賈宏信

（乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海200436）

0引 言

氣調(diào)包裝（充氮?dú)?，充氮?dú)夂投趸蓟旌蠚猓┮恢笔侨榉垩娱L(zhǎng)貨架期的技術(shù)手段之一。乳粉充入惰性氣體可以減少包裝內(nèi)的殘氧量，進(jìn)而減少或減緩乳粉內(nèi)脂肪的氧化（特別是對(duì)不飽和脂肪含量較高的嬰幼兒配方乳粉和調(diào)制乳粉效果明顯），減少易衰減組分（主要為維生素，如維生素C、維生素E等）的損失[1-3]。益生菌具有促進(jìn)腸道健康，增強(qiáng)免疫力及減輕慢性病癥狀等作用，近年來(lái)深受消費(fèi)者的喜愛(ài)[4-5]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織對(duì)益生菌的定義，益生菌是一種食用者攝取適當(dāng)量后，能對(duì)食用者健康發(fā)揮有益作用的活菌[6]。因此最大限度的保持益生菌在相應(yīng)食品載體中的活菌存活率是益生菌食品企業(yè)面臨的首要問(wèn)題。益生菌的增殖、存活受水分含量、水分活度（aw）及環(huán)境氧的影響較大，即使是處于粉體狀態(tài)的益生菌也會(huì)受水分含量、aw和氧的影響[7-9]。目前對(duì)于乳粉內(nèi)添加益生菌的研究，更多關(guān)注的是水分活度、貯存溫度及菌株差異性在乳粉中的穩(wěn)定性[7-10]。卻鮮有報(bào)道氣調(diào)包裝與普通包裝乳粉在貯存過(guò)程中水分、水分活度和益生菌活菌數(shù)變化的研究。

本文分析了益生菌乳粉充氮包裝和普通包裝加速試驗(yàn)條件（37℃及45℃貯存）下，貯存12周的水分、雙歧桿菌的變化。分析充氮包裝對(duì)乳粉貯存過(guò)程中水分和aw（影響益生菌存活的重要因素）的影響，以及雙歧桿菌存活的影響。

1實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

乳粉（含乳雙歧桿菌B420），光明乳業(yè)研究院中試車(chē)間試制；MRS固體培養(yǎng)基和氯化鈉。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用的水均為去離子水。

TE612-L型電子天平；series 4型水分活度儀；MB45型水分含量測(cè)試儀；A35型厭氧培養(yǎng)箱。

1.2方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

用生牛乳、植物油及營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑通過(guò)配料、均質(zhì)、殺菌、濃縮、噴霧干燥、過(guò)篩等工藝制成符合GB19644[11]的乳粉。以充氮和普通包裝（不充氮）工藝分別包裝產(chǎn)品（規(guī)格400 g/袋），充氮產(chǎn)品殘氧量控制依據(jù)GB/T 26993[12]。包裝完成后，將兩種包裝形式的乳粉放置于37℃和45℃的恒溫恒濕（相對(duì)濕度75%）培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行加速試驗(yàn)。然后分別于第0、2、4、6、8、10、12周取樣進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)。

1.2.2 水分含量和aw的測(cè)定

將待檢樣品和水分含量測(cè)定儀、水分活度儀放置于溫度23～25℃、空氣相對(duì)濕度30%～50%的測(cè)定室平衡1～2 h。根據(jù)水分活度儀及水分測(cè)定儀說(shuō)明分別進(jìn)行相關(guān)測(cè)定，檢測(cè)樣品在每個(gè)取樣點(diǎn)分別做3次平行實(shí)試驗(yàn)，結(jié)果取平均值。

1.2.3 菌落計(jì)數(shù)

菌落計(jì)數(shù)依據(jù)GB4789.35[13]中雙歧桿菌的計(jì)數(shù)法略有修改。具體為：取待檢樣25 g，與225 mL滅菌的生理鹽水（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%）混合，然后取1 mL懸液進(jìn)行10倍梯度稀釋，最后取3個(gè)適宜的稀釋梯度進(jìn)行MRS培養(yǎng)基傾注實(shí)驗(yàn)（MRS培養(yǎng)基傾注前進(jìn)行121℃，15 min滅菌，待冷卻至45℃左右時(shí)再進(jìn)行傾注，每個(gè)平行3個(gè)平板，每個(gè)平板稀釋液200μL）。待平板凝固后，放置在37℃厭氧箱內(nèi)培養(yǎng)48 h。計(jì)數(shù)，取菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)為3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差，顯著性分析用SPSS17.0處理軟件進(jìn)行均值的方差分析，顯著性差異（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳粉貯存過(guò)程中水分的變化

