汪　波,于金迪,楊弘華,李秀菊,顏亨梅,*

(1.北京師范大學(xué)珠海分校,廣東珠海 519085；2.湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,湖南長沙 410081)

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海藻糖對酸奶中乳酸菌保護(hù)作用研究

汪波1,2,于金迪1,楊弘華1,李秀菊1,顏亨梅1,2,*

(1.北京師范大學(xué)珠海分校,廣東珠海 519085；2.湖南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,湖南長沙 410081)

目的:為解決液態(tài)條件下,溫度驟變對乳酸菌細(xì)胞膜的損傷。方法:在酸奶中添加4%的保護(hù)介質(zhì)海藻糖,測定酸奶感官指標(biāo)、酸度、蛋白含量以及乳酸菌含量的變化。結(jié)果:和對照組相比,儲存12 d后,添加海藻糖的酸奶,蛋白質(zhì)含量變化不顯著(p>0.05),感官指標(biāo)和酸度略有下降,活菌數(shù)顯著高于空白組酸奶(p<0.01)。結(jié)論:液態(tài)條件下,海藻糖可以有效的保護(hù)乳酸菌,降低低溫對乳酸菌的損傷。

酸奶,冷凍,乳酸菌,海藻糖

酸奶已成為深受現(xiàn)代人喜愛的一種營養(yǎng)保健飲品[1],但保質(zhì)期較短,2～6 ℃時最長保持15 d,因?yàn)樵谠摐囟认氯樗峋跃哂邪l(fā)酵能力,使酸度升高,抑制了乳酸菌的生長與繁殖,還導(dǎo)致部分乳酸菌死亡,以致乳酸菌含量下降[2]。

冷凍酸奶是指將酸奶貯藏在冷凍條件下,使乳酸菌幾乎處于休眠狀態(tài),適合長期保存[3]。但在冰凍酸奶研制過程中,一般要經(jīng)過低溫度處理,此過程,對乳酸菌細(xì)胞的損傷較大。近年來,針對乳酸菌冷凍后活力相對低下的問題,國內(nèi)外開展了大量研究工作。Castro等人研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌經(jīng)過冷凍干燥后,細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸比例發(fā)生了改變[4]。Martos等[5]人研究了冷凍干燥過程中,谷氨酸和天冬氨酸等保護(hù)劑對細(xì)胞膜流動性的影響。Kets[6]研究發(fā)現(xiàn)甜菜堿等保護(hù)劑在胞內(nèi)的積累有助于提高乳酸菌的抗冷凍特性。而國內(nèi)關(guān)于乳酸菌冷凍的研究相對較少,主要集中在選擇有效的冷凍干燥保護(hù)劑上。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)喬發(fā)東等[7]利用乳酸菌冷凍懸浮液的方法選出理想的冷凍介質(zhì)組成。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)張英華和霍貴成[8]確定了適合嗜熱鏈球菌的最佳保護(hù)劑配方,為脫脂乳粉12%、海藻糖1%、甘油3%、谷氨酸鈉1%。

近年來大部分研究集中于乳酸菌干粉的冷凍保藏,但酸奶的保存需要在液體狀態(tài)下進(jìn)行,酸奶在進(jìn)行冷凍時,由于溫度急劇降低,對生物系統(tǒng)的損傷主要包括兩個方面,一是改變了細(xì)胞膜脂肪酸物理性狀,二是改變了相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)[9];復(fù)水時細(xì)胞內(nèi)冰晶會發(fā)生重結(jié)晶,導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜或細(xì)胞器被破壞,如線粒體,同時容易損傷蛋白質(zhì)膠體[10]。針對上述難題,本論文對冷凍酸奶保存方法進(jìn)行了優(yōu)化處理,選擇理想的保護(hù)劑海藻糖(許多可食用動植物及微生物體內(nèi)都廣泛存在,是安全、可靠的天然糖類,能有效降低冷凍干燥過程中細(xì)胞膜的損傷),延長酸奶的保存時間,提高營養(yǎng)價值。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

海藻糖長瀨企業(yè)管理(上海)有限公司;全脂牛奶內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;乳酸菌菌粉安琪酵母股份公司;氫氧化鈉天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;考馬斯亮藍(lán)廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;標(biāo)準(zhǔn)牛血清蛋白廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;乙醇天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;磷酸天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;蒸餾水南京易普易達(dá)科技發(fā)展有限公司;MRS培養(yǎng)基廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;MC培養(yǎng)基廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

表1　海藻糖對感官指標(biāo)的影響

注:表中數(shù)據(jù)由平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;每列數(shù)據(jù)右上方的字母不同表示在0.05 水平有顯著性差異;*表明同樣貯藏時間下空白組和實(shí)驗(yàn)組同一指標(biāo)差異顯著。

