不同直投式酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵性能的比較研究

陳 岑，韓艷麗，曹 正，童 斌，樊金山，周 雪

（江蘇農林職業(yè)技術學院生物工程系，江蘇句容212400）

不同直投式酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵性能的比較研究

陳 岑，韓艷麗，曹 正，童 斌，樊金山，周 雪

（江蘇農林職業(yè)技術學院生物工程系，江蘇句容212400）

為了比較六種不同國內外直投式酸奶發(fā)酵劑的發(fā)酵性能，對六種發(fā)酵劑進行酸奶發(fā)酵實驗。根據不同酸奶的pH、滴定酸度、乳酸菌活菌數、乙醛和雙乙酰含量、持水力、質構及感官評定等指標進行對比。結果表明：6號國外進口發(fā)酵劑產酸速度最快，3 h基本凝乳，酸奶中乳酸菌的活菌數最多（1.29×109CFU/g）、風味物質乙醛的含量最高（22.17 μg/mL）以及感官評分最高（88分）。綜合而言，6號進口發(fā)酵劑的發(fā)酵性能要優(yōu)于其他五種國產發(fā)酵劑。

乳酸菌；酸奶；直投式發(fā)酵劑；發(fā)酵性能；品質

近年來，我國乳制品行業(yè)一直保持著快速的發(fā)展，其中酸奶是我國乳制品的重要品種之一。憑借其豐富的營養(yǎng)和良好的保健功能[1-2]，酸奶日益受到消費者的青睞，需求量不斷增長，可以預見酸奶產品將是未來中國乳業(yè)的發(fā)展方向和市場亮點[3]。

酸奶發(fā)酵劑是指為發(fā)酵酸奶而制備的含有乳酸菌的培養(yǎng)物[4]。乳酸菌發(fā)酵劑是酸奶生產中的核心成分，是生產高品質酸奶的關鍵因素。直投式發(fā)酵劑（directed vat set starter，DVS）[5-6]是一種高度濃縮和標準化的經冷凍干燥的粉末狀固體發(fā)酵劑菌種，無需進行活化或擴大培養(yǎng)等步驟，可直接加入原料乳中進行發(fā)酵。直投式發(fā)酵劑具有活力強、用量少、保質期長、能有效降低菌種污染與退化，發(fā)酵的酸奶產品質量穩(wěn)定等顯著優(yōu)點。因此，直投式發(fā)酵劑是現今主要的商業(yè)酸奶發(fā)酵劑[7-8]。基于在乳酸菌基礎研究與應用開發(fā)方面的技術優(yōu)勢，西方發(fā)達國家對直投式酸奶發(fā)酵劑的研制和應用一直處于領先地位。國外發(fā)酵劑供應商能根據客戶的需要，提供諸如發(fā)酵速度快、口感爽滑、后酸化弱、抗噬菌體等不同生產性能的酸奶發(fā)酵劑。與國外相比，我國在直投式乳酸菌發(fā)酵劑方面的研究和生產起步較晚[6]。為了縮小與發(fā)達國家在直投式發(fā)酵劑的差距，國內對直投式發(fā)酵劑的研究主要集中在優(yōu)良菌株選育、高密度培養(yǎng)、冷凍干燥技術等方面[8]。目前研制出了一些擁有自主知識產權的國產發(fā)酵劑，生產易行、質量穩(wěn)定。

本試驗分別測定國內外六種不同直投式發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的pH、滴定酸度、乳酸菌活菌數、持水力、質構及感官指標。通過研究各項理化指標的變化，比較不同發(fā)酵劑的發(fā)酵性能，從而對比國內外直投式發(fā)酵劑的品質，同時也為酸奶生產廠家及消費者對酸奶發(fā)酵劑的選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

雀巢全脂奶粉、白砂糖：均購于蘇果超市。

1.1.2 發(fā)酵劑

購買6個品牌的商業(yè)酸奶發(fā)酵劑，以1、2、3、4、5、6進行編號，其中1、2、3、4、5號為國產商業(yè)酸奶發(fā)酵劑，6號為國外進口商業(yè)酸奶發(fā)酵劑。各發(fā)酵劑的信息如表1所示。

