羊乳酒在發(fā)酵過程中主要參數(shù)變化的研究

楊同香,吳孔陽(yáng),李希琳,李劉敏,康懷彬*

(1.河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471023;2.洛陽(yáng)師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471934)

羊乳酒在發(fā)酵過程中主要參數(shù)變化的研究

楊同香1,吳孔陽(yáng)2,李希琳1,李劉敏1,康懷彬1*

(1.河南科技大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471023;2.洛陽(yáng)師范學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471934)

以新鮮羊奶為原料,采用乳酸菌和酵母菌共發(fā)酵方法,在29℃條件下振蕩發(fā)酵羊乳,以pH值、酒精度、總氮及非蛋白氮含量為評(píng)價(jià)指標(biāo),通過凱氏定氮法、十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳法(SDS-PAGE),對(duì)羊乳酒在發(fā)酵過程的不同時(shí)期蛋白質(zhì)降解的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,羊乳酒在發(fā)酵的過程中的pH值呈現(xiàn)先降低后升高再降至穩(wěn)定的趨勢(shì);酒精度呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì);總氮含量變化不大;非蛋白氮含量隨著乳酒發(fā)酵的進(jìn)行緩慢升高;SDS-PAGE結(jié)果顯示,羊乳酒中蛋白質(zhì)發(fā)生了不同程度的降解,小分子蛋白增多,蛋白分子質(zhì)量主要分布在17～35 kDa。

鮮羊乳;奶酒;蛋白質(zhì)降解;十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰氨凝膠電泳

奶酒作為一種傳統(tǒng)的飲用酒,具有獨(dú)特的口感和魅力。目前多集中于對(duì)馬奶酒和牛奶酒的研究,主要從奶酒發(fā)酵劑篩選、工藝條件、功能特性等方面展開研究[1-2]。由于傳統(tǒng)的奶酒工藝復(fù)雜,需要特殊的發(fā)酵劑,通常利用乳酸菌和酵母菌的共發(fā)酵培養(yǎng)可能會(huì)產(chǎn)生一些代謝產(chǎn)物,能夠改善產(chǎn)品的風(fēng)味,也有一些研究者通過添加果蔬發(fā)酵提高奶酒的香味和口感(如哈密瓜奶酒、核桃奶酒等)[3-5]。羊乳作為人類三大奶源之一,因?yàn)榫哂胸S富的營(yíng)養(yǎng)以及保健功效在國(guó)際市場(chǎng)備受推崇,被國(guó)際營(yíng)養(yǎng)界稱為“奶中之王”[6]。近年來(lái),有關(guān)羊乳加工的研究主要集中于酸羊乳、奶酪、羊乳粉、常溫奶、冰淇淋等[7-9],而有關(guān)羊乳酒產(chǎn)品開發(fā)及其相關(guān)理論研究相對(duì)較少[10]。本試驗(yàn)通過開展對(duì)羊乳酒發(fā)酵過程主要參數(shù)變化的研究,以期為羊乳酒發(fā)酵產(chǎn)品品質(zhì)控制及開發(fā)提供相應(yīng)的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮羊奶:購(gòu)自洛陽(yáng)市郊區(qū)乳山羊養(yǎng)殖場(chǎng);混合發(fā)酵劑(乳雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、植物乳桿菌ST-III、釀酒酵母菌等):保藏于河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院乳品工程實(shí)驗(yàn)室。

1.2 儀器與設(shè)備

K9860全自動(dòng)凱氏定氮儀:濟(jì)南海能儀器股份有限公司;PHS-3E型pH計(jì):上海雷磁儀器廠;BSD-250振蕩培養(yǎng)箱:上海蘇凈實(shí)業(yè)有限公司;HH-601數(shù)顯恒溫水浴鍋:金壇市朗博儀器制造有限公司;JA10003分析天平:上海京孚儀器有限公司;KL-30-10000乳化均質(zhì)機(jī):上?？苿跈C(jī)械設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

新鮮羊乳、蔗糖→攪拌→過濾→加熱至55～65℃→15 MPa壓力條件下均質(zhì)→90～95℃加熱殺菌5 min→冷卻至25～30℃→2%～3%接種量接種發(fā)酵劑→測(cè)定初始pH→主發(fā)酵(25～30℃培養(yǎng)3 d)→后發(fā)酵→成品

