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(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095)

西藏靈菇(Tibetan kefir)是一種產(chǎn)自西藏的開菲爾粒,呈乳白色,膠質(zhì)狀塊狀物,外形酷似小塊花椰菜[1-2],是一種天然形成的混菌發(fā)酵系統(tǒng),通常含有乳酸菌和酵母,少量含有醋酸菌,能夠?qū)εＨ榈冗M(jìn)行乳酸發(fā)酵及酒精發(fā)酵[3]。其發(fā)酵牛乳的風(fēng)味與普通酸牛乳有較大差別,除了具有發(fā)酵牛乳特有的酸味、香味,還有輕微醇香味以及較好的起泡性[4]。西藏靈菇制作酸奶飲品在西藏、青海等地區(qū)有著悠久的食用歷史,因其具有良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,其傳入內(nèi)地以來(lái)引起了較多的關(guān)注。目前,對(duì)西藏靈菇菌相組成的研究已經(jīng)很多,但將西藏靈菇菌粒或其中的乳酸菌作為發(fā)酵劑制成發(fā)酵乳,對(duì)進(jìn)一步對(duì)發(fā)酵乳的儲(chǔ)藏特性進(jìn)行的研究涉及較少。

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是利用磁性原子核在外加磁場(chǎng)中吸收射頻脈沖能量,在相鄰能級(jí)發(fā)生躍遷,產(chǎn)生共振,從而捕捉信號(hào)并加以分析檢測(cè)的一種新興技術(shù)[5]。LF-MNR是指磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.5 T以下的核磁共振,一般針對(duì)的是樣品的物理性質(zhì);1H核特別是其質(zhì)子在LF-MNR技術(shù)中運(yùn)用最為廣泛,主要是因?yàn)槠湓谧匀唤缰胸S度極高,能夠產(chǎn)生很強(qiáng)的核磁共振信號(hào),且具有易于檢測(cè),便于觀察,穩(wěn)定存在的特點(diǎn)。LF-MNR測(cè)定指標(biāo)主要為弛豫時(shí)間,因其具有測(cè)量迅速、準(zhǔn)確、無(wú)損樣品、多角度獲取信息等優(yōu)點(diǎn)[6],越來(lái)越受到食品領(lǐng)域?qū)W者的重視。通過低場(chǎng)核磁共振中橫向弛豫時(shí)間T2的變化可以分析水分子的存在狀態(tài)及遷移規(guī)律[7-8]。LF-NMR技術(shù)在乳制品領(lǐng)域有很大的科研和應(yīng)用價(jià)值。姜潮等[9]以摻假牛乳樣品為低場(chǎng)核磁共振檢測(cè)對(duì)象利用主成分分析法分析處理脈沖序列(Carr-Purcell-Meiboom-Gill,CPMG)的檢測(cè)數(shù)據(jù),并用于牛乳品質(zhì)的監(jiān)控。Gianferri等[10]對(duì)坎帕尼亞的馬蘇里拉水牛奶酪(Mozzarella di Bufala Campana cheese)進(jìn)行了深入研究,他們發(fā)現(xiàn)奶酪中存在3組水分,并且橫向弛豫時(shí)間最長(zhǎng)的組分和奶酪儲(chǔ)藏時(shí)間有顯著相關(guān)性。劉梅紅[11]利用低場(chǎng)核磁技術(shù)檢測(cè)牛奶的新鮮度,對(duì)其pH、微生物總數(shù)和變化趨勢(shì)進(jìn)行分析,pH隨著冷藏天數(shù)的增加呈下降趨勢(shì),微生物總數(shù)呈增加趨勢(shì),結(jié)合水呈先減少后增加趨勢(shì),自由水呈逐漸較少趨勢(shì)。隨著低場(chǎng)核磁共振技術(shù)(LF-NMR)越來(lái)越成熟,其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,但將LF-NMR技術(shù)應(yīng)用于發(fā)酵乳品質(zhì)檢測(cè)的研究還鮮有報(bào)道。

