艾連中,何楚瑩,徐致遠(yuǎn),周凌華,陳衛(wèi)

1(光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心,乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海,200436)

2(江南大學(xué)食品學(xué)院,食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫214122)

干酪乳桿菌貨架期存活性影響因素的研究＊

艾連中1,何楚瑩1,徐致遠(yuǎn)1,周凌華1,陳衛(wèi)2

1(光明乳業(yè)股份有限公司技術(shù)中心,乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海,200436)

2(江南大學(xué)食品學(xué)院,食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫214122)

以褐色乳飲料保質(zhì)期末的活性干酪乳桿菌數(shù)量為評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了初始酸度、貯藏溫度、菊粉添加量對(duì)干酪乳桿菌貨架期存活性的影響,并在單因素基礎(chǔ)上使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析得到優(yōu)化參數(shù)為:初始酸度70°T,貯藏溫度7～10℃,菊粉添加量8 g/L,此條件下褐色乳飲料28 d貨架期結(jié)束所含干酪乳桿菌數(shù)量?jī)H衰減8%,遠(yuǎn)低于市售同類(lèi)產(chǎn)品。

干酪乳桿菌,貨架期,初始酸度,貯藏溫度,菊粉

干酪乳桿菌(Lactobacillus casei,L.casei)是一種具有調(diào)節(jié)腸道菌群、促進(jìn)人體消化吸收以及增強(qiáng)免疫等多種保健作用的益生菌[1-3]。研究顯示,每日攝入108～109個(gè)益生菌即可發(fā)揮其對(duì)人體的益生作用[4-5]。褐色乳飲料是以發(fā)生美拉德反應(yīng)的脫脂牛奶與果葡糖漿為主要原料,采用干酪乳桿菌長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵后,經(jīng)調(diào)配、均質(zhì)、灌裝等工藝制成的活性乳酸菌飲品[6-7]。該類(lèi)型產(chǎn)品上市初富含干酪乳桿菌,然而受產(chǎn)品特點(diǎn)與貯藏環(huán)境等因素影響,其活菌數(shù)貨架期容易出現(xiàn)大量衰減,制約了益生菌對(duì)人體的健康作用。本文以褐色乳飲料貨架期末的活性干酪乳桿菌數(shù)量為評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了初始酸度、貯藏溫度以及菊粉用量對(duì)干酪乳桿菌存活性的影響。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,使用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化,得到了提高干酪乳桿菌存活性的工藝參數(shù),為干酪乳桿菌的工業(yè)化應(yīng)用及該類(lèi)型產(chǎn)品的生產(chǎn)提供借鑒。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

脫脂奶粉(蛋白質(zhì)含量340 g/kg),新西蘭乳品公司;白砂糖,市售;干酪乳桿菌LC2W(Lactobacillus caseiCG MCC NO.0828),光明乳業(yè)技術(shù)中心;Y M-150H果膠,美國(guó)CP Kelco公司;六偏磷酸鈉、檸檬酸,天津化學(xué)試劑有限公司;果葡糖漿,大成嘉吉食品有限公司;菊粉,比利時(shí)ORAFTI公司;MRS-Agar培養(yǎng)基,北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

303A-2電熱恒溫培養(yǎng)箱、恒溫水浴鍋,山東省龍口市電爐制造廠;APV 1000型高壓均質(zhì)機(jī),丹麥APV公司;KA T25高速組織分散機(jī),德國(guó)IKA公司;pHS-25數(shù)顯pH計(jì),上海理達(dá)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 發(fā)酵乳的制備[2,8]

脫脂奶粉(120 g/L)、水、果葡糖漿(100 g/L)→攪拌溶解(40℃,20 min)→高溫殺菌(95℃,90 min)→冷卻至36℃→添加L.casei菌種(1×106CFU/mL)→恒溫培養(yǎng)(36℃,72 h)→冷卻至4～10℃

1.3.2 褐色乳飲料的制備[8-9]

水(70～80℃,硬度≤20)+白砂糖(120 g/L)+菊粉(0～40 g/L)+果膠(3 g/L)→高速攪拌溶解(15～20 min)→殺菌(95℃,5 min)→冷卻至20～30℃→添加發(fā)酵基料(250 g/L)→攪拌(20 min)→調(diào)酸(酸度50～90°T)→均質(zhì)(40℃,21 MPa)→灌裝(10～20℃)→冷藏(5～25℃)

1.3.3 干酪乳桿菌活菌數(shù)的測(cè)定

市售褐色益生菌乳飲料貨架期通常為25～30 d,本試驗(yàn)褐色乳飲料貨架期為28 d。取褐色益生菌乳飲料d=0以及d=28的樣品,使用無(wú)菌生理鹽水,10倍稀釋法,選取合適濃度,在MRS-Agar平板上37℃培養(yǎng)48 h,計(jì)數(shù)平板上菌落數(shù)量,即為干酪乳桿菌數(shù)量[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 初始酸度對(duì)干酪乳桿菌存活性的影響

