自制酸奶與商業(yè)化酸奶的比較研究

韓瑨，馮華峰，喬禎逸，吳正鈞

（上海乳業(yè)生物工程技術研究中心，乳業(yè)生物技術國家重點實驗室，光明乳業(yè)研究院，上海 200436）

酸奶是一種以牛乳為主要原料，經(jīng)特定的乳酸菌如嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）等混合發(fā)酵且冷藏后制備的活菌型功能乳制品。研究表明，乳酸菌的代謝產(chǎn)物（乳酸等）不僅對腸道內有害菌具有一定的抑制或殺滅作用[1]，而且具有調節(jié)免疫的功效[2]，長期飲用酸奶還有助于改善食滯、消化不良、便秘等胃腸道疾病[3]，加之酸甜適中、細膩爽滑、濃厚淳香的口感，酸奶成為人們青睞的乳制品之一。

近年來，“DIY”形式的自制酸奶憑借其簡易的制作特點逐漸在乳制品市場嶄露頭角，然而針對其發(fā)酵與冷藏過程中變化的基礎性研究工作相對較少，本文研究了自制酸奶和商業(yè)化酸奶在發(fā)酵和冷藏過程中pH 值、酸度、黏度以及乳酸菌活菌數(shù)的變化，并對不同冷藏時間的兩種酸奶進行了感官評定與比較，最后綜合評價了這兩種酸奶各自的特點。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售酸奶發(fā)酵劑；市售白砂糖；YF-L822 酸奶發(fā)酵劑：丹麥科漢森有限公司；全脂奶粉：新西蘭Foterra有限公司；酪蛋白水解物-蛋白胨-酵母提取物（trypticase-peptone-yeast extract，TPY）培養(yǎng)基：青島海博生物有限公司。

1.2 儀器與設備

GNP-9270 型隔水恒溫培養(yǎng)箱：上海精宏實驗設備有限公司；SG-402TX 型超凈工作臺：美國BAKER 公司；PB-100 型 pH 計：德國 Sartorius 公司；酸度計：蘇州亞太化工玻璃儀器有限公司；R180 型黏度計：德國proRheo 公司；BCD-221TMCV 型冰箱：青島海爾股份有限公司；BUGBOX 型厭氧培養(yǎng)箱：英國Ruskinn 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 發(fā)酵基料的制備

將全脂奶粉和白砂糖充分溶解于蒸餾水中，配制成含糖50 g/L、乳固形物質量分數(shù)為10%的全脂牛奶，將上述全脂牛奶于95 ℃加熱滅菌5 min，冷卻至室溫即得發(fā)酵基料。

1.3.2 發(fā)酵試驗

將市售酸奶發(fā)酵劑以1 g/L（產(chǎn)品標稱的接種比例）的接種量無菌接種于1.3.1 所述方法制備的發(fā)酵基料中，于 42 ℃靜置培養(yǎng)，于發(fā)酵 0、2、4、6、8、12 h 時進行取樣，測定樣品的酸度、黏度、pH 值及乳酸菌活菌數(shù)。

將YF-L822 商業(yè)化酸奶發(fā)酵劑以0.04 g/kg（產(chǎn)品標稱的接種比例）接種量無菌接種于1.3.1 所述方法制備的發(fā)酵基料中，于 42 ℃靜置培養(yǎng)，于發(fā)酵 0、2、4、6 h 時進行取樣，測定樣品的酸度、黏度、pH 值及乳酸菌活菌數(shù)。

1.3.3 冷藏試驗

將1.3.2 所述方法獲得的酸奶置于4 ℃冰箱中進行冷藏，于 0、3、6、9、12、15 d 時進行取樣，測定樣品的酸度、黏度、pH 值及乳酸菌活菌數(shù)。

1.3.4 感官評定

由20 人組成的感官評定小組按表1所示標準，分別對冷藏1 d 和15 d 的自制酸奶和商業(yè)化酸奶進行感官評定。

表1 酸奶感官評定標準Table 1 Evaluation standards of yoghurt

1.3.5 數(shù)據(jù)測定與處理

酸度、pH 值、黏度和乳酸菌活菌數(shù)分別用酸堿滴定法、pH 計、黏度計以及傾注法測定。采用Excel 2013對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、匯總與處理。