本文以西藏靈菇菌粒、從西藏靈菇菌粒中分離得到的產(chǎn)粘瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉作為發(fā)酵劑進(jìn)行純牛奶發(fā)酵制得發(fā)酵乳,跟蹤整個(gè)儲(chǔ)藏過程,研究了三種發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間的持水力、水分遷移變化和流變學(xué)特性,并探究三者之間是否存在相關(guān)性,以期為研究西藏靈菇發(fā)酵牛奶特別是在線快速檢測(cè)發(fā)酵乳品質(zhì)提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西藏靈菇 來(lái)自于西藏林芝地區(qū)牧民家;LZ-R-5 分離自西藏靈菇菌粒,基因庫(kù)登錄號(hào):MH23678;伊利純牛奶 蘇果超市;MRS培養(yǎng)基:蛋白胨10.0 g、牛肉膏10.0 g、酵母膏5.0 g、葡萄糖20.0 g、K2HPO4·3H2O 2.62 g、無(wú)水乙酸鈉5.0 g、檸檬酸三銨2.0 g、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·H2O 0.198 g、吐溫-80 1.0 mL、瓊脂20 g/L、蒸餾水1000 mL、pH6.2～6.4,121 ℃滅菌20 min;PDA培養(yǎng)基:馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、瓊脂20 g、自來(lái)水1000 mL,121 ℃滅菌20 min;實(shí)驗(yàn)所用試劑牛肉膏和酵母膏 生物試劑;其余 均為分析純。

SW-CJ-IFD型潔凈工作臺(tái) 蘇凈集團(tuán)安泰公司;LRH-150型生化培養(yǎng)箱 上海一恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;IS 128型實(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 上海儀邁儀器科技有限公司;NMI 20型低場(chǎng)核磁共振成像分析儀 上海紐邁電子科技有限公司;BAO-80A型精密鼓風(fēng)干燥箱 施都凱儀器設(shè)備(上海)有限公司;MCR301型旋轉(zhuǎn)流變儀 奧地利安東帕公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 西藏靈菇的復(fù)活及樣品準(zhǔn)備

1.2.1.1 西藏靈菇的復(fù)活 參考陳志娜[12]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。取存放于-20 ℃下的西藏靈菇菌粒,用4 ℃無(wú)菌冷水反復(fù)沖洗三遍,再按4%(W/V)的接種量接種至純牛奶中,28 ℃下靜置培養(yǎng)48 h,然后用無(wú)菌金屬網(wǎng)過濾,并用4 ℃無(wú)菌冷水沖洗三遍,得到的西藏靈菇菌粒再轉(zhuǎn)接至純牛奶中,如此重復(fù)培養(yǎng)復(fù)活,連續(xù)三次,即得復(fù)活后的菌粒。

1.2.1.2 西藏靈菇發(fā)酵期樣品的準(zhǔn)備 發(fā)酵過程:將復(fù)活后的藏靈菇粒,按4%(W/V)的量加入純牛奶中,置30 ℃培養(yǎng)箱,培養(yǎng)48 h;將瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉接種于純牛奶中活化兩次,之后按將按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中37 ℃培養(yǎng)48 h,分別測(cè)定0、4、8、12、16、20、24、28、32、36和48 h發(fā)酵乳的pH、滴定酸度、活菌數(shù)、水分遷移變化和持水力。

1.2.1.3 西藏靈菇儲(chǔ)藏特期樣品的準(zhǔn)備 復(fù)活后的西藏靈菇粒按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中30 ℃培養(yǎng),經(jīng)過約28 h凝乳,得到發(fā)酵乳(簡(jiǎn)稱XZLG);瑞士乳桿菌LZ-R-5和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉分別接種于純牛奶中活化兩次,之后按將按4%(W/V)接種量接種于純牛奶中37 ℃培養(yǎng),分別經(jīng)過約6.5和7 h凝乳,得到發(fā)酵乳(前者簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)Z-R-5,后者簡(jiǎn)稱為CX)。凝乳后的發(fā)酵乳置于4 ℃后熟并冷藏,分別測(cè)定冷藏第1、4、7、14、21和28 d發(fā)酵乳的pH、滴定酸度、活菌數(shù)、水分遷移變化、持水力和流變學(xué)特性。

