產(chǎn)黏乳酸菌的發(fā)酵特性研究

陳杰，李喆，孫翠煥*

(1.遼寧省微生物科學(xué)研究院，遼寧朝陽122000;2.遼寧省科技創(chuàng)新體系建設(shè)服務(wù)中心，遼寧沈陽110004)

篩選用于發(fā)酵食品的菌株應(yīng)符合食品的全面的感官性質(zhì)。在酸牛乳發(fā)酵過程中，選擇具有產(chǎn)黏特性、遺傳穩(wěn)定性強(qiáng)、賦予產(chǎn)品風(fēng)味的乳酸菌，是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)酸牛乳產(chǎn)品的前提，也是食品發(fā)酵菌種選育的一項(xiàng)重要內(nèi)容。良好的組織狀態(tài)是酸牛乳產(chǎn)品質(zhì)量的重要組成部分，因此，在考慮發(fā)酵酸牛乳的酸度及產(chǎn)品風(fēng)味的同時(shí)，還要注意產(chǎn)品的外觀狀態(tài)。美國、保加利亞、丹麥、荷蘭等國，正積極從事優(yōu)良乳酸菌的選育研究。本文是以本研究室選育的具有產(chǎn)黏特性的乳酸球菌為供試菌株，對(duì)其發(fā)酵特性進(jìn)行研究，目的是生產(chǎn)酸牛乳制品，并為乳酸菌的應(yīng)用及酸牛乳的生產(chǎn)提供參考［1］。本研究中涉及的產(chǎn)黏乳酸菌可以使酸奶產(chǎn)品具有較好的穩(wěn)定性，用于生產(chǎn)中可替代穩(wěn)定劑。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試菌株Q5:用于乳品廠生產(chǎn)的乳酸球菌，本研究室分離，作為對(duì)照菌株;Q26:丹麥漢森公司YC-11直投式酸牛乳發(fā)酵劑中分離;Q37:西班牙產(chǎn)酸牛乳中分離;G18:美國櫻桃酸牛乳中分離，具有較好的生產(chǎn)性能。

1.1.2 培養(yǎng)基［2］無菌脫脂牛乳，MRS液體培養(yǎng)基。

1.1.3 儀器設(shè)備超凈工作臺(tái);恒溫培養(yǎng)箱;恒溫干燥箱;高壓滅菌鍋;離心機(jī);血球計(jì)數(shù)板;顯微鏡;NDJ-99旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。

1.2 分析檢測(cè)方法［3］

1.2.1 酸度采用0.1 mol/L氫氧化鈉溶液中和滴定法。

1.2.2 乳酸菌計(jì)數(shù)采用顯微計(jì)數(shù)法，用死活菌染液做為稀釋液，稀釋倍數(shù)為25倍。

1.2.3 乳清析出率測(cè)定將樣品在4℃下放置5 d，測(cè)定樣品總體積(V)和析出乳清的體積(v)，以乳清析出率衡量該菌種凝乳穩(wěn)定性，用下式計(jì)算:

1.2.4 粘度采用粘度計(jì)測(cè)定，以粘度指標(biāo)衡量該菌種凝乳粘稠程度。

2 結(jié)果與分析

2.1 遺傳穩(wěn)定性試驗(yàn)

乳酸菌在相對(duì)較多的傳代次數(shù)內(nèi)具有相對(duì)的穩(wěn)定性，才能使該菌株在研究中更具有應(yīng)用價(jià)值，這也是優(yōu)良乳酸菌篩選的前提。將菌株Q5、Q26、Q37在無菌脫脂奶中連續(xù)傳代培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為37℃、24 h，通過對(duì)每代培養(yǎng)物的產(chǎn)酸量、菌數(shù)、乳清析出率、香氣4項(xiàng)指標(biāo)的考察結(jié)果，Q5、Q26、Q37 3個(gè)菌株的傳代次數(shù)均為40代時(shí)，具有較好的遺傳穩(wěn)定性［4］。Q5為對(duì)照，Q26、Q37可以作為本試驗(yàn)篩選酸牛乳發(fā)酵用產(chǎn)黏菌株的供試菌株，進(jìn)行進(jìn)一步研究。

2.2 發(fā)酵特性研究［5］

將Q5、Q26、Q37在無菌脫脂奶中活化2次，進(jìn)行發(fā)酵特性研究。各菌株以體積比3%接種入殺菌牛奶中，42℃恒溫發(fā)酵，分別檢測(cè)培養(yǎng)時(shí)間為0、2、3、4、5、6、8、10、12、16、24、36 h的培養(yǎng)物，以培養(yǎng)時(shí)間、活菌數(shù)對(duì)數(shù)值、粘度、pH值為指標(biāo)，繪出菌株生長特性曲線，并以感觀、酸度、乳清析出率為指標(biāo)考察凝乳時(shí)培養(yǎng)物及菌種情況，進(jìn)行比較研究［6］。結(jié)果見圖1～3及表1。

圖1 乳酸菌數(shù)隨時(shí)間變化曲線Fig.1 Variation curve of lactic acid bacteria number with time