1.3.2 發(fā)酵過程

原料乳∶白砂糖為10∶1(g∶g),混合發(fā)酵劑添加量為3%。接種后在29℃、振蕩速度55r/min條件下進(jìn)行恒溫培養(yǎng),在發(fā)酵第3、5、9、20、24、30、34、48、56、68、72小時(shí)分別取樣,進(jìn)行編碼1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#,并對(duì)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

1.3.3 測(cè)定方法

pH值的測(cè)定:在每組樣品發(fā)酵時(shí)間達(dá)到要求時(shí),取樣進(jìn)行pH值的測(cè)定,記錄該發(fā)酵時(shí)間樣品的pH值。

酒精度的測(cè)定:將測(cè)定完pH值的樣品進(jìn)行蒸餾,將餾出物定容至100 mL,并用酒度計(jì)和溫度計(jì)測(cè)定在該溫度時(shí)的酒精度,再換算成20℃條件下的酒精度[11-12]。

蛋白質(zhì)含量及分子質(zhì)量的測(cè)定:根據(jù)凱氏定氮法測(cè)定樣品中的蛋白質(zhì)含量[13]。凱氏定氮法測(cè)定非蛋白氮含量時(shí),用15%三氯乙酸溶液將蛋白質(zhì)沉淀,濾液再采用凱氏定氮法測(cè)定氮含量,即為樣品中非蛋白氮含量。通過十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)法測(cè)定羊乳酒中可溶性蛋白分子質(zhì)量[14]。

2 結(jié)果與分析

2.1 pH值測(cè)定結(jié)果及分析

表1 羊乳酒發(fā)酵過程中pH值變化Table 1 Changes of pH value during fermentation process of fresh goat milk wine

由表1可知,樣品的pH值隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈先減后增再降低的趨勢(shì),在發(fā)酵72 h時(shí)羊乳酒的pH值要高于核桃牛乳酒[5]。羊乳酒在發(fā)酵時(shí)的初始pH值為5.5左右,隨著發(fā)酵的進(jìn)行,各種微生物快速的生長(zhǎng)繁殖,由于細(xì)菌的傳代時(shí)間要比酵母菌短的多,因此細(xì)菌快速生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生的乳酸以及酵母菌生長(zhǎng)繁殖時(shí)產(chǎn)生的少量無(wú)機(jī)磷酸等使羊乳酒的pH值降至pH5.1附近。在酵母菌快速生長(zhǎng)產(chǎn)生的酒精的共同作用下,抑制了細(xì)菌的生長(zhǎng)和自身的產(chǎn)酸,所以酸度雖然會(huì)升高,然而因?yàn)榇蠓肿拥姆纸狻⒕凭康脑黾雍腿鯄A性物質(zhì)等緩沖物質(zhì)的生成,使pH值增高至pH5.3～5.4,這與黃酒發(fā)酵時(shí)樣品中pH值變化類似[15]。隨著發(fā)酵的持續(xù)進(jìn)行,乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生了乳酸,增加了羊奶酒的酸度,達(dá)到了pH4.9。

2.2 酒精度測(cè)定結(jié)果及分析

由圖1可知,在整個(gè)羊乳酒的發(fā)酵過程中,發(fā)酵酒的酒精度呈緩慢增高的趨勢(shì)。發(fā)酵開始至發(fā)酵20 h時(shí)(樣品4#),各種微生物快速的生長(zhǎng)繁殖,釀酒酵母開始快速產(chǎn)生酒精,剛開始時(shí)較為緩慢,隨后產(chǎn)生酒精速度加快。之后,由于各種微生物的相互作用,酒精產(chǎn)生速度稍微減緩,但酒精度仍在持續(xù)增加直至達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的值。

圖1 羊乳酒發(fā)酵過程中酒精度變化Fig.1 Change of alcohol content during fermentation process of fresh goat milk wine

2.3 總氮及蛋白質(zhì)含量測(cè)定

2.3.1 總氮含量測(cè)定結(jié)果

表2 羊乳酒發(fā)酵過程中總氮含量測(cè)定結(jié)果Table 2 Determination results of total nitrogen content during fermentation process of fresh goat milk wine

由表2可知,樣品中總氮含量基本不變,保持在0.2608%～0.3397%范圍內(nèi)。

2.3.2 非蛋白氮含量測(cè)定結(jié)果

表3 乳酒發(fā)酵過程中非蛋白氮含量測(cè)定結(jié)果Table 3 Determination results of non-protein nitrogen content during fermentation process of fresh goat milk wine