1.2.2 發(fā)酵乳pH的測(cè)定 分別取少量各發(fā)酵時(shí)間節(jié)點(diǎn)和儲(chǔ)藏時(shí)間節(jié)點(diǎn)的發(fā)酵乳樣品用pH計(jì)直接測(cè)量pH。

1.2.3 發(fā)酵乳滴定酸度的測(cè)定 參照國(guó)標(biāo)GB 5009.239-2016[13]。

1.2.4 發(fā)酵乳乳酸菌和酵母菌活菌計(jì)數(shù)

1.2.4.1 發(fā)酵乳乳酸菌活菌計(jì)數(shù) 乳酸菌活菌計(jì)數(shù):參照國(guó)標(biāo)GB/T 4789.35-2016[14]。將樣品稀釋至合適梯度,吸取100 μL稀釋液分別涂布于MRS培養(yǎng)基。將培養(yǎng)基置于37 ℃恒溫箱培養(yǎng)1～2 d。其中培養(yǎng)基中含400 mg/L那他霉素抑制酵母菌生長(zhǎng)。

1.2.4.2 發(fā)酵乳酵母菌活菌計(jì)數(shù) 酵母菌活菌計(jì)數(shù):選取各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的XZLG樣品,采用PDA培養(yǎng)基,培養(yǎng)溫度28 ℃。其他操作參照乳酸菌活菌計(jì)數(shù)。具體操作方法參照國(guó)標(biāo)GB/T 4789.15-2016[15]。其中,培養(yǎng)基中含3 g/L青霉素抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)。

1.2.5 發(fā)酵乳持水力的測(cè)定 參考邢廣良[16]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。持水力的測(cè)定采用高速離心的方法。即準(zhǔn)備50 mL離心管并將其編號(hào),準(zhǔn)確稱取各空管及相應(yīng)蓋子總質(zhì)量(M0);取樣后,稱取各樣品管及相應(yīng)蓋子的總質(zhì)量(M1);然后,在4 ℃下,4000 r/min離心20 min,將離心出的水小心倒出,并將管口倒扣于濾紙上,吸干流出的水,蓋上相應(yīng)的蓋子,再次稱取離心后樣品管及相應(yīng)蓋子的總質(zhì)量(M2);持水力的計(jì)算公式如下:

持水力(%)=[1-(M1-M2)/(M1-M0)]×100

1.2.6 發(fā)酵乳發(fā)酵和儲(chǔ)藏期間的水分遷移變化 參考劉梅紅等[11]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。利用CPMG脈沖序列測(cè)量樣品的橫向弛豫時(shí)間(T2),稱取2 g發(fā)酵乳樣品放入直徑為25 mm的核磁管中,而后將核磁管插入分析儀中,利用FID信號(hào)調(diào)節(jié)共振中心頻率,然后進(jìn)行CPMG脈沖序列掃描試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)為:質(zhì)子共振頻率(SF)為22 MHz,測(cè)定溫度為32 ℃,采樣頻率(SW)100 kHz,模擬增益(RG1)為10,數(shù)字增益(DRG1)為3,前置放大增益(PRG)為1,開始采樣時(shí)間的控制參數(shù)(RFD)為0.16 ms,回波時(shí)間(TE)為0.502 m,信號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)(TD)為240972,重復(fù)采樣等待時(shí)間(TW)為30000 ms,重復(fù)采樣次數(shù)(NS)為8,回波個(gè)數(shù)(NECH)為4800。

1.2.7 發(fā)酵乳流變學(xué)特性測(cè)定

1.2.7.1 表觀粘度的測(cè)定 參考張杰等[17]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)置轉(zhuǎn)子底面與平板的距離為1 mm,在25 ℃恒溫下線性剪切,剪切速率為0.01～100 s-1,測(cè)定時(shí)間為300 s,連續(xù)測(cè)定30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn),檢測(cè)樣品的表觀粘度隨剪切速率的變化情況。