褐色益生菌乳飲料是一類(lèi)高糖度、高酸度的活性乳酸菌飲料,其較高的酸度對(duì)于提高產(chǎn)品的獨(dú)特口感有著重要作用,但較高的酸度使產(chǎn)品中游離的H+濃度較高,對(duì)益生菌的存活性產(chǎn)生影響[11]。本試驗(yàn)加工的褐色乳飲料貨架期初干酪乳桿菌數(shù)量為7×108CFU/mL,在貯藏溫度10℃,不添加菊粉的條件下,測(cè)定初始酸度對(duì)28 d貨架期末干酪乳桿菌活菌數(shù)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 初始酸度對(duì)貨架期末干酪乳桿菌數(shù)量的影響

從圖1各樣品28 d貨架期結(jié)束,活性干酪乳桿菌數(shù)量變化趨勢(shì)可知,褐色益生菌乳飲料初始酸度在50～100°T變化時(shí),干酪乳桿菌的數(shù)量與樣品的初始酸度呈負(fù)相關(guān),即隨樣品的初始酸度的增加,貨架期結(jié)束,其所含的干酪乳桿菌數(shù)量越低。其中初始酸度自50°T增加到80°T過(guò)程中,干酪乳桿菌數(shù)量下降速度較慢,酸度自80°T增加到100°T,干酪乳桿菌數(shù)量急劇下降,在初始酸度達(dá)到100°T時(shí),其干酪乳桿菌數(shù)量自最初的7×108CFU/mL下降3個(gè)數(shù)量級(jí)以上,這可能是由于過(guò)高的酸度不僅抑制干酪乳桿菌的繁殖,且還形成一定程度的殺菌作用。綜合圖1可知,初始酸度對(duì)干酪乳桿菌數(shù)量有一定的影響,考慮到該類(lèi)型產(chǎn)品高糖度、高酸度的特點(diǎn),為使貨架期內(nèi)干酪乳桿菌維持在較高的數(shù)量級(jí),初始酸度應(yīng)小于80°T。

2.2 貯藏溫度對(duì)干酪乳桿菌存活性的影響

活性發(fā)酵乳制品必須在較低的溫度下運(yùn)輸與貯藏,一方面為抑制有害微生物的代謝繁殖,保證產(chǎn)品的衛(wèi)生指標(biāo);另一方面,較低的溫度也可以抑制乳酸菌的代謝繁殖,避免發(fā)酵乳制品貨架期酸度上升太大,影響產(chǎn)品的口感[12-13]。但受冷鏈與銷(xiāo)售環(huán)境的影響,產(chǎn)品貨架期所處的溫度經(jīng)常偏高,且較低的貯藏溫度下乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖盡管受到抑制,但仍在以較低的速度代謝繁殖[14-15]。本試驗(yàn)在樣品初始酸度70°T,不添加菊粉的條件下,測(cè)定貯藏溫度對(duì)貨架期末干酪乳桿菌活菌數(shù)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 貯藏溫度對(duì)貨架期末干酪乳桿菌數(shù)量的影響

從圖2可知,貯藏溫度對(duì)貨架期末干酪乳桿菌的數(shù)量影響較大。貯藏溫度自5℃上升到10℃,干酪乳桿菌的數(shù)量小幅增加,這可能是由于盡管干酪乳桿菌貨架期以自然衰減為主,但由于10℃貯藏時(shí)干酪乳桿菌繁殖速度提高,一定程度上減少了干酪乳桿菌貨架期下降的數(shù)量;貯藏溫度自10℃上升到25℃過(guò)程中,隨貯藏溫度的增加,貨架末干酪乳桿菌數(shù)量呈迅速下降的趨勢(shì)。這可能是由于隨貯藏溫度的升高,干酪乳桿菌受到的抑制越來(lái)越小,干酪乳桿菌繁殖代謝速度較快,導(dǎo)致產(chǎn)品中氫離子濃度升高,體系的環(huán)境不利于干酪乳桿菌的存活。綜合圖2可知,為使干酪乳桿菌貨架期保持較好的存活性,褐色益生菌乳飲料貯藏溫度小于15℃。

2.3 菊粉用量對(duì)干酪乳桿菌存活性的影響

菊粉是一種功能性植物低聚多糖,每日攝食10 g菊粉對(duì)控制體重、改善腸道功能、促進(jìn)鈣的吸收很有幫助[16]。研究表明,菊粉有助于雙岐桿菌在人體內(nèi)增殖,且能提高發(fā)酵乳制品中雙歧桿菌在貨架期的存活性,但對(duì)其它益生菌的生長(zhǎng)與存活性的影響程度與菌種屬性有關(guān)[17,18]。本試驗(yàn)在樣品初始酸度70°T,貯藏溫度10℃條件下,研究了菊粉添加量對(duì)褐色乳飲料貨架期末干酪乳桿菌活菌數(shù)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 菊粉對(duì)貨架期末干酪乳桿菌數(shù)量的影響