充氮和不充氮包裝乳粉貯存過(guò)程中水分含量的變化情況如表1所示。由表1結(jié)果可知，37℃或45℃貯存乳粉充氮和不充氮，隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)水分含量并無(wú)明顯的增高或下降趨勢(shì)，且與起始水分含量（3.20%）相比，在貯存過(guò)程中所有包裝形式乳粉的水分含量都在起始水分含量的95%～105%。通過(guò)方差分析發(fā)現(xiàn)：同種包裝方式的乳粉，貯存過(guò)程中（同一溫度）不同時(shí)間點(diǎn)水分含量的單因素方差分析顯示無(wú)顯著差異；不同包裝方式的乳粉，貯存過(guò)程中（同一溫度）相同時(shí)間點(diǎn)水分含量的配對(duì)樣本T檢驗(yàn)也無(wú)顯著差異，說(shuō)明充氮或不充氮不影響乳粉貯存過(guò)程中水分含量的變化。

表1乳粉貯存過(guò)程中水分含量的變化（均值±SD） %

2.2 乳粉貯存過(guò)程中aw的變化

由圖1結(jié)果可知，乳粉在貯存過(guò)程中其水分活度的總趨勢(shì)是隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng)aw而升高，到貯存末期（12周）水分活度有所下降。充氮和不充氮包裝相比：乳粉在37℃貯存過(guò)程中充氮包裝和不充氮包裝乳粉的aw變化趨于一致，都表現(xiàn)為隨著貯存期的延長(zhǎng)aw升高直至第6周，而后在第8周表現(xiàn)為急劇下降（aw相比第6周，充氮包裝下降8%，不充氮包裝下降6%），第10周在急劇上升（aw相比第8周，充氮包裝上升11%，不充氮包裝上升10%）；乳粉在45℃貯存過(guò)程中前6周aw兩者之間無(wú)明顯的區(qū)分，但從6周后充氮包裝的乳粉在同一時(shí)間點(diǎn)低于不充氮包裝的乳粉。同種包裝形式相比：在37℃貯存的乳粉從第2周開(kāi)始其aw都低于同一時(shí)間點(diǎn)45℃貯存的乳粉。在整個(gè)12周貯存期，乳粉的水分活度最大值都出現(xiàn)在貯存10周（37℃貯存：充氮和不充氮aw=0.1295；45℃貯存：充氮aw=0.1359，不充氮aw=0.1390）。

圖1 乳粉貯存過(guò)程中aw的變化

2.3 乳粉貯存過(guò)程中雙歧桿菌活菌數(shù)的變化

由圖2和圖3結(jié)果可知，乳粉在貯存過(guò)程中雙歧桿菌的活菌數(shù)隨著貯存期的延長(zhǎng)而減少。在37℃貯存起始至貯存期末，乳粉雙歧桿菌的活菌數(shù)，充氮包裝由起始的2.19×108cfu/g下降至2.47×107cfu/g（下降為初始值的11.3%）；不充氮包裝下降至1.54×106cfu/g（下降為初始值的0.7%）。在45℃貯存12周后，乳粉雙歧桿菌的活菌數(shù)，充氮包裝下降至7.03×104cfu/g（下降為初始值的0.03%）；不充氮包裝下降至1.65×104cfu/g（下降為初始值的0.008%）。由以上結(jié)果可以明顯得出，充氮包裝可以有效延長(zhǎng)雙歧桿菌在乳粉內(nèi)的存活時(shí)間。