1.2.7.2 粘彈性檢測(cè) 參考張杰等[17]的方法并進(jìn)行改進(jìn)。設(shè)置轉(zhuǎn)子底面與平板的距離為1 mm,在25 ℃恒溫條件下,應(yīng)變?yōu)?.5%,頻率由0.1 Hz變化到10 Hz,對(duì)發(fā)酵乳樣品進(jìn)行頻率掃描,采集30個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)樣品設(shè)三個(gè)平行,采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯著性分析,使用Origin 8.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵乳發(fā)酵期間相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

2.1.1 發(fā)酵乳發(fā)酵期間生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線的測(cè)定 將西藏靈菇菌粒、瑞士乳桿菌LZ-R-5(分離自西藏靈菇菌粒)和“川秀”牌乳酸菌酸奶發(fā)酵粉接種于純牛奶中恒溫培養(yǎng),其pH、滴定酸度和活菌數(shù)變化如圖1所示。從圖1a中可以看出,XZLG乳酸菌活菌數(shù)在32 h達(dá)到最高,為8.6lg CFU/g,酵母菌活菌數(shù)在28 h達(dá)到最高,為7.3lg CFU/g,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),乳酸菌和酵母菌活菌數(shù)逐漸下降,XZLG發(fā)酵乳pH在整個(gè)發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢(shì)，滴定酸度呈逐漸增大趨勢(shì),到48 h為94.8°T;由圖1b可知,LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在24 h達(dá)到最高,為9.3lg CFU/g;隨著發(fā)酵時(shí)間的繼續(xù)延長(zhǎng),乳酸菌活菌數(shù)逐漸下降,發(fā)酵乳pH在整個(gè)發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢(shì),到28 h時(shí)趨于穩(wěn)定,此時(shí)pH為3.47,滴定酸度0～8 h增長(zhǎng)較快,8 h后增長(zhǎng)緩慢,到36 h趨于穩(wěn)定,為124.3°T;由圖1c可得,CX乳酸菌活菌數(shù)也是在24 h達(dá)到最高,為9.1lg CFU/g;之后乳酸菌活菌數(shù)逐漸下降;發(fā)酵乳pH在整個(gè)發(fā)酵過程中一直處于降低的趨勢(shì),到32 h時(shí)趨于穩(wěn)定,此時(shí)pH為3.63,滴定酸度與LZ-R-5類似,0～8 h增長(zhǎng)較快,8 h后增長(zhǎng)緩慢,到36 h趨于穩(wěn)定,為112.3°T。

圖1 三種發(fā)酵乳在發(fā)酵期間生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線Fig.1 Growth kinetics curve for three types of fermented milk during fermentation period注:a:XZLG;b:LZ-R-5;c:CX;圖3～圖4,圖6～圖8同。

2.1.2 發(fā)酵發(fā)酵期間持水力的測(cè)定 發(fā)酵乳的持水力是影響其品質(zhì)的一個(gè)重要因素,持水力較小時(shí),發(fā)酵乳容易出現(xiàn)乳清析出。在整個(gè)發(fā)酵期間,三種發(fā)酵乳的持水力變化如圖2所示。由圖2中可以看出,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),XZLG的持水力呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),LZ-R-5和CX的持水力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。XZLG的持水力從剛接種時(shí)的5.5%到48 h的57.4%;在0～28 h,持水力變化不顯著,增大幅度約為10%;在28～48 h,持水力變化顯著(p<0.05),增長(zhǎng)幅度約為45%。LZ-R-5和CX均在第16 h持水力達(dá)到最大,分別為93.3%和60.2%;在整個(gè)發(fā)酵期間,就持水力比較,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖2 三種發(fā)酵乳發(fā)酵期間持水力的變化趨勢(shì)Fig.2 Changing trend of water-holding capacity(WHC) during fermentation period for three types of fermented milk注:不同的小寫字母代表不同發(fā)酵乳在同一發(fā)酵時(shí)間的顯著性差異(p<0.05);不同的大寫字母代表同一發(fā)酵乳在不同發(fā)酵時(shí)間的顯著性差異(p<0.05)。