高壓蒸汽滅菌鍋MLS-3750日本Sanyo;低溫冰箱BCD-215KS青島海爾;萬分之一天平FA1004上海越平;紫外分光光度計UV-2550日本島津;超凈工作臺SW-CJ-2D蘇州凈化;恒溫培養(yǎng)箱SPX-150BF上海博泰。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1分組及實(shí)驗(yàn)將全脂牛奶和乳酸菌菌粉按1000 mL∶1 g比例混勻,根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分成三組,分別為:添加4%海藻糖實(shí)驗(yàn)組、添加5%海藻糖實(shí)驗(yàn)組、空白組,每組3個平行,在42 ℃的恒溫箱中發(fā)酵6～8 h后,放入-20 ℃環(huán)境中保藏備用,分別在第2、4、6、8、10、12 d取樣,測定酸奶各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.2測定方法從滋味、氣味、組織狀態(tài)等方面評價冷凍貯藏條件下酸奶感官指標(biāo)隨時間的變化情況,分值設(shè)定為9～10(很好)、7～8(較好)、5～6(一般)、3～4(較差)、1～2(很差)[11]。酸度測定:按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5413.34-2010規(guī)定的方法測定。蛋白質(zhì)含量測定:按照考馬斯亮藍(lán)的方法測定[12]。乳酸菌含量測定:按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB4789.35-2010規(guī)定的方法檢驗(yàn)。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS軟件統(tǒng)計,對所測酸奶的各個指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析,置信水平設(shè)置為95%,顯著性水平為0.05。

2　結(jié)果與分析

2.1海藻糖對感官指標(biāo)的影響

由表1數(shù)據(jù)可得:在冷凍條件下,隨儲存時間的延長,兩組酸奶的感官指標(biāo)變化不大,兩組酸奶的滋味指標(biāo)隨時間延長沒有發(fā)生顯著性變化;空白組酸奶的氣味指標(biāo)從第8 d開始產(chǎn)生顯著性差異(p<0.05),4%海藻糖組酸奶的氣味指標(biāo)從第10 d開始產(chǎn)生顯著性差異(p<0.05);酸奶的狀態(tài)指標(biāo),空白組酸奶與4%海藻糖組酸奶分別從第8 d與第6 d產(chǎn)生顯著性差異(p<0.05)。而在相同保藏時間內(nèi),空白組酸奶的滋味指標(biāo)明顯高于4%海藻糖組(p<0.05);在氣味指標(biāo)上,兩組沒有明顯差別(p>0.05);而酸奶的狀態(tài)指標(biāo),空白組明顯高于4%海藻糖組酸奶(p<0.05)。總體來講,空白組酸奶的指標(biāo)好于4%海藻糖組酸奶。

2.2海藻糖對酸度的影響

由表2數(shù)據(jù)可得:在-20 ℃冷凍條件下,隨貯藏時間的延長,空白組酸奶的酸度幾乎沒有發(fā)生變化;而4%海藻糖組酸奶的酸度隨著時間的延長酸度逐漸增加,酸奶的酸度與貯藏時間呈顯著性正相關(guān)(p<0.05)。4%海藻糖組酸奶的酸度整體上小于空白組酸奶,(8、10 d除外)且差異極顯著(p<0.01)。

表2　海藻糖對酸度的影響

注:表中數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示;數(shù)據(jù)右上方的字母不同表示每列數(shù)據(jù)間有顯著性差異(p<0.05);*表示每行數(shù)據(jù)間有顯著性差異(p<0.05),**表示差異極顯著(p<0.01)。下同。

2.3海藻糖對蛋白質(zhì)的影響

由表3數(shù)據(jù)可得:在冷凍條件下,隨著貯藏時間的延長,空白組酸奶蛋白質(zhì)含量變化不大,差異不顯著(p>0.05),4%海藻糖組酸奶的蛋白質(zhì)含量也呈現(xiàn)類似趨勢。同一貯藏時間內(nèi),4%海藻糖組酸奶的蛋白質(zhì)含量和空白組酸奶蛋白含量之間沒有顯著性差異(p>0.05)。

表3　海藻糖對酸奶中蛋白質(zhì)含量的影響

2.4海藻糖對乳酸菌對影響

由表4數(shù)據(jù)可得:在冷凍條件下,空白組和4%海藻糖組酸奶乳酸菌含量隨著時間的推移,呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,空白組酸奶下降趨勢較大,在第4 d以及第8 d都發(fā)生較大幅度的下降;而4%海藻糖組酸奶中乳酸菌數(shù)變化不大。在相同貯藏時間內(nèi),4%海藻糖組酸奶的乳酸菌含量大于空白組酸奶,且差異極顯著(p<0.01),隨著貯藏時間的延長,兩組酸奶乳酸菌含量的差異呈現(xiàn)增大趨勢。