表1 發(fā)酵劑種類及成分Table 1 Types and ingredients of starters

1.1.3 試劑及培養(yǎng)基

酚酞、氫氧化鈉、乙醇、亞硫酸氫鈉、濃硫酸、可溶性淀粉、碘、碘化鉀、碳酸氫鈉、硫酸鈉、鄰苯二胺等均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司。

MRS培養(yǎng)基：杭州微生物試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

JY502型電子分析天平：上海浦春計量儀器有限公司；SDHCB9E17-210型電磁爐：浙江蘇泊爾股份有限公司；LHS-150SC型恒溫恒濕箱：上海一恒科學儀器有限公司；PHS-3E pH計：上海電科學儀器股份有限公司；LDZX-40AI型立式電熱壓力滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；YJ-875型醫(yī)用凈化工作臺：吳江市生化凈化設備廠；TDL-5A型低速臺式大容量離心機：瑞江分析儀器有限公司；TA-XT Plus質構儀：英國Stable Micro System公司；UV-6100紫外分光光度計：上海美譜達儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 pH值

每隔2 h取樣，利用pH計直接測定酸奶樣品的pH值。

1.3.3 酸度[9]

每隔2 h取樣，參照國標GB5413.34—2010《食品安全國家標準乳和乳制品酸度的測定》進行測定。

1.3.4 乳酸菌活菌數測定[10]

待酸奶樣品4℃后熟24 h后，參照國標GB4789.35—2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》進行活菌計數。

1.3.5 持水力（water holding capacity，WHC）測定

在離心管中稱取一定質量（W0）的酸奶樣品后，放入離心機，3000r/min離心20min后，取出離心管，靜置10 min后，除去上清液，測定殘余的質量W，酸奶的持水力按下式計算：

WHC=W/W0×100%

1.3.6 酸奶質構測定[11]

采用TA-XT Plus質構儀測定酸奶質構特性，使用直徑為3.5 cm的A/BE圓盤形探頭。測定條件：5 g力，測前速率1.0 mm/s，測試速率1.0 mm/s，測后速率10.0 mm/s，探頭進入距離30 mm。

1.3.7 乙醛含量測定[12]

采用碘滴定法進行測定。

1.3.8 雙乙酰含量測定[13]

采用鄰苯二胺比色法進行測定。

1.3.9 感官評價

感官評定小組由有食品評價經驗的人員組成，共有12人，對樣品的外觀、氣味、口感、組織狀態(tài)和喜愛程度進行評價；各項滿分各為20分，各項評分值的和為感官評價總分，滿分100分，評價標準見表2。

表2 酸奶樣品感官評價的評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of yogurt

1.3.10 數據統(tǒng)計

樣品測試均重復3次，數據均用平均值±標準差的形式表示。單因素方差分析和多重比較采用Duncan實驗方法，采用SPSS17.0軟件進行數據分析，P＜0.05為顯著水平。

2 結果與分析

2.1 pH和酸度

pH和酸度是酸奶產品重要的理化指標，直接影響酸奶的品質。由圖1A可知，在酸奶發(fā)酵初期2 h內，6號發(fā)酵劑pH值下降速度最快，從6.43降至4.92，而其他五種發(fā)酵劑pH值的變化緩慢。發(fā)酵4 h，2、3、4和5號發(fā)酵劑的pH快速下降，但1號發(fā)酵劑的pH變化仍較緩慢。到達6 h時，所有發(fā)酵劑的pH值均下降至4.00～4.30之間，隨后pH值變化較小。由圖1B可知，酸度的變化趨勢與pH相反，但變化規(guī)律一致。發(fā)酵0～4 h內，6號產酸最快，2 h達到51.95°T，1號產酸最慢。6 h后，六種發(fā)酵劑酸度變化緩慢且相互之間差異較小。由于各個發(fā)酵劑所含的乳酸菌菌株不同或不同菌種混合比例不同，各個發(fā)酵劑的產酸能力不同導致酸奶pH和酸度的變化差異[14-15]。

圖1 不同發(fā)酵劑酸奶pH(A)和酸度(B)的變化Fig.1 Change of pH(A)and acidity(B)of yogurt fermented by different starters

2.2 凝乳時間

由于乳酸菌繁殖生長產生的有機酸，降低了牛乳的pH。當牛乳pH降至4.6～4.7達到酪蛋白的等電點時，酪蛋白膠粒開始聚集沉降，逐漸形成一種蛋白質網絡立體結構，使原料乳變成半固體的凝膠體—凝乳[16-17]。6種發(fā)酵劑的凝乳時間見表3。