不同發(fā)酵乳間的顯著性差異存在與否,可能與發(fā)酵乳中菌株分泌胞外多糖(Exopolysaccharide,EPS)量的多少有關(guān)。有文獻(xiàn)報(bào)道,酸奶凝膠的持水力除了受其乳成分影響之外,也受其產(chǎn)生的EPS的能力的影響。楊同香[18]的研究表明:隨著EPS含量的增加,發(fā)酵乳酸凝膠對(duì)體系水分的保持能力逐漸增強(qiáng)。有研究表明,在酸奶凝膠體系中,蛋白質(zhì)在酸度變化相互交聯(lián)形成凝膠體系,與EPS相互作用,形成凝膠體系更加穩(wěn)固和致密,抵抗外力帶來(lái)的微小形變[19-20]。Christian等[21]的研究表明EPS增加了奶酪的水結(jié)合能力和儲(chǔ)能模量。

2.1.3 發(fā)酵乳發(fā)酵期間水分遷移變化 T2弛豫時(shí)間反映了樣品內(nèi)部氫質(zhì)子的存在狀態(tài)和所處的化學(xué)環(huán)境,與氫質(zhì)子所受的束縛力及自由度有關(guān),而氫質(zhì)子的束縛程度與樣品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)有著密不可分的關(guān)系。T2弛豫時(shí)間越長(zhǎng),說(shuō)明氫質(zhì)子受束縛越小或自由度越大,水分越容易脫除。反之,T2弛豫時(shí)間越短,說(shuō)明氫質(zhì)子受束縛越大或自由度越小,水分越難脫除。

由圖3可知,三種發(fā)酵乳T2弛豫時(shí)間反演圖譜均含有2個(gè)峰,且T2弛豫時(shí)間主要集中在10～1000 ms之間,分別用T21和T22表示。參考Gianferri等[22]對(duì)奶酪中不同水分的歸類,由于發(fā)酵乳和奶酪的基質(zhì)類似,都是由蛋白質(zhì)和多糖等凝結(jié)成的非膜類膠體結(jié)構(gòu);一般可以認(rèn)為T2在0～10 ms之間的水分為結(jié)合水,T2在10～100 ms之間的水分為不易流動(dòng)水,其自由度介于結(jié)合水和自由水之間,T2大于100 ms的水分為自由水。T21(10～100 ms)代表與蛋白質(zhì)等大分子表面極性基團(tuán)結(jié)合的不易流動(dòng)水,T22(100～1000 ms)代表存在于細(xì)胞間隙中或細(xì)胞外易流動(dòng)的自由水。由圖3可知,T2值較小的峰其T2值在10 ms左右,為弱結(jié)合水;T2值較大的峰其T2值在100～1000 ms之間,為自由水。由于T2分布圖譜上不同峰面積大小代表不同水分的含量,可知三種發(fā)酵乳中自由水含量(占97%以上)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于結(jié)合水含量(占比小于3%)。

圖3 三種發(fā)酵乳在發(fā)酵期間T2弛豫時(shí)間反演譜Fig.3 Inversion spectrum of transverse relaxation time of three types of fermented milk during fermentation

由圖3可知,隨著發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng),XZLG在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)一直左移的趨勢(shì),即T2值一直減小;LZ-R-5和CX在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)先左移后右移的趨勢(shì),即T2值先減小后增大,且LZ-R-5和CX在第16 h T22峰形達(dá)到最左。這和三種發(fā)酵乳的持水力變化趨勢(shì)很一致。Teng等[23]證明了豆腐T21弛豫時(shí)間與其持水力呈高度相關(guān)性,隨著T21弛豫時(shí)間的降低,豆腐的持水力隨之增大。由此可以推斷,發(fā)酵乳T22弛豫時(shí)間與其持水力呈高度相關(guān)性,隨著T22弛豫時(shí)間的減小,發(fā)酵乳的持水力隨之增大。