圖2 pH值隨時(shí)間變化曲線Fig.2 Variation curve of pH value with time

圖3 粘度值隨時(shí)間變化曲線Fig.3 Variation curve of viscosity value with time

由圖1可知，在培養(yǎng)2～8 h之間，Q37和Q5生長速度最快，9 h時(shí)活菌數(shù)達(dá)到菌數(shù)對(duì)數(shù)值的最高值，Q37為8.8，Q5為8.9。9～15 h 2菌處于平衡期，16 h以后活菌數(shù)有下降趨勢(shì)。Q26在培養(yǎng)2～10 h之間生長速度最快，12 h時(shí)活菌數(shù)達(dá)到菌數(shù)對(duì)數(shù)值8.3的最高值，12～17 h處于平衡期，18 h以后活菌數(shù)有下降趨勢(shì)。各菌在培養(yǎng)過程中活菌數(shù)的變化，符合乳酸菌生長曲線的生長規(guī)律［7］。

由圖2可知，在培養(yǎng)2～8 h之間，Q37和Q5生長過程pH值直線斜率最大，產(chǎn)酸最快，此時(shí)正值對(duì)數(shù)生長期。從10 h開始，斜率減小。Q26在2～12 h之間pH值直線斜率最大，之后酸度逐漸平穩(wěn)。乳酸球菌最適pH值為6.0～6.5，當(dāng)pH值降至一定程度后，其生長速率也會(huì)下降。

由圖3可知，在培養(yǎng)10 h時(shí)，Q37、Q26、Q5粘度最大值分別為3 220、3 952、1 951 mPa·s，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長，粘度有下降趨勢(shì)，但整個(gè)過程Q26的粘度保持最高。Q37、Q26、Q5的凝乳時(shí)間分別在5、6、5 h，此時(shí)粘度為2 350、3 106、1 252 mPa·s，說明在凝乳后的4～5 h內(nèi)粘度繼續(xù)增加。培養(yǎng)物粘度值大小主要取決于該菌株在培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的胞外多糖的多少，此結(jié)果說明3株菌產(chǎn)胞外多糖的能力為Q26＞Q37＞Q5［8］。

在培養(yǎng)至5 h，Q37和Q5的pH值為4.8，培養(yǎng)至6 h，Q26的pH值達(dá)4.8，培養(yǎng)物均已凝乳，此時(shí)Q26的粘度值最大，即對(duì)感觀、酸度、乳清析出率進(jìn)行考察，結(jié)果見表1。

從圖1～3及表1結(jié)果分析，Q26菌株產(chǎn)黏、產(chǎn)香性能最好，凝乳穩(wěn)定性強(qiáng)，產(chǎn)酸速率相對(duì)較低，雖然凝乳時(shí)間略長，但能有效控制產(chǎn)品后酸化;Q37菌株產(chǎn)黏性較好，產(chǎn)香稍弱，產(chǎn)酸速率高，凝乳穩(wěn)定性強(qiáng)，乳酸菌數(shù)略高于Q26;對(duì)照Q5菌株的產(chǎn)黏性能及凝乳穩(wěn)定性均不如Q26和Q37，但產(chǎn)酸速率高、乳酸菌數(shù)略高。由于3株菌凝乳時(shí)的酸度均大于700T，乳酸菌數(shù)也均大于1×106個(gè)/mL(菌數(shù)對(duì)數(shù)值6)，符合酸牛乳產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，因此，酸度和活菌數(shù)2項(xiàng)指標(biāo)在本節(jié)討論中不作為主要因素。試驗(yàn)結(jié)果說明本次試驗(yàn)分離到的Q26、Q37均具備較好的產(chǎn)黏特性。綜合各項(xiàng)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，以Q26為最佳菌株，適合生產(chǎn)酸牛乳用菌株［9］。

表1 菌株的發(fā)酵特性試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experiment results of strain fermentation characteristics

2.3 乳酸球菌與乳酸桿菌共生性研究

以Q26與乳酸桿菌G18在牛奶中進(jìn)行單獨(dú)和混合發(fā)酵，接菌量3%(體積比)，球桿菌接菌比例1∶1，條件為43℃發(fā)酵至凝乳，4℃冷藏12 h后，以發(fā)酵時(shí)間、感觀、活菌數(shù)、球桿菌比例、酸度、粘度、乳清析出率為考察指標(biāo)，進(jìn)行菌株間共生性研究。

表2 菌株間共生性試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Experiment results of symbiosis between strains

分析表2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，Q26和G18混合發(fā)酵，在凝乳時(shí)間、活菌數(shù)、粘度、乳清析出率4項(xiàng)指標(biāo)上均較2菌株單獨(dú)發(fā)酵優(yōu)越，說明2菌株間存在共生關(guān)系，且感觀、酸度、球桿菌比例3項(xiàng)指標(biāo)均符合同類產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，表明Q26和G18可以混合發(fā)酵生產(chǎn)酸牛乳。通過對(duì)混合發(fā)酵的酸牛乳進(jìn)行保質(zhì)期試驗(yàn)，確定產(chǎn)品在28、20、4℃下保質(zhì)期分別為3、6、15 d。

3 討論

本研究確定了乳酸球菌Q26具備較好的產(chǎn)黏、產(chǎn)香特性，遺傳性質(zhì)較穩(wěn)定。通過與乳酸桿菌G18進(jìn)行混合發(fā)酵，確定G18和Q26存在共生關(guān)系。通過保質(zhì)期試驗(yàn)，產(chǎn)品在28、20、4℃下保質(zhì)期分別為3、6、15 d。研究結(jié)果確定Q26和G18為最佳酸牛乳生產(chǎn)用菌種。

進(jìn)一步將對(duì)產(chǎn)黏乳酸菌的胞外多糖的特性、生物合成條件、影響因素及控制等進(jìn)行研究，以明確產(chǎn)黏乳酸菌的特性，以便更好地了解及應(yīng)用。

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