(duì)比方案1和方案2的發(fā)酵曲線，發(fā)現(xiàn)乳酸乳球菌Lb46會(huì)影響發(fā)酵基料前期的產(chǎn)酸速度，縮短發(fā)酵延滯期，加快產(chǎn)酸速度，同時(shí)可以補(bǔ)充發(fā)酵乳風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)。

2.2.2 不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的持水力比較

不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的持水力見圖3。

圖3 不同復(fù)配方案發(fā)酵乳的持水力Fig.3 The water retention of fermented milk of different scheme

乳清的析出主要受到發(fā)酵乳中酪蛋白分子重排和膠質(zhì)鈣離子溶解速率的影響[12]，有研究表明，發(fā)酵乳中的一些大分子物質(zhì)，例如胞外多糖，由于其具有較強(qiáng)結(jié)合水分的能力，并能和乳蛋白相互結(jié)合形成較穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[13]，從而能夠有效地降低乳清的析出，提高發(fā)酵制品的感官品質(zhì)和穩(wěn)定性。利用重力和離心力是測(cè)定發(fā)酵乳持水性能的經(jīng)典手段[14-15]。本研究采用離心測(cè)定析水力的方法分析了發(fā)酵乳的持水能力，結(jié)果如圖3所示，可以看出，方案1、方案2和方案6制備的發(fā)酵乳經(jīng)離心后，持水力較高，說明乳清析出量較少，制成的發(fā)酵乳體系比較穩(wěn)定。與之相比，方案3、方案4和方案5發(fā)酵乳的持水力較低，說明發(fā)酵乳上清析出量較高，同時(shí)也說明瑞士乳桿菌L.h1添加比例太高，會(huì)加快產(chǎn)酸速度，正是因?yàn)榘l(fā)酵速度快從而影響發(fā)酵乳的質(zhì)構(gòu)，更容易析水，發(fā)酵奶體系相對(duì)不穩(wěn)定。由此可知，發(fā)酵劑菌株產(chǎn)酸的速率也會(huì)顯著影響乳清的析出，因此在復(fù)配發(fā)酵劑菌株時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮菌株對(duì)發(fā)酵奶體系穩(wěn)定性和發(fā)酵風(fēng)味的影響。

2.2.3 不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值、滴定酸度和感官評(píng)價(jià)結(jié)果

不同復(fù)配比例發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值、滴定酸度和感官評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

表5 不同復(fù)配方案發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值、酸度和感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 5 The pH value，acidity and sensory evaluation results of fermentation milk of different scheme

綜合終點(diǎn)pH值、滴定酸度和品評(píng)結(jié)果，首先排除方案6，因終點(diǎn)pH值和滴定酸度不能滿足本次復(fù)配褐色發(fā)酵乳飲料發(fā)酵劑的試驗(yàn)?zāi)康模瑫r(shí)發(fā)酵乳的風(fēng)味也比較差；其余方案發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值和滴定酸度均滿足試驗(yàn)需求，但是只有方案2發(fā)酵乳的發(fā)酵奶風(fēng)味最好，滿足試驗(yàn)需求，其余4個(gè)方案的發(fā)酵風(fēng)味均不太愉快，所以從感官品評(píng)試驗(yàn)結(jié)果選擇試驗(yàn)方案2的復(fù)配比例。

復(fù)配比例不同，對(duì)發(fā)酵的酸奶的產(chǎn)酸速率、酸奶持水力（質(zhì)構(gòu)或穩(wěn)定性）和發(fā)酵奶風(fēng)味的影響程度不同。乳酸乳球菌Lb46與基礎(chǔ)菌株Lpc-37單獨(dú)復(fù)配，發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值、滴定酸度和發(fā)酵風(fēng)味均不能滿足試驗(yàn)需求；瑞士乳桿菌L.h1和基礎(chǔ)菌株Lpc-37單獨(dú)復(fù)配，發(fā)酵乳的終點(diǎn)pH值和滴定酸度可以滿足復(fù)配發(fā)酵劑對(duì)產(chǎn)酸要求，但發(fā)酵乳的持水力和發(fā)酵風(fēng)味均不太理想；瑞士乳桿菌L.h1比例的增加，產(chǎn)酸速率明顯提高，酸奶的持水力和發(fā)酵風(fēng)味均下降，所以，瑞士乳桿菌L.h1的復(fù)配比例不宜太高。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本次復(fù)配發(fā)酵劑的目的，基礎(chǔ)發(fā)酵菌株基礎(chǔ)菌株Lpc-37，需適量搭配產(chǎn)酸能力較強(qiáng)的瑞氏乳桿菌L.h1和產(chǎn)香乳酸乳球菌Lb46。綜合評(píng)價(jià)復(fù)配方案，2號(hào)方案比較理想，所以選擇基礎(chǔ)菌株Lpc-37、瑞士乳桿菌L.h1和乳酸乳球菌Lb46的復(fù)配比例為 100∶1∶2。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，可以通過菌種篩選和不同菌種間的合理復(fù)配提高褐色發(fā)酵乳飲料的發(fā)酵速度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。

依據(jù)復(fù)配發(fā)酵劑試驗(yàn)?zāi)康?，結(jié)合不同菌種和菌株的發(fā)酵特性，合理選擇基礎(chǔ)發(fā)酵菌種副干酪乳桿菌Lpc-37，通過單菌株發(fā)酵實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出水解能力較強(qiáng)的瑞氏乳桿菌L.h1，用以提高基礎(chǔ)發(fā)酵菌株Lpc-37的發(fā)酵速度，選擇產(chǎn)香菌株乳酸乳球菌Lb46，用以補(bǔ)充和改善因快速發(fā)酵產(chǎn)酸損失的褐色發(fā)酵奶特有的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)。

依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提高褐色發(fā)酵乳的發(fā)酵速度，發(fā)酵時(shí)間控制在40 h～50 h，在不影響褐色發(fā)酵乳飲料特有的風(fēng)味和同時(shí)兼顧發(fā)酵奶的穩(wěn)定性的前提下，通過單菌株和復(fù)配菌株發(fā)酵試驗(yàn)，優(yōu)選出的發(fā)酵劑復(fù)配比例為：基礎(chǔ)菌株Lpc-37：瑞士乳桿菌L.h1：乳酸乳球菌Lb46為100∶1∶2。試驗(yàn)結(jié)果顯示篩選和復(fù)配方案均比較理想，基本達(dá)到本次復(fù)配發(fā)酵劑的目的。

4 展望

隨著消費(fèi)意識(shí)的逐步提高，酸奶等發(fā)酵制品的營養(yǎng)功效已被廣大消費(fèi)者所認(rèn)知。要生產(chǎn)出具有優(yōu)良品質(zhì)的發(fā)酵制品，不僅取決于產(chǎn)品的原料、加工工藝，更依賴于發(fā)酵劑本身的發(fā)酵特性。中國擁有年銷售額上百億的酸奶市場(chǎng)，但是酸奶發(fā)酵劑這一酸奶發(fā)酵的源頭卻掌握在西方國家的手里[16]。我國擁有豐富的乳酸菌資源，完全可以篩選和復(fù)配出更好的功能性生產(chǎn)菌株。通過借鑒國內(nèi)外已有的理論成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用國內(nèi)豐富的菌種資源，篩選和復(fù)配自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良酸奶發(fā)酵劑，為公司生產(chǎn)具有企業(yè)特點(diǎn)和個(gè)性化的發(fā)酵乳制品奠定基礎(chǔ)和提供技術(shù)儲(chǔ)備。

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