2.2 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

2.2.1 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線的測(cè)定 從圖4可以看出,XZLG乳酸菌活菌數(shù)在第4 d達(dá)到最大,為8.2lg CFU/g,隨著儲(chǔ)藏天數(shù)的增加,活菌數(shù)逐漸減少;而酵母菌活菌數(shù)隨儲(chǔ)藏天數(shù)的增加,一直在緩慢減少,酵母菌活菌數(shù)從第1 d的7.5lg CFU/g到第28 d的6.3lg CFU/g。XZLG發(fā)酵乳pH在整個(gè)儲(chǔ)藏期間一直處于降低的趨勢(shì),但變化相對(duì)較小,28 d pH變化量小于1,第28 d pH為4.07;滴定酸度變化趨勢(shì)與pH變化相對(duì)應(yīng),第28 d酸度為95°T。LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在第1 d達(dá)到最大,為9.2lg CFU/g,之后逐漸減少;LZ-R-5的pH在整個(gè)儲(chǔ)藏期間一直處于降低的趨勢(shì),到第28 d時(shí)pH為3.33,酸度為118.6°T。CX乳酸菌活菌數(shù)在第4 d達(dá)到最大,為9.3lg CFU/g,之后逐漸減少;CX的pH在整個(gè)儲(chǔ)藏期間一直處于降低的趨勢(shì),到第28 d時(shí)pH為3.63,酸度為110.7°T。

圖4 三種發(fā)酵乳在儲(chǔ)藏期間生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線Fig.4 Growth kinetics curve for three types of fermented milk during storage period

三種發(fā)酵乳在整個(gè)儲(chǔ)藏期間乳酸菌活菌數(shù)均大于107CFU/g,從乳酸菌活菌數(shù)方面而言,三種發(fā)酵劑適合制作發(fā)酵乳。

2.2.2 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間持水力的測(cè)定 在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,三種發(fā)酵乳的持水力變化如圖5所示。由圖5中可以看出,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),三種發(fā)酵乳持水力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。其中XZLG在第7 d持水力達(dá)到最大,為57.07%;LZ-R-5和CX均在第4 d持水力達(dá)到最大,分別為84.59%和65.28%;三種發(fā)酵乳均是在第28 d持水力最小。在儲(chǔ)藏期間,LZ-R-5在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)其持水力存在顯著性差異(p<0.05),XZLG和CX在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)其持水力變化相對(duì)較小,有的時(shí)間節(jié)點(diǎn)間存在顯著性差異(p<0.05),有的時(shí)間節(jié)點(diǎn)不存在顯著性差異(p>0.05)。

圖5 三種發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間持水力的變化趨勢(shì)Fig.5 Changing trend of water-holding capacity(WHC) during storage period for three types of fermented milk注:不同的小寫字母代表不同發(fā)酵乳在同一儲(chǔ)藏時(shí)間的顯著性差異(p<0.05);不同的大寫字母代表同一發(fā)酵乳在不同儲(chǔ)藏時(shí)間的顯著性差異(p<0.05)。

在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,XZLG在前7 d均無(wú)乳清析出現(xiàn)象,在第14 d有輕微乳清析出,之后,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),到第21 d和第28 d,乳清析出越來(lái)越明顯;LZ-R-5在前21 d均無(wú)乳清析出現(xiàn)象,在第28 d有輕微乳清析出;CX在前14 d均無(wú)乳清析出在第21 d有輕微乳清析出現(xiàn)象,到第28 d乳清析出較為明顯。從結(jié)果可以看出,三種發(fā)酵乳在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,LZ-R-5的持水力最好,XZLG持水力最差。

2.2.3 發(fā)酵乳樣品儲(chǔ)藏期間水分遷移變化 由圖6可知,儲(chǔ)藏期間,三種發(fā)酵乳的水分遷移變化與發(fā)酵期間類似,T2弛豫時(shí)間反演圖譜均含有2個(gè)峰,且T2弛豫時(shí)間都集中在10～1000 ms之間,分別用T21和T22表示。由圖可知,三種發(fā)酵乳在T22區(qū)間的峰形呈現(xiàn)先左移后右移的趨勢(shì),T22值先減小后增大,即水分先向自由度較低的方向移動(dòng)后向自由度較高的方向移動(dòng)。且XZLG在第7 d T22峰形達(dá)到最左,LZ-R-5和CX在第4 d T22峰形達(dá)到最左,這和三種發(fā)酵乳的持水力變化趨勢(shì)一致。