圖2 37℃貯存乳粉雙歧桿菌活菌數(shù)變化

圖3 45℃貯存乳粉雙歧桿菌菌落數(shù)變化

3 討 論

乳粉水分的測(cè)定主要是測(cè)定乳粉內(nèi)自由水的數(shù)量[14]，自由水是以物理吸附凝聚在乳粉顆粒內(nèi)部及乳粉顆粒間隙間的水，是能被微生物代謝及其他反應(yīng)利用的水。水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)是乳粉生產(chǎn)過(guò)程中需要質(zhì)量控制的重要指標(biāo)之一，這是因?yàn)檫m宜的水分含量有利于乳粉的長(zhǎng)保質(zhì)期，低水分含量可以抑制乳粉結(jié)塊、減緩脂肪氧化和褐變等。GB19644規(guī)定乳粉的水分應(yīng)低于5%，而已報(bào)道的益生菌乳粉其水分大都控制在2.0%～3.5%[7-8]。文中所生產(chǎn)乳粉的水分為3.20%，且在不同的貯存溫度下不同貯存期該產(chǎn)品的水分含量都維持在3.20%左右。說(shuō)明該產(chǎn)品的水分含量控制的很好，也間接說(shuō)明包裝材料的阻隔性很好，乳粉內(nèi)水分含量不受包裝外部水分的影響。

aw反映的是食品中水分的結(jié)合程度（游離程度），aw值越高，結(jié)合程度越低，aw越低，結(jié)合程度越高。另外aw也反映其被微生物利用的程度[14]。食品中的脂肪氧化（非酶）、微生物代謝、非酶褐變、維生素?fù)p失等都與aw直接相關(guān)，因此將乳粉控制在適宜的aw范圍內(nèi)可以最大限度的減少乳粉的劣變反應(yīng)，提高益生菌在乳粉內(nèi)的存活率，延長(zhǎng)乳粉的貨架期[15]。一般認(rèn)為[7,9]含益生菌的乳粉其aw宜控制在0.2以內(nèi)，以最大限度的控制益生菌的存活，但考慮到食品在貯存過(guò)程中其aw會(huì)有波動(dòng)，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中aw可以控制在低于0.2。文中乳粉的起始aw為0.0947，且在整個(gè)不同條件下的加速過(guò)程中，其水分活度的值在0.0947-0.1390之間。這一范圍也是乳粉處于最佳氧化穩(wěn)定狀態(tài)的aw控制范圍[16]。

益生菌的活菌數(shù)是保證其具有益生功效的前提。在益生菌食品長(zhǎng)貨架保存期間，一般要求產(chǎn)品的益生菌活菌數(shù)要高于1×106cfu/g，這就要求所開(kāi)發(fā)的益生菌食品要盡可能地為益生菌存活創(chuàng)造最佳條件[17]。而乳粉，因?yàn)槠涞退?，低水分活度的特性，特別適合益生菌在其長(zhǎng)時(shí)間存活。文中乳粉在加速條件下，讓益生菌處于不利于其存活的極端條件下，37℃貯存12周充氮包裝的乳粉其雙歧桿菌活菌數(shù)高于不充氮包裝的乳粉1個(gè)數(shù)量級(jí)，而45℃貯存12周充氮包裝的乳粉其雙歧桿菌活菌數(shù)是不充氮包裝乳粉的4倍之多，說(shuō)明充氮包裝有利于提高益生菌在乳粉長(zhǎng)貨架期內(nèi)的存活。

4 結(jié)論

跟蹤分析了含益生菌乳粉充氮包裝和不充氮包裝在37℃或45℃（12周）貯存過(guò)程中，乳粉水分、aw和雙歧桿菌的變化情況。結(jié)果：兩種包裝的乳粉在貯存過(guò)程中水分并無(wú)明顯的波動(dòng)，且同一時(shí)間點(diǎn)兩種包裝形式的乳粉水分不存在顯著差異（p＞0.05）；水分活度，在37℃貯存的情況下，充氮包裝乳粉和不充氮包裝乳粉的aw變化趨勢(shì)一致，且無(wú)明顯區(qū)別；在45℃貯存的情況下，充氮包裝乳粉的aw波動(dòng)略低于不充氮包裝的乳粉（從貯存的第6周起，同一時(shí)間點(diǎn)充氮包裝乳粉的aw都低于不充氮包裝）。充氮包裝的乳粉其雙歧桿菌活菌數(shù)在相同條件下都比不充氮包裝的乳粉雙歧桿菌活菌數(shù)高。以上結(jié)果說(shuō)明充氮包裝在一定程度上可以降低乳粉貯存過(guò)程中aw的波動(dòng)，提高雙歧桿菌在乳粉中的穩(wěn)定性。