2 結果與討論

2.1 自制酸奶和商業(yè)化酸奶發(fā)酵過程中的變化比較

自制酸奶和商業(yè)化酸奶發(fā)酵過程中的變化（pH值、酸度、黏度和乳酸菌活菌數(shù)）如圖1所示。

圖1 發(fā)酵過程中自制酸奶和商業(yè)化酸奶pH值、酸度（A）和黏度、乳酸菌活菌數(shù)（B）的變化Fig.1 Changes in pH value，acidity（A）and viscosity，viable count of lactic acid bacterial（B）in home-made yoghurt and commercial yoghurt during fermentation

從圖1B 可以看出，自制酸奶和商業(yè)化酸奶中的乳酸菌活菌數(shù)生長趨勢相似，均呈典型的“S”型生長曲線，兩者在發(fā)酵過程中均有大幅度的增長，且終點處總菌數(shù)處于相同水平（自制酸奶中活菌的對數(shù)值由5.36 增長至9.14，商業(yè)化酸奶由6.12 增長至 9.32），但在發(fā)酵時間方面，兩者差別較大，自制酸奶發(fā)酵緩慢，耗時12 h 才完成發(fā)酵，而商業(yè)化酸奶發(fā)酵迅速，僅6 h即可達到發(fā)酵終點，造成兩種酸奶發(fā)酵時間差異的主要原因可能是：（1）發(fā)酵劑接種量不同，自制酸奶發(fā)酵菌種的起始濃度（活菌對數(shù)值5.36）低于商業(yè)化酸奶（活菌對數(shù)值6.12）1個數(shù)量級左右，因此，延長了菌株增殖與發(fā)酵的時間；（2）菌種本身的發(fā)酵活力有差異。商業(yè)化酸奶所用的菌株通常是由菌種公司（如科.漢森、丹尼斯科等）篩選且經(jīng)長期馴化而來的優(yōu)良乳酸菌，其增殖性能往往優(yōu)于市售自制酸奶的發(fā)酵菌株。

酸奶產(chǎn)品“黏稠”的口感主要是發(fā)酵菌株代謝產(chǎn)生的胞外多糖類高分子聚合物在發(fā)酵體系內發(fā)揮增稠劑、膠凝劑作用的結果[4]，通常以黏度定義酸奶的黏稠度，數(shù)值越高，則黏稠度越大。由圖1B 可知，盡管發(fā)酵速度不同，但自制酸奶和商業(yè)化酸奶的黏度均不斷攀升至同一水平（自制酸奶的黏度由16 mPa·s提升至520 mPa·s，商業(yè)化酸奶由18 mPa·s 攀升至540 mPa·s），這說明發(fā)酵終點處兩者的口感較接近。

典型的酸奶凝乳機制主要有兩種：酸凝乳和酶凝乳，其中酸凝乳是由乳酸菌代謝牛奶中的乳糖產(chǎn)生乳酸使蛋白質變性的結果[5]，通常以滴定酸度或pH 值（H+濃度的負對數(shù)值）來直接或間接表示酸奶的酸度，兩者互為反相關，即pH 值越低，滴定酸度則越高，反之亦然。如圖1A 所示，自制酸奶的酸度在發(fā)酵過程中酸度緩慢上升（從 16 °T 提升至 64 °T），pH 值也相應地逐漸降低（從6.62 下降至4.51），相比之下，商業(yè)化酸奶的發(fā)酵產(chǎn)酸效率更高，其接種后6 h 發(fā)酵體系的酸度和pH 值已與自制酸奶持平，分別達到68°T 和4.46°T。除了起始發(fā)酵濃度外，發(fā)酵劑中嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的比例、菌株自身的產(chǎn)酸能力的差異也會引起產(chǎn)酸速度的不同[6]。