圖6 三種發(fā)酵乳在儲(chǔ)藏期間T2弛豫時(shí)間反演譜Fig.6 Inversion spectrum of transverse relaxation time of three types of fermented milk during storage period

2.2.4 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間流變學(xué)特性

2.2.4.1 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間表觀粘度隨剪切速率變化曲線 表觀粘度是流變學(xué)指標(biāo)之一,用來(lái)對(duì)材料流動(dòng)性好壞作出相對(duì)的大致比較[24]。在食品的制備過程中,表觀粘度的測(cè)量提供了一種認(rèn)識(shí)食品的流變學(xué)特性的方法,同時(shí)也有利于消費(fèi)者對(duì)食品進(jìn)行初步評(píng)價(jià)[25]。在同樣的條件下通過對(duì)發(fā)酵乳的表觀粘度進(jìn)行測(cè)定,可以從一定程度上反映出樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性和變化。

在儲(chǔ)藏期間,三種發(fā)酵乳表觀粘度隨剪切速率的變化如圖7所示。王松松等[26]的研究表明發(fā)酵牛乳具有剪切稀釋現(xiàn)象,從圖中可以看出,三種發(fā)酵乳的表觀粘度呈現(xiàn)隨剪切速率的增大而降低的趨勢(shì),表現(xiàn)出剪切稀釋的特征。對(duì)每種發(fā)酵乳在整個(gè)儲(chǔ)藏期間的變化來(lái)看,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),三種發(fā)酵乳表觀粘度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);其中LZ-R-5和CX在儲(chǔ)藏第4 d表觀粘度最大,XZLG在儲(chǔ)藏第7 d表觀粘度最大。將發(fā)酵乳表觀粘度變化與之前的持水力變化結(jié)合分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳表觀粘度與持水力呈正相關(guān)性:表觀粘度和持水力同步變化,且變化趨勢(shì)一致,均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。另外,表觀粘度值能夠在一定程度上反映樣品內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的特性,從一定程度上可以說(shuō)XZLG第7 d質(zhì)構(gòu)最好,LZ-R-5和CX第4 d質(zhì)構(gòu)最好。整體而言,在儲(chǔ)藏期的同一時(shí)間點(diǎn),就表觀粘度而言,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖7 三種發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間表觀粘度隨剪切速率的變化曲線Fig.7 Change curves of apparent viscosity with shear rate for three types of fermented milk during storage period

2.2.4.2 發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間頻率掃描結(jié)果 在頻率掃描過程中可以得到兩組數(shù)據(jù),它們分別為G′和G″,其中G′為彈性模量,又稱儲(chǔ)能模量,是指樣品由于外力作用產(chǎn)生的彈性形變而儲(chǔ)存的能量,反映樣品的彈性大小;G″為粘性模量,又稱損耗模量,是指樣品受到外力,發(fā)生形變時(shí)由于不可逆的粘性形變而損耗的能量大小,反映樣品的粘性大小[27]。G′與G″之間的關(guān)系可以反映出樣品的流變學(xué)性質(zhì):當(dāng)G′>G″時(shí),樣品結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更多的剛性,呈現(xiàn)類固體特性;當(dāng)G′

由圖8可知,三種發(fā)酵乳樣品均是G′>G″,表明三種發(fā)酵乳樣品均為類固體性質(zhì),符合一般發(fā)酵乳的特性。相對(duì)而言,三種發(fā)酵乳G′的變化幅度大于G″的變化幅度。隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng),三種發(fā)酵乳G′和G″呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);其中LZ-R-5、和CX在儲(chǔ)藏第4 d的G′和G″最大,XZLG在儲(chǔ)藏第7 d的G′和G″最大。將發(fā)酵乳G′和G″與2.2.2中持水力變化結(jié)合分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵乳G′與持水力呈正相關(guān)性,均呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)。結(jié)合之前的水分遷移、持水力和表觀粘度,不難發(fā)現(xiàn)四個(gè)指標(biāo)間存在高度相關(guān)性。三種發(fā)酵乳的G″差異相對(duì)G′而言變化不顯著,比較三種發(fā)酵乳的G′可知,LZ-R-5>CX>XZLG。