表3 不同發(fā)酵劑對凝乳時間的影響Table 3 Effect of different fermentation starters on coagulation time

由表3可知，1～6號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶凝乳時間分別為5 h、4 h、4 h、4 h、4 h和3 h。其中6號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的pH值在發(fā)酵初期下降速度最快，2 h后變?yōu)?.92，最先出現凝乳現象，并在3 h左右基本形成凝乳。2、3、4、5號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶均在發(fā)酵4 h后，pH降至4.5左右，基本形成凝乳。而1號發(fā)酵劑的pH變化速度緩慢，在發(fā)酵5 h后才基本形成凝乳。凝乳時間的快慢主要取決于酸奶pH的變化速度。由于不同發(fā)酵劑所含的乳酸菌不同或不同菌種混合比例不同，導致酸奶pH和酸度的變化差異。

2.3 乳酸菌活菌數

酸奶中乳酸菌的數量會直接影響產品的品質，同時作為對人體營養(yǎng)與健康有益的酸奶，產品中必須含有并保持一定量的乳酸菌活菌數。不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶中乳酸菌測定結果見圖3。由圖3可知，六種發(fā)酵劑以相同接種量發(fā)酵制作的酸奶中乳酸菌活菌數量分別為1.00×108CFU/g、2.34×108CFU/g、6.31×107CFU/g、3.80×108CFU/g、1.29× 108CFU/g和1.29×109CFU/g，均符合國標GB19302—2010《發(fā)酵乳》中對乳酸菌活菌數高于1×106CFU/g（mL）的要求[18]。6號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶中的活性乳酸菌數顯著高于其他五種（P＜0.05），正是由于大量的乳酸菌快速繁殖生長、大量產酸，導致6號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的pH和酸度在2 h內發(fā)生較大的變化，并在發(fā)酵3 h后基本形成凝乳。

圖3 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶中乳酸菌活菌數的測定結果Fig.3 Determination results of viable lactic acid bacteria of yogurts fermented by different starters

2.4 酸奶物理學特性

分別測定持水力、硬度、稠度、黏聚性和黏性指標來評價六種發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的物理學特性，結果（表4）可以看出，發(fā)酵劑1、2和5的持水力相對于其他三種樣品的持水力較高，其中5號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的持水力最高，達到94.95%，4號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的持水力最低，僅有75.30%。3號和6號的持水力特性較為相似。

采用黏稠度—反擠壓測試進行酸奶質構測定，觀察六種發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的硬度、稠度、黏聚性、黏性指數的差異。從表4可以看出，各個酸奶樣品的硬度從大到小依次為6號＞2號＞5號＞3號＞1號＞4號。酸奶稠度主要反映了酸奶流動性的大小，流動性越大，稠度越小，流動性越小，稠度越大[19]。稠度與硬度結果非常相似，各樣品的稠度從大到小依次為6號＞2號＞5號＞3號＞4號＞1號。質構作為酸奶重要的物理指標，受到很多因素的影響。不同乳酸菌菌種發(fā)酵形成的酸奶質構不同，一些產黏的菌種發(fā)酵形成的酸奶質構指標相對比較高，而一些產胞外多糖的菌種發(fā)酵的酸奶硬度和黏度降低。發(fā)酵劑菌種比例和菌種的生理狀態(tài)也會對酸奶質構的影響很顯著。此外，在發(fā)酵劑生產過程中，一些生產廠家會額外添加增稠劑和穩(wěn)定劑，一定量的增稠劑和穩(wěn)定劑同樣也會對酸奶質構有一定的影響[20]。造成六種酸奶發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶物理特性差異的主要原因是菌種不同、菌種比例和菌種活性的差異。

表4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的持水力和質構參數Table 4 Water holding capacity and texture analysis of yogurts fermented by different starters