2.2 自制酸奶和商業(yè)化酸奶冷藏過程中的變化比較

自制酸奶和商業(yè)化酸奶冷藏過程中pH 值、酸度和黏度、乳酸菌活菌數(shù)的變化見圖2。

完成發(fā)酵的酸奶需經(jīng)冷藏后才更適合食用，一方面是為了終止發(fā)酵過程，使得酸奶的特征（質地、口感、風味、酸度等）達到消費者的品味，另一方面可以通過降低乳酸菌的代謝作用來保持菌株在貨架期的活力，但在實際的冷藏過程中，無論自制酸奶還是商業(yè)化酸奶中的乳酸菌活菌數(shù)均有下降（如圖2B 所示），這可能是因為保加利亞乳桿菌更易受到乳糖發(fā)酵產(chǎn)生的有機酸的影響而失去活性[7]。具體地，自制酸奶和商業(yè)化酸奶在冷藏15 d 后的乳酸菌活菌數(shù)分別降低了1.71個數(shù)量級（活菌對數(shù)值從9.14 降低至7.43）和0.8個數(shù)量級（活菌對數(shù)值從9.32 下降至8.51），從趨勢來看，隨著冷藏周期的延長，自制酸奶中活菌數(shù)的衰減幅度越來越大，而商業(yè)化酸奶則是以相對恒定的降幅發(fā)生菌數(shù)衰減，可見商業(yè)化酸奶發(fā)酵劑比自制酸奶在冷藏存活方面具有一定的優(yōu)越性。

圖2 自制酸奶和商業(yè)化酸奶冷藏過程中pH值、酸度（A）和黏度、乳酸菌活菌數(shù)（B）的變化Fig.2 Changes in pH value，acidity（A）and viscosity，viable count of lactic acid bacterial（B）in home-made yoghurt and commercial yoghurt during cold storage

在冷藏條件下，發(fā)酵菌株不會完全停止代謝，而會以微弱的代謝作用繼續(xù)利用乳糖等營養(yǎng)物質，產(chǎn)生少量的有機酸和胞外多糖，通過不斷的積累，這些代謝產(chǎn)物會進一步影響酸奶在黏度和酸度等方面的理化特性。如圖1B 所示，自制酸奶與商業(yè)化酸奶的黏度均呈逐漸上升趨勢（自制酸奶的黏度由520 mPa·s 增加至631 mPa·s，商業(yè)化酸奶則由540 mPa·s 增加至672 mPa·s），冷藏前期（0～3天）黏度增幅較大，有可能是代謝產(chǎn)物（胞外多糖）[8]和低溫因素[9]的綜合作用所致。此外，由于酸奶體系內活菌數(shù)的差異（商業(yè)化酸奶體系內的活菌數(shù)始終大于自制酸奶）或者發(fā)酵菌株自身產(chǎn)胞外多糖能力的不同，前者的黏度值在冷藏期間內始終高于后者。

酸奶在冷藏過程繼續(xù)代謝乳糖產(chǎn)酸的現(xiàn)象稱為后酸化作用，有研究指出，在酸奶發(fā)酵階段，引發(fā)酸凝乳作用的乳酸主要來自嗜熱鏈球菌，即嗜熱鏈球菌的產(chǎn)酸能力優(yōu)于保加利亞乳桿菌，但在低溫冷藏條件下，進一步的后酸化作用是由保加利亞乳桿菌完成的，這是因為該類菌株可通過自身的調節(jié)作用來維持胞內中性pH 值環(huán)境，使β-半乳糖苷酶不受到外界低溫、低pH 值等不利條件的影響，保持原有的活性，繼續(xù)代謝乳糖產(chǎn)酸[6，10]。盡管冷藏過程中自制酸奶的活菌數(shù)和存活率均不及商業(yè)化酸奶（圖2B），但前者的后酸化作用顯著大于后者（圖2A），具體地，自制酸奶的酸度和 pH 值分別上升 21 °T（64 °T 上升至 85 °T）和下降0.71（由4.51 下降至3.80），而商業(yè)化酸奶中相應的變化值為 7 °T（由 68 0T 上升至 75 °T）和 0.14（由 4.41 下降至4.27），這說明酸奶后酸作用的強弱與活菌數(shù)量無關，而與發(fā)酵菌種的乳酸合成相關酶（H+-ATPase、乳酸脫氫酶等）的活性有關[11]。