圖8 三種發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間彈性模量G′和粘性模量G″隨頻率變化曲線Fig.8 Change curves of elastic modulus and viscous modulus with frequency for three types of fermented milk during storage period

楊貞耐等[28]的研究表明:大多數(shù)中性多糖均以水溶狀態(tài)存在于乳清相中,從而可以提高流體的粘度;帶負(fù)電的EPS可與乳中帶正電的酪蛋白顆粒(當(dāng)pH低于等電點(diǎn)pH4.6時(shí),酪蛋白顆粒帶正電)產(chǎn)生靜電吸引作用,使多糖-蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊密,從而使樣品彈性增大。從而可以推測(cè)三種發(fā)酵乳中乳酸菌很可能產(chǎn)生了EPS。

3 結(jié)論

由三種發(fā)酵乳的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)曲線可知,在發(fā)酵期間,三種發(fā)酵乳乳酸菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢(shì)。XZLG乳酸菌活菌數(shù)在32 h達(dá)到最高,為8.6lg CFU/g;酵母菌活菌數(shù)在28 h達(dá)到最高,為7.3lg CFU/g,LZ-R-5和CX乳酸菌活菌數(shù)在24 h達(dá)到最高,分別為9.3lg CFU/g和9.1lg CFU/g。在儲(chǔ)藏期間,XZLG和CX乳酸菌活菌數(shù)均呈現(xiàn)先增多后減少的趨勢(shì),而LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)則一直在減少;XZLG和CX乳酸菌活菌數(shù)均是在第4 d達(dá)到最高,分別為8.2lg CFU/g和9.3lg CFU/g;LZ-R-5乳酸菌活菌數(shù)在第1 d達(dá)到最大,為9.2lg CFU/g。

利用LF-NMR的橫向弛豫時(shí)間(T2)分析三種發(fā)酵乳在發(fā)酵和儲(chǔ)藏期間的水分遷移變化,結(jié)果表明,在發(fā)酵期間;發(fā)酵乳水分遷移變化和持水力變化趨勢(shì)一致。在儲(chǔ)藏期間,三種發(fā)酵乳T22先減小后增大,持水力呈現(xiàn)先增大后降低的變化趨勢(shì),其中XZLG在第7 d持水力達(dá)到最大,為57.07%;LZ-R-5和CX均在第4 d持水力達(dá)到最大,分別為84.59%和65.28%;表觀粘度、G′和G″也呈現(xiàn)先增大后降低的變化趨勢(shì)。三種發(fā)酵乳在儲(chǔ)藏期間,LZ-R-5的持水力、表觀粘度、G′和G″優(yōu)于CX和XZLG,由此可以推斷產(chǎn)粘乳酸菌用于發(fā)酵乳可以使發(fā)酵乳獲得更好的質(zhì)構(gòu)。相對(duì)于普通乳酸菌制得的發(fā)酵乳,瑞士乳桿菌LZ-R-5發(fā)酵乳具有更好的發(fā)酵特性和粘彈特性,而西藏靈菇菌粒發(fā)酵乳的粘彈特性更差一些,但西藏靈菇菌粒發(fā)酵乳由于含有酵母菌,可以產(chǎn)生更豐富的風(fēng)味;綜合可知,從發(fā)酵特性和質(zhì)構(gòu)的角度,瑞士乳桿菌LZ-R-5更適合作為發(fā)酵乳的發(fā)酵菌株。

本研究結(jié)果顯示發(fā)酵乳水分遷移變化與其持水力、表觀粘度、粘彈性存在一定的關(guān)聯(lián)性:發(fā)酵乳T21減小,持水力增大,表觀粘度增大,G′和G″值增大。因此,LF-NMR這種無(wú)損傷、快速的新型檢測(cè)技術(shù),可用于檢測(cè)發(fā)酵乳儲(chǔ)藏期間的水分遷移變化,進(jìn)而推斷其粘彈性等流變學(xué)特性,為其品質(zhì)判定提供參考。