表4　海藻糖對乳酸菌的影響

注:**表明同樣貯藏時間下空白組和實(shí)驗(yàn)組同一指標(biāo)差異極顯著，表5同。

2.5海藻糖的最佳添加濃度

添加5%海藻糖的實(shí)驗(yàn)組,其感官指標(biāo)、酸度、蛋白含量與空白組均沒有顯著差異,所以表1～表4中沒有寫上去。由表5數(shù)據(jù)可得:在冷凍貯藏條件下,4%海藻糖組和5%海藻糖組酸奶中乳酸菌的含量隨時間的延長變化幅度不大;5%海藻糖組酸奶中的乳酸菌含量高于4%海藻糖組酸奶,且差異極顯著(p<0.01)。

表5　不同海藻糖添加濃度下乳酸菌含量變化

3　小結(jié)與討論

4%海藻糖組酸奶在冷凍條件下貯藏一定時間后,不僅乳酸菌的含量發(fā)生了顯著性變化,酸奶的酸度以及感官指標(biāo)也有所改變;而在相同貯藏時間內(nèi),4%海藻糖組酸奶的滋味、狀態(tài)、酸度以及乳酸菌含量也與空白組酸奶存在顯著性差異(p<0.05,p<0.01)。

酸奶在進(jìn)行冷凍處理時,由于溫度較低,乳酸菌胞內(nèi)外會形成冰晶,對細(xì)胞膜產(chǎn)生機(jī)械損傷,使其通透性增加,胞內(nèi)的一些內(nèi)容物將滲透到胞外,對乳酸菌造成致命性損傷;而酸奶在進(jìn)行解凍處理時,由于溫度的驟變,同樣會對乳酸菌造成損傷。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,4%海藻糖組酸奶的乳酸菌量顯著性高于空白組酸奶,可見,海藻糖對溫度驟變環(huán)境中的乳酸菌能夠起到一定的保護(hù)作用。

近年來,海藻糖作為新型保護(hù)劑和添加劑在生物制品保藏、化妝品生產(chǎn)、食品保鮮等研究領(lǐng)域受到重視[13]。在對乳酸菌的保護(hù)作用中,海藻糖作為保護(hù)劑是屬于半滲透型保護(hù)劑,能滲入細(xì)胞壁,不能滲入細(xì)胞膜。這類保護(hù)劑使細(xì)胞在冷凍前先部分脫水,保護(hù)劑在細(xì)胞壁與細(xì)胞膜之間濃縮,形成緩沖層,防止冰晶的產(chǎn)生,機(jī)械性地保護(hù)細(xì)胞膜[14-15]。而關(guān)于海藻糖對生物分子的保護(hù)作用[16-17],目前主要是“水替代”假說[18],是指生物大分子物質(zhì)周圍均包圍著一層水膜,當(dāng)這層水膜遭到破壞時,生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能也會受到嚴(yán)重影響,酸奶中的乳酸菌在溫度驟變的情況下,乳酸菌周圍的水膜遭到破壞,而海藻糖作為保護(hù)劑能在相應(yīng)的失水部位以氫鍵形式連接,形成一層保護(hù)膜以代替失去的水膜,從而達(dá)到保護(hù)乳酸菌的作用。

酸奶中的活乳酸菌量直接影響酸奶的營養(yǎng)價值,在冷凍酸奶中,由于溫度較低,使乳酸菌受到大大的損傷,而海藻糖作為保護(hù)劑可以有效的保護(hù)冷凍條件下的乳酸菌,因此,應(yīng)對海藻糖的保護(hù)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步探究。

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Study on the protective effect of trehalose for lactic acid bacteria in yogurt

WANG Bo1,2,YU Jin-di1,YANG Hong-hua1,LI Xiu-ju1,YAN Heng-mei1,2,*

(1.Beijing Normal University,Zhuhai 519085,China;2.Life Science School,Hunan Normal University,Changsha 410081,China)

Objective:To investigate the protective effect of trehalose onLactobacillusin yogurt. Method:Measuring the nutrition index dynamic changes of yogurt with 4% trehalose,such as sensory index,acidity,protein content andLactobacillusquantity. Results:Storing for 12 days in 20 ℃,the protein content of 4% trehalose group showed no significant difference compared with control group. The sensory index and acidity were declined slightly,while the quantity ofLactobacilluswere significantly higher than that of control group. Conclusion:Under the liquid condition,trehalose could weaken the damage from low temperature and protectLactobacilluseffectively.

yogurt;freezing;lactic acid bacteria;trehalose

2015-11-16

汪波(1983-),男,在讀博士,副教授,主要從事生物資源開發(fā)與利用研究,E-mail:wangbozai@163.com。

顏亨梅(1950-),男,碩士,教授,主要研究生物資源開發(fā)與利用,E-mail:yanhm2006@163.com。

國家自然科學(xué)基金(31372159,31172107);省級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(201413177032)。

TS252.42

A

1002-0306(2016)13-0254-04

10.13386/j.issn1002-0306.2016.13.043