2.3 自制酸奶和商業(yè)化酸奶的感官評定結果

從色澤、組織狀態(tài)、氣味、風味以及口感方面，分別對冷藏1 d 和15 d 的自制酸奶和商業(yè)化酸奶進行專業(yè)的感官評定，結果如表2所示。

表2 酸奶感官評定結果Table 2 Evaluation results of yoghurt

在酸奶冷藏初期（1 d），自制酸奶與商業(yè)化酸奶的各項感官指標都較接近，后者的風味和口感略高于前者，然而在冷藏后期（15 d），除了色澤、氣味維持不變外，兩者在組織狀態(tài)、風味、口感方面均有較大變化，進而拉開了彼此間的感官差距，而引起差異的主因是保加利亞乳桿菌的后酸作用。自制酸奶過強的后酸作用首先加強酸奶的凝乳作用，硬實的凝乳質地和大量析出的乳清，破壞了組織狀態(tài)的均一度（組織狀態(tài)評分從15 降至13）和應有的細膩口感（口感評分從17 降至13），其次，冷藏后期大量產(chǎn)生的乳酸打破了發(fā)酵完成時原有的酸甜比例，令產(chǎn)品風味急劇下降（風味評分從15 降至11），長期冷藏的自制酸奶在上述諸多方面的不足決定其食用時效性短的特點。相反地，低后酸的商業(yè)化酸奶在冷藏過程中不但沒有受到過量乳酸的干擾，而且乳酸菌緩慢產(chǎn)生的風味物質（乙醛、雙乙醛等）逐漸積累[12]，賦予酸奶更典型的風味，上述優(yōu)勢奠定了商業(yè)化酸奶穩(wěn)定的產(chǎn)品特點（感官評定總分從 84 升至 86）。

3 結論

酸奶因具有特殊的風味、飽滿的口感、豐富的營養(yǎng)（富含蛋白質、鐵、磷、維生素等營養(yǎng)成分）以及良好的生理功能，而受到廣大消費者的追捧，目前已成為我國發(fā)酵乳制品市場的最大品類。隨著發(fā)酵劑的公開化程度越來越高，以及消費者對發(fā)酵技術的了解度與掌握度日益成熟，大大降低了酸奶制作的技術門檻，繼而產(chǎn)生了有別于乳企大規(guī)模商業(yè)化酸奶的產(chǎn)品形式——家庭作坊型自制酸奶。

本研究多角度地綜合比較了自制酸奶與商業(yè)化酸奶的優(yōu)缺點，結果如表3所示。

表3 自制酸奶和商業(yè)化酸奶的比較Table 3 Comparison of home-made yoghurt and commercial yoghurt

通過專業(yè)菌種公司提供的發(fā)酵劑所制備的商業(yè)化酸奶在發(fā)酵、冷藏性能及其穩(wěn)定性方面優(yōu)勢明顯，更短的發(fā)酵時間節(jié)省了大量的時間成本，更多的高活力乳酸菌為益生作用的發(fā)揮提供物質保障[13]，更高的黏度賦予酸奶濃稠的質地和厚實的口感，更弱的后酸化作用確保酸奶在冷藏期間的穩(wěn)定性[14]，而自制酸奶制備工藝的操作自由度極高，制作者不但可以擺脫時間和地域的限制（發(fā)酵劑、基料奶、酸奶機均可由網(wǎng)購低價獲得），隨時隨地地享受“DIY”酸奶的樂趣，而且還能根據(jù)個人喜好來調整酸甜比例或搭配果粒。因此，各有優(yōu)勢的兩種酸奶吸引了不同的消費人群，專注于享受“DIY”成就感的休閑消費者會選擇自制酸奶，而商業(yè)化酸奶則更適合追求風味、營養(yǎng)、健康的快節(jié)奏人群。