2.5 乙醛和雙乙酰產量

品質優(yōu)良的酸奶必須具備良好的風味。酸奶中乙醛和雙乙酰一直被認為是酸奶風味的主要成分，因此酸奶中乙醛和雙乙酰的含量檢測對酸奶風味評價尤為重要[21-22]。六種發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶乙醛和雙乙酰的含量見圖4。由圖4可以看出，六種發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶所產生的乙醛含量范圍在14.97～22.17μg/mL，雙乙酰產生量在1.02～2.47μg/mL。6號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶中的乙醛含量最高，而1號和3號發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶中雙乙酰含量最高。許多研究發(fā)現乙醛是酸奶風味物質的主要成分，并指出在酸奶中乙醛含量只有高于8 μg/mL時，才能保證酸奶具有良好的風味。六種發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶中乙醛含量均高于8 μg/mL。一般認為，酸奶中的乙醛主要由保加利亞乳桿菌發(fā)酵產生，雙乙酰由嗜熱鏈球菌發(fā)酵產生。因此，酸奶發(fā)酵劑中菌種種類、菌株比例和活力對酸奶中風味物質含量起著關鍵性的作用[23]。

圖4 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的乙醛和雙乙酰含量Fig.4 Acetaldehyde and diacetyl production of yogurts fermented by different starters

2.6 酸奶的感官評定

12位評價人員從外觀、氣味、口感、組織狀態(tài)以及喜愛程度五個方面對酸奶進行感官評價，結果見圖5。從圖5可以看出，六種發(fā)酵劑制作的酸奶均具有較好的感官特性。6號發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶組織細膩均勻、口感爽滑、香氣濃郁，所以風味、口感、組織狀態(tài)評分較高，喜愛程度和綜合評價最高。1、3、4和5號的感官特性較為相似。而2號發(fā)酵劑發(fā)酵的酸奶由于有少量乳清析出、凝塊大小不均，導致外觀、組織狀態(tài)和綜合評分顯著低于其他五種發(fā)酵劑。

圖5 不同發(fā)酵劑發(fā)酵酸奶的感官評定結果Fig.5 Sensory evaluation results of yogurts fermented by different starters

3 結論

從pH值、滴定酸度、乳酸菌活菌數、持水力、質構及感官評定六個方面，對比國內外六種不同直投式發(fā)酵劑的發(fā)酵性能。由于產酸速度快、凝乳時間短，活性乳酸菌數量多，較高的持水力，良好的質構和最受喜愛的感官特性，6號國外進口發(fā)酵劑的發(fā)酵性能要顯著優(yōu)于其它五種國產發(fā)酵劑。發(fā)酵劑中菌種的選擇、數量和搭配比例是導致不同直投式發(fā)酵劑發(fā)酵性能差異的主要原因。除了對比發(fā)酵酸奶的理化指標外，在以后的研究中還要進一步比較不同酸奶的營養(yǎng)價值，從而進行更全面的對比。

目前國內酸奶生產廠家大多依賴國外進口的發(fā)酵劑，酸奶發(fā)酵劑市場長期被國外企業(yè)壟斷，酸奶發(fā)酵劑的國產化和本土化將是一條降低酸奶企業(yè)生產成本以及消費者負擔，促進國內酸奶產業(yè)發(fā)展的有效途徑之一[24-25]。因而，自主研發(fā)具有優(yōu)良品質的直投式發(fā)酵劑是非常關鍵的。

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Comparison of the fermentation characteristics of different directed vat set starters

CHEN Cen,HAN Yanli,CAO Zheng,TONG Bin,FAN Jinshan,ZHOU Xue(Department of Bioengineering,Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong 212400,China)

In order to compare the fermentation performance of six different domestic and imported yoghurt directed vat set starters(DVS),yogurts were produced and followed by determination of the following parameters:pH,titratable acidity,lactic acid bacteria viable counts,acetaldehyde and diacetyl content,water holding capacity,texture properties and sensory evaluation.The fermentation characteristics of six different DVS were studied and compared.The results showed that the imported DVS No.6 had the fastest acid production rate,and the yogurt largely curded in 3 h.In the yogurt fermented by starter No.6,the viable count of lactic acid bacteria was the largest(1.29×109CFU/g),the acetaldehyde content was the highest (22.17 μg/ml),and the sensory evaluation score was the highest(88).Generally,the fermentation performance of imported DVS No.6 was the optimal among the six kinds of DVS.

lactic acid bacteria;yogurt;DVS;fermentation characteristics;quality

TS 252.4

0254-5071（2017）01-0126-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.026

2016-09-29

江蘇農林職業(yè)技術學院面上項目(2014kj18)

陳岑(1987-)，女，講師，博士，研究方向為食品微生物。