由圖3可知,隨菊粉添加量的增加,貨架期末干酪乳桿菌數(shù)量逐步增加。菊粉添加量10 g/L時(shí),干酪乳桿菌數(shù)量增加最明顯;菊粉添加量從10 g/L增加到40 g/L過(guò)程中,褐色益生菌乳飲料貨架期末干酪乳桿菌數(shù)量盡管仍有增加,但增加幅度較小。綜合圖3可知,添加菊粉有助于提高干酪乳桿菌貨架期的存活性,考慮成本因素,合適的菊粉添加量在0～10 g/L。

2.4 提高干酪乳桿菌貨架期存活性的工藝參數(shù)的優(yōu)化

單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,為提高干酪乳桿菌貨架期存活性,使褐色益生菌乳飲料貨架期末保持較高的活菌數(shù),初始酸度小于80°T,貯藏溫度小于15℃,菊粉添加量為0～10 g/L。影響干酪乳桿菌貨架期存活性的因素較為復(fù)雜,考慮到各因素間的交互作用,在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過(guò)正交設(shè)計(jì)方法研究了初始酸度、貯藏溫度和菊粉添加量對(duì)干酪乳桿菌貨架期末存活性的影響,并對(duì)3因素的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平

表2 L9(33)正交設(shè)計(jì)方案及結(jié)果

由表2可知,在選擇的因素水平范圍內(nèi),酸度、貯藏溫度、菊粉添加量均對(duì)干酪乳桿菌貨架期的存活性有影響,由極差分析可知,貯藏溫度影響最大,初始酸度影響其次,其影響程度與菊粉添加量接近。由表2得到最佳工藝條件為A1B1C3,通過(guò)表2比較得A1與A2對(duì)應(yīng)的K值K1與K2非常接近,即初始酸度為65°T與70°T對(duì)干酪乳桿菌存活性影響接近,考慮到褐色乳飲料高酸度的特點(diǎn),選用A2;通過(guò)表2可知,菊粉添加量的C2與C3的K值K2與K3十分接近,即8 g/L與10 g/L的菊粉添加量對(duì)干酪乳桿菌的存活性性影響并無(wú)顯著差別,考慮到成本因素,選取C2為最佳值;貯藏溫度的B1與B2的K值K1與K2十分接近,即干酪乳桿菌在貯藏溫度7℃與10℃時(shí)存活性并無(wú)明顯變化。在表2基礎(chǔ)上優(yōu)化后的最佳組合為A2B1C2或A2B2C2,即初始酸度70°T,貯藏溫度7～10℃,菊粉添加量8 g/L。

3 結(jié)論

(1)單因素試驗(yàn)結(jié)果表明初始酸度、貯藏溫度和菊粉添加量均對(duì)干酪乳桿菌貨架期的存活性有一定的影響,合適的初始酸度小于80°T,貯藏溫度小于10℃,菊粉添加量0～10 g/L。

(2)試驗(yàn)表明,調(diào)整初始酸度、貯藏溫度以及菊粉添加量有助于提高干酪乳桿菌貨架期存活性。由正交試驗(yàn)結(jié)果可知,貯藏溫度對(duì)干酪乳桿菌存活性的影響最顯著,初始酸度與菊粉添加量影響接近。優(yōu)化得干酪乳桿菌存活性較高的工藝參數(shù)為初始酸度為70°T,貯藏溫度7～10℃,菊粉添加量10 g/L。該條件下生產(chǎn)與貯藏的褐色乳飲料,28 d貨架期結(jié)束,其干酪乳桿菌數(shù)量衰減僅10%,遠(yuǎn)低于目前市售同類(lèi)產(chǎn)品貨架期結(jié)束干酪乳桿菌90%的衰減量。

通過(guò)分析優(yōu)化褐色乳飲料中干酪乳桿菌存活性的影響因素,有助于提高產(chǎn)品貨架期所含干酪乳桿菌的數(shù)量,充分發(fā)揮益生菌對(duì)消費(fèi)者的健康作用,產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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ABSTRACTThe amount of activeL.caseiwas chosen as the estimated index of a brown milk drink,the effects of initial acidity,storage temperature and the amount of inulin on survival ofL.caseiduring shelf life were compared by single-factor test.The optimal parameters obtained by orthogonal experimentwere:initial acidity 70°T,storage temperature 7～10℃,concentrations of inulin 10g/kg.Under these conditions,the viability ofL.caseiin brown milk drink decreases only 10%after 28 days of storage,which is far less than the similar commercial products.

Key wordsLactobacillus casei,shelf-life,initial acidity,storage temperature,inulin

Influence Factors ofLactobacillus caseiViability in Milk Drink’s Shelf-life

AiLian-zhong1,He Chu-ying1,Xu Zhi-yuan1,Zhou Ling-hua1,ChenWei2
1(State Key Laboratory of dairy Biotechnology,Technology Center,BrightDairy&Food Co.Ltd.,Shanghai 200436,China)
2(State Key Laboratory of Food Science and Technology,School of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

博士,高級(jí)工程師。

＊上海市科委人才計(jì)劃(08QB14003),上海市科委農(nóng)業(yè)成果轉(zhuǎn)化資金(083919n1500)

2010-04-23,改回日期:2010-05-26