产黏乳酸菌的发酵特性研究

2012-01-11陈杰李喆孙翠焕

微生物学杂志 2012年1期

陈杰，李喆，孙翠焕*

(1.辽宁省微生物科学研究院，辽宁朝阳122000;2.辽宁省科技创新体系建设服务中心，辽宁沈阳110004)

筛选用于发酵食品的菌株应符合食品的全面的感官性质。在酸牛乳发酵过程中，选择具有产黏特性、遗传稳定性强、赋予产品风味的乳酸菌，是生产优质酸牛乳产品的前提，也是食品发酵菌种选育的一项重要内容。良好的组织状态是酸牛乳产品质量的重要组成部分，因此，在考虑发酵酸牛乳的酸度及产品风味的同时，还要注意产品的外观状态。美国、保加利亚、丹麦、荷兰等国，正积极从事优良乳酸菌的选育研究。本文是以本研究室选育的具有产黏特性的乳酸球菌为供试菌株，对其发酵特性进行研究，目的是生产酸牛乳制品，并为乳酸菌的应用及酸牛乳的生产提供参考［1］。本研究中涉及的产黏乳酸菌可以使酸奶产品具有较好的稳定性，用于生产中可替代稳定剂。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试菌株Q5:用于乳品厂生产的乳酸球菌，本研究室分离，作为对照菌株;Q26:丹麦汉森公司YC-11直投式酸牛乳发酵剂中分离;Q37:西班牙产酸牛乳中分离;G18:美国樱桃酸牛乳中分离，具有较好的生产性能。

1.1.2 培养基［2］无菌脱脂牛乳，MRS液体培养基。

1.1.3 仪器设备超净工作台;恒温培养箱;恒温干燥箱;高压灭菌锅;离心机;血球计数板;显微镜;NDJ-99旋转粘度计。

1.2 分析检测方法［3］

1.2.1 酸度采用0.1 mol/L氢氧化钠溶液中和滴定法。

1.2.2 乳酸菌计数采用显微计数法，用死活菌染液做为稀释液，稀释倍数为25倍。

1.2.3 乳清析出率测定将样品在4℃下放置5 d，测定样品总体积(V)和析出乳清的体积(v)，以乳清析出率衡量该菌种凝乳稳定性，用下式计算:

1.2.4 粘度采用粘度计测定，以粘度指标衡量该菌种凝乳粘稠程度。

2 结果与分析

2.1 遗传稳定性试验

乳酸菌在相对较多的传代次数内具有相对的稳定性，才能使该菌株在研究中更具有应用价值，这也是优良乳酸菌筛选的前提。将菌株Q5、Q26、Q37在无菌脱脂奶中连续传代培养，培养条件为37℃、24 h，通过对每代培养物的产酸量、菌数、乳清析出率、香气4项指标的考察结果，Q5、Q26、Q37 3个菌株的传代次数均为40代时，具有较好的遗传稳定性［4］。Q5为对照，Q26、Q37可以作为本试验筛选酸牛乳发酵用产黏菌株的供试菌株，进行进一步研究。

2.2 发酵特性研究［5］

将Q5、Q26、Q37在无菌脱脂奶中活化2次，进行发酵特性研究。各菌株以体积比3%接种入杀菌牛奶中，42℃恒温发酵，分别检测培养时间为0、2、3、4、5、6、8、10、12、16、24、36 h的培养物，以培养时间、活菌数对数值、粘度、pH值为指标，绘出菌株生长特性曲线，并以感观、酸度、乳清析出率为指标考察凝乳时培养物及菌种情况，进行比较研究［6］。结果见图1～3及表1。

图1 乳酸菌数随时间变化曲线Fig.1 Variation curve of lactic acid bacteria number with time

图2 pH值随时间变化曲线Fig.2 Variation curve of pH value with time

图3 粘度值随时间变化曲线Fig.3 Variation curve of viscosity value with time

由图1可知，在培养2～8 h之间，Q37和Q5生长速度最快，9 h时活菌数达到菌数对数值的最高值，Q37为8.8，Q5为8.9。9～15 h 2菌处于平衡期，16 h以后活菌数有下降趋势。Q26在培养2～10 h之间生长速度最快，12 h时活菌数达到菌数对数值8.3的最高值，12～17 h处于平衡期，18 h以后活菌数有下降趋势。各菌在培养过程中活菌数的变化，符合乳酸菌生长曲线的生长规律［7］。

由图2可知，在培养2～8 h之间，Q37和Q5生长过程pH值直线斜率最大，产酸最快，此时正值对数生长期。从10 h开始，斜率减小。Q26在2～12 h之间pH值直线斜率最大，之后酸度逐渐平稳。乳酸球菌最适pH值为6.0～6.5，当pH值降至一定程度后，其生长速率也会下降。

由图3可知，在培养10 h时，Q37、Q26、Q5粘度最大值分别为3 220、3 952、1 951 mPa·s，随着培养时间延长，粘度有下降趋势，但整个过程Q26的粘度保持最高。Q37、Q26、Q5的凝乳时间分别在5、6、5 h，此时粘度为2 350、3 106、1 252 mPa·s，说明在凝乳后的4～5 h内粘度继续增加。培养物粘度值大小主要取决于该菌株在培养过程中产生的胞外多糖的多少，此结果说明3株菌产胞外多糖的能力为Q26＞Q37＞Q5［8］。

在培养至5 h，Q37和Q5的pH值为4.8，培养至6 h，Q26的pH值达4.8，培养物均已凝乳，此时Q26的粘度值最大，即对感观、酸度、乳清析出率进行考察，结果见表1。

从图1～3及表1结果分析，Q26菌株产黏、产香性能最好，凝乳稳定性强，产酸速率相对较低，虽然凝乳时间略长，但能有效控制产品后酸化;Q37菌株产黏性较好，产香稍弱，产酸速率高，凝乳稳定性强，乳酸菌数略高于Q26;对照Q5菌株的产黏性能及凝乳稳定性均不如Q26和Q37，但产酸速率高、乳酸菌数略高。由于3株菌凝乳时的酸度均大于700T，乳酸菌数也均大于1×106个/mL(菌数对数值6)，符合酸牛乳产品的质量标准，因此，酸度和活菌数2项指标在本节讨论中不作为主要因素。试验结果说明本次试验分离到的Q26、Q37均具备较好的产黏特性。综合各项指标的试验结果进行分析，以Q26为最佳菌株，适合生产酸牛乳用菌株［9］。

表1 菌株的发酵特性试验结果Table 1 Experiment results of strain fermentation characteristics

2.3 乳酸球菌与乳酸杆菌共生性研究

以Q26与乳酸杆菌G18在牛奶中进行单独和混合发酵，接菌量3%(体积比)，球杆菌接菌比例1∶1，条件为43℃发酵至凝乳，4℃冷藏12 h后，以发酵时间、感观、活菌数、球杆菌比例、酸度、粘度、乳清析出率为考察指标，进行菌株间共生性研究。

表2 菌株间共生性试验结果Table 2 Experiment results of symbiosis between strains

分析表2的实验结果，Q26和G18混合发酵，在凝乳时间、活菌数、粘度、乳清析出率4项指标上均较2菌株单独发酵优越，说明2菌株间存在共生关系，且感观、酸度、球杆菌比例3项指标均符合同类产品标准，表明Q26和G18可以混合发酵生产酸牛乳。通过对混合发酵的酸牛乳进行保质期试验，确定产品在28、20、4℃下保质期分别为3、6、15 d。