水蘇糖和木糖醇對(duì)乳酸菌增菌效果的影響

水蘇糖和木糖醇對(duì)乳酸菌增菌效果的影響

王庭欣1，房曉倩1，康晨陽1，郭佳華1，李曉濤2

(1. 河北大學(xué) 質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院，河北 保定071000；2.保定妙士乳業(yè)有限公司 質(zhì)量部，河北 保定071051)

摘要：為探討水蘇糖、木糖醇對(duì)保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌株( LBST)的增殖效果的影響，以發(fā)酵羊奶的OD600為觀察指標(biāo)，選水蘇糖、木糖醇添加量、發(fā)酵時(shí)間3 個(gè)因素，水蘇糖、木糖醇3個(gè)質(zhì)量濃度為3個(gè)水平進(jìn)行正交優(yōu)化，確定最佳工藝為水蘇糖添加量0.8%，木糖醇添加量為15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h.

關(guān)鍵詞：水蘇糖；木糖醇； 乳酸菌；正交實(shí)驗(yàn)

DOI：10.3969/j.issn.1000-1565.2015.05.010

中圖分類號(hào)：Q939.9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

收稿日期：2015-02-23

基金項(xiàng)目：保定市科學(xué)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(12N01)；河北省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(2014072)

Effects of stachyose and xylitol on lactic

acid bacteria proliferation

WANG Tingxin1, FANG Xiaoqian1，KANG Chenyang1, GUO Jiahua1,LI Xiaotao2

(1. College of Quality and Technical Supervision, Hebei University, Baoding 071000，China;

2.The Quality Department,Baoding Miaoshi Dairy Co., LTD, Baoding 071051，China)

Abstract:In order to investigate effects of stachyose and xylitol on proliferation of mixed bacteria for lactobacillus bulgaria and Streptococcus thermophilic (LBST) the OD600 in fermented milk was observed as indexes. The concentration of stachyose，xylitol and fermentation time of stachyose on proliferation of LBST were discussed. The optimum fermentation conditions were obtained through the orthogonal tests. To determine the best process for stachyose and xylitol amount was 0.8% and 15% respectively after inoculating for 8 h.

Key words:stachyose；xylitol; LBST；orthogonal tests

第一作者：王庭欣(1965-)，女，河北保定人,河北大學(xué)教授,主要從事食品安全與功能性食品研究.

E-mail:tingxinwang@126.com

水蘇糖(stachyose)是一種功能性低聚糖，由果糖-葡萄糖-半乳糖-半乳糖4種單糖組成,呈白色粉末，微甜，甜度僅為蔗糖的22%[1].水蘇糖可以促進(jìn)雙歧桿菌、乳桿菌增殖，快速調(diào)節(jié)腸道菌群平衡，并具有降血脂、降血壓和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能等生理作用[2-3].其有效劑量為0．5～3 g/(人·d)，起效時(shí)間約5 d，與其他功能性低聚糖相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì).木糖醇是多元醇中最甜的甜味劑，能夠促進(jìn)肝糖元合成，具有降低血脂和預(yù)防齲齒以及改善腸胃等功能[4-5].基于乳品企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，本文以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種為發(fā)酵菌源，采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定添加水蘇糖和木糖醇對(duì)乳酸菌增殖的最佳培養(yǎng)條件，為功能性酸奶的開發(fā)提供實(shí)驗(yàn)支持.

1材料與方法

1.1　材料

鮮羊奶，由河北保定市莎能山谷鮮羊奶坊提供；奶粉由保定市妙士乳業(yè)有限公司提供. 菌種(0.5 g/瓶)：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌種(1∶1)，由保定市妙士乳業(yè)有限公司提供.水蘇糖：純度73.21%，由河北新希望天香乳業(yè)有限公司提供.木糖醇，購于保定市惠友超市.

1.2　儀器

LDZX-50KBS 立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠；KG-AP32L型超凈工作臺(tái)，北京賽伯樂實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；生化培養(yǎng)箱SHP-150型，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；酸度計(jì)SHP-3CW型，上海理達(dá)儀器廠； 雙光束紫外可見分光光度計(jì)TU-1901 ，北京普析通用儀器有限公司.

1.3　菌種活化

將奶粉制成質(zhì)量濃度為120 g/L的還原奶，接種量為每100 mL接種LBST 0.5 g,于42 ℃發(fā)酵6 h.將活化后的菌種分裝，每管0.5 mL,在-25 ℃的條件下保存?zhèn)溆?

1.4　單因素實(shí)驗(yàn)

1.4.1水蘇糖對(duì)乳酸菌增殖的影響

配制含不同濃度水蘇糖的羊奶，分別選取水蘇糖添加量0.4%， 0.8%，1.2%.接種LBST菌種，接種量為1 %，42 ℃下培養(yǎng)2，4，6，8，10 h,經(jīng)100倍稀釋后，選取未加水蘇糖的羊奶為對(duì)照，在波長 600 nm 處測(cè) OD 值.

1.4.2木糖醇對(duì)乳酸菌菌數(shù)的影響

配制含不同濃度木糖醇的羊奶，分別選取木糖醇添加量5%，10%，15%.接種LBST菌種，接種量為1%，42 ℃下培養(yǎng)2，4，6，8，10 h,經(jīng)100倍稀釋后，選取未加木糖醇的羊奶為對(duì)照，在波長600 nm處測(cè)OD值.