由表3可知,在羊乳酒的發(fā)酵過程中,樣品中的非蛋白氮含量呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì),這是由于在發(fā)酵的過程中由于微生物細(xì)胞酶系作用使樣品中含有的蛋白質(zhì)產(chǎn)生降解現(xiàn)象,蛋白質(zhì)被降解為的氨基酸、肽類及一些無(wú)機(jī)物質(zhì),樣品中的非蛋白氮含量有一定的增加。

2.3.3 蛋白氮含量測(cè)定結(jié)果

圖2 羊乳酒發(fā)酵過程中蛋白氮含量變化Fig.2 Change of protein nitrogen contents during fermentation process of fresh goat milk wine

由圖2可知,由于蛋白質(zhì)被微生物分解,在發(fā)酵期間羊乳酒中的蛋白氮呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。羊乳酒在發(fā)酵期間,細(xì)菌與酵母菌相互作用,使原料中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為肽類及氨基酸等物質(zhì),引起樣品中蛋白氮含量下降,非蛋白氮含量上升,總氮含量基本保持不變。

2.4 SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳結(jié)果

由羊乳酒樣品SDS-PAGE結(jié)果(圖3)可知,羊乳酒可溶性蛋白電泳圖譜共分離出4條較清晰蛋白條帶,樣品中的蛋白分子質(zhì)量大致在17～35 kDa,蛋白分子質(zhì)量為35 kDa的蛋白質(zhì)條帶染色程度最深;蛋白分子質(zhì)量為25 kDa的蛋白含量次之;蛋白分子質(zhì)量為17kDa的蛋白含量比分子質(zhì)量為25 kDa的蛋白含量稍微低一些;蛋白分子質(zhì)量為20 kDa的蛋白含量最少,研究結(jié)果與宋宏新等[16]結(jié)果相近。

圖3 羊乳酒發(fā)酵過程中可溶性蛋白的SDS-PAGE結(jié)果Fig.3 SDS-PAGE results of soluble protein during fermentation process of fresh goat milk wine

樣品蛋白發(fā)酵過程中發(fā)生不同程度的降解,其中1#、2#、3#、4#、5#樣品中蛋白分子質(zhì)量為35 kDa的蛋白的染色深度在逐漸的降低,6#、7#、8#、9#、10#、11#樣品中染色深度變化不明顯,說(shuō)明蛋白分子質(zhì)量為35 kDa的蛋白在逐漸的降解至一定的水平。蛋白分子含量為25 kDa和20 kDa的蛋白含量也有降解的現(xiàn)象,但是分子質(zhì)量20 kDa的蛋白降解現(xiàn)象不明顯;而蛋白分子質(zhì)量為17kDa的蛋白在1#樣品中無(wú)條帶,從2#樣品中開始出現(xiàn)條帶,而且條帶的深度隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,直至達(dá)到一定水平,說(shuō)明在發(fā)酵的過程中有大分子的蛋白質(zhì)降解為小分子物質(zhì),并且隨著發(fā)酵的進(jìn)行降解量增加直至穩(wěn)定。

3 結(jié)論

通過測(cè)定羊乳酒發(fā)酵過程中的pH、酒精度、蛋白含量及蛋白分子質(zhì)量等,探究了新鮮羊乳在發(fā)酵過程中的蛋白質(zhì)降解情況。羊乳酒在發(fā)酵的過程中的pH值呈現(xiàn)先降低后升高再降至穩(wěn)定的趨勢(shì);酒精度呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)的趨勢(shì);總氮含量變化不大;非蛋白氮含量隨著乳酒發(fā)酵的進(jìn)行緩慢升高;通過不同樣品之間SDS-PAGE電泳條帶顏色的深淺對(duì)比得出在發(fā)酵的過程中較大分子質(zhì)量的蛋白發(fā)生降解現(xiàn)象,小分子的蛋白在逐漸增多,直至穩(wěn)定,蛋白分子質(zhì)量主要分布在17～35 kDa。

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YANG Tongxiang1,WU Kongyang2,LI Xilin1,LI Liumin1,KANG Huaibin1*
(1.College of Food and Bioengineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China;2.College of Life Science,Luoyang Normal University,Luoyang 471934,China)

TS261

0254-5071(2017)11-0088-03

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.11.019

2017-07-08

河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(18A55004、18B180018);河南科技大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(No.09001785);河南科技大學(xué)大學(xué)生研究訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(2017133)

楊同香(1983-),女,講師,博士,研究方向?yàn)槿槠房茖W(xué)與工程。

*通訊作者:康懷彬(1963-),男,教授,碩士,研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工及質(zhì)量控制。