1.5　水蘇糖、木糖醇對(duì)羊奶發(fā)酵pH的影響

在羊奶中分別加入不同濃度的水蘇糖和木糖醇進(jìn)行發(fā)酵，于不同時(shí)間進(jìn)行pH測(cè)定.

1.6　正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化乳酸菌增殖條件

采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)L9(34)優(yōu)化水蘇糖和木糖醇增殖乳酸菌條件，因素水平見表 1.

表1　正交實(shí)驗(yàn)因素水平

2結(jié)果

2.1　單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1水蘇糖對(duì)乳酸菌增殖的影響

含有不同濃度水蘇糖的羊奶接種后在42 ℃下培養(yǎng)2，4，6，8 h后， 經(jīng)100倍稀釋后測(cè)其OD值，結(jié)果見表2.

表2　水蘇糖對(duì)乳酸菌增殖的影響

表2顯示，水蘇糖各質(zhì)量濃度下，隨發(fā)酵時(shí)間的延長，OD600逐漸增大；發(fā)酵8~10 h菌液濃度變化不大.0.4%～0.8%內(nèi)，隨濃度增高，OD600亦增大，1.2%濃度的水蘇糖與0.8%的水蘇糖相比，OD600變化不明顯.

2.1.2木糖醇對(duì)乳酸菌增殖的影響

含有不同質(zhì)量濃度木糖醇的羊奶接種后在42 ℃下培養(yǎng)2，4，6，8 h后， 經(jīng)100倍稀釋后測(cè)其OD值，結(jié)果見表3.

表3　木糖醇對(duì)乳酸菌增殖的影響

表3顯示，當(dāng)木糖醇質(zhì)量濃度在5%以上時(shí)，羊奶中的生物量幾乎不變，甚至表現(xiàn)為生物量的降低.

2.2　水蘇糖、木糖醇對(duì)羊奶發(fā)酵pH的影響

在羊奶中分別加入不同質(zhì)量濃度的水蘇糖和木糖醇進(jìn)行發(fā)酵，于不同時(shí)間進(jìn)行pH測(cè)定.

表4　水蘇糖、木糖醇對(duì)羊奶發(fā)酵pH的影響

表4 顯示，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長，加入相同劑量的水蘇糖(或木糖醇)羊奶發(fā)酵的pH均有所下降；同一時(shí)間點(diǎn)所測(cè)pH隨水蘇糖濃度的增加而降低，pH隨木糖醇濃度的增加略有上升趨勢(shì).

2.3　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按1.6節(jié)正交優(yōu)化方法，依據(jù)L9(34)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表實(shí)驗(yàn)，以吸光值(OD600)為指標(biāo)，測(cè)定結(jié)果見表5.

表5　正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

由表5 得出，3個(gè)因素水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響順序是A2>A3>A1,B3>B2>B1,C3>C2>C1.確定最佳工藝為A2B3C3,即水蘇糖添加量0.8%，木糖醇添加量為15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h.

3討論

本文采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌株作為發(fā)酵菌株，以發(fā)酵羊奶OD600作為乳酸菌生物量的指標(biāo)，研究了水蘇糖和木糖醇作為功能因子對(duì)羊奶發(fā)酵過程中乳酸菌量變化影響.單因素實(shí)驗(yàn)中表2及表3顯示，無論在羊奶中加入水蘇糖還是木糖醇，隨培養(yǎng)時(shí)間的延長羊奶OD600會(huì)明顯增加.在羊奶中添加水蘇糖，隨水蘇糖濃度的加，乳酸菌菌量亦有增加；當(dāng)水蘇糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于 1.2%時(shí)，LBST增殖效果有所降低.這可能與培養(yǎng)環(huán)境中高濃度的低聚糖形成的高滲透壓有關(guān)[6].在羊奶中添加不同質(zhì)量濃度的木糖醇，乳酸菌的量會(huì)隨木糖醇質(zhì)量濃度的增加而降低，這可能與糖醇類物質(zhì)對(duì)細(xì)菌生長具有抑制作用有關(guān)[7].單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在發(fā)酵8～10 h期間無論是添加水蘇糖還是木糖醇乳酸菌的OD600變化不明顯，因此在pH實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)酵時(shí)間確定至8 h.在整個(gè)培養(yǎng)過程中 8 h時(shí)pH最低,而葉雪飛等報(bào)道接種乳酸菌 4 h 時(shí)是α-半乳糖苷酶的最適pH，也就是說在4 h是應(yīng)該達(dá)到pH最低[8].與本研究結(jié)果有一定的差別，主要原因可能與發(fā)酵液中添加木糖醇有關(guān).

采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)L9(34)優(yōu)化水蘇糖木糖醇增殖乳酸菌條件，確定水蘇糖和木糖醇的添加量分別為0.8%和15%，發(fā)酵時(shí)間為8 h.魏艷等以乳糖為發(fā)酵碳源，水蘇糖的添加量為0.6%[2].由此可見發(fā)酵環(huán)境不同水蘇糖最適添加量也不同.

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(責(zé)任編輯：趙藏賞)