低温保藏对维持益生菌酸奶品质作用的研究进展

文 / 洪 川 张 昊 郭慧媛 任发政

（中国农业大学教育部-北京市共建功能乳品重点实验室）

1 前言

益生菌（probiotics）是指通过摄取适当的量，对食用者的身体健康能发挥有效作用的活性微生物[1]。其已被证实或有初步证据显示的生理功能主要包括：改善制品的风味，提高制品营养价值；治疗肠道功能紊乱，维持肠道菌群平衡；抗肿瘤和免疫作用；降低胆固醇，维护心血管健康；控制体重；延缓衰老等[2～3]。

益生菌酸奶作为功能性乳制品的代表，是世界公认的兼具营养与健康功效的佳品，近年来不仅一直是国内各大乳品企业重要的主导产品，也持续受到广大消费者群体的热捧。数据显示，2007 年我国人均消费益生菌酸奶 3.97 kg，比 2006年增加了0.25 kg，同比增长 6.72%[4]。2010年，亚太地区即饮型益生菌酸奶零售额同比增长4%，勺食型益生菌酸奶增长9%；与此同时，中国发酵乳及乳酸菌饮料销售额已突破300 亿元人民币[5]。可见，益生菌酸奶的市场前景十分广阔。

目前，国内外乳品企业均以0～6 ℃作为益生菌酸奶货架期储藏的标准温度[6]。进一步明确低温贮藏对维持益生菌酸奶品质的作用，对市场规范的细化、消费者的购买选择和商家的成本控制均具有重要的指导意义。

2 益生菌酸奶及其品质特征

益生菌酸奶是用鲜奶（或奶粉）和白砂糖为主要原料，加入经特殊筛选的益生菌发酵剂，在适宜温度（一般为40 ℃左右）下发酵制成的乳制品[4]，其成品的生产需经过均质、杀菌、发酵、后熟及储藏等制作工艺[6]，其中一个重要变化是原料乳中的乳糖被分解为葡萄糖和半乳糖，进而转化为乳酸。益生菌酸奶的发酵是一个乳成分物质不断被益生菌分解，而易于人体消化吸收，同时益生菌数量也因为乳发酵环境适合其生长而大量增加，从而提升营养价值和功能性的过程。

益生菌酸奶作为乳制品中的一种，反映其产品品质与质量的基本因素包括感官指标（色泽、组织状态、滋味与气味等），理化指标（蛋白质、脂肪、乳固体等物质含量、比重、酸度等）和安全性指标（原料标准、食品添加剂指标、大肠杆菌数、细菌总数、抗生素含量、农药兽药残留）等[7]；而根据益生菌酸奶本身的特殊性，决定其产品档次、营养价值、功能价值和消费者嗜好程度的品质特征主要体现在益生菌数量[主要是发酵剂中的乳酸菌，多以菌落形成单位（CFU）计]、质地、酸度、 粘度和香气等方面。

3 低温保藏对维持益生菌酸奶品质的作用

将食品的温度降低到指定水平的贮藏称为食品的低温保藏或冷藏，一般分为冷却冷藏和冻结冷藏两类。低温保藏的目的是为了使食品的新鲜度或活力得到最大的保持，延长食品的保藏期限[8]。

益生菌酸奶不同于其它普通乳品的最突出特点就是含有大量的活性益生菌，其在保藏过程中的生长、生理代谢行为对益生菌酸奶的品质和消费价值的变化有直接影响，这种变化在很大程度上与保藏温度紧密相关。

益生菌酸奶在终止发酵之后需经过冷却加工，以迅速而有效地抑制益生菌酸奶中乳酸菌的生长，使益生菌酸奶的品质特征达到所设定的要求（主要是促进香味物质的产生，改善益生菌酸奶的硬度等），一般在12～14 h内完成，这段时间被称为益生菌酸奶的后熟期。后熟期的保藏温度一般控制在2～7 ℃。从后熟阶段一直到益生菌酸奶过期，低温保藏一直扮演着重要的“护航”角色。

3.1 低温保藏对益生菌酸奶中菌相的影响

益生菌酸奶的发酵剂通常是乳酸菌（应用最为广泛和成熟的菌株是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌），它们承载着益生菌酸奶最核心的益生作用，如对人体肠道菌群的调节作用。因此，益生菌酸奶中乳酸菌数量的多少直接影响到其保健功能的强弱。国家标准规定，每毫升酸牛奶中的乳酸菌活菌数需大于106CFU[6]。孙健等对普通益生菌酸奶的研究表明，储藏温度的差异对于益生菌酸奶中的乳酸菌活菌总数存在显著影响：在4 ℃条件下存放 29 天，酸奶中乳酸菌活菌数可以一直维持在108CFU/mL以上。而随着温度的上升，乳酸菌数量下降速度急剧增加，室温下放置7 天活菌数就低于国家标准，2 周后就检测不到活菌[6]。白凤翎综合检测了益生菌酸奶贮藏过程中乳酸菌和杂菌的数量变化后指出，贮藏温度是影响凝固型益生菌酸奶微生物菌相演变的主要因素，并发现在0～5 ℃条件下贮藏时，乳酸菌在30 天内数量可保持较高的水平，第17 天后杂菌增殖才出现明显增加，在3 周内酸奶未变质[9]。高微娟等对酸羊奶的研究表明，嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌数在低温环境中也会出现下降，在4 ℃以下的温度中下降速率要慢一些，有3～4 天的保持期[10]。Kim等人对冷冻益生菌酸奶的研究显示，-18～-12 ℃冷冻5 个月后，活乳酸菌数量仍能保持1/5；-20 ℃保存时，细菌数下降速度很慢，7 周内下降10%，且不同的菌种抗冻能力不同，两歧双歧杆菌强于嗜酸乳杆菌[11]。这说明进一步降低保藏温度可以更好地延长益生菌酸奶的保质期，但会提高保藏成本，也不符合我国普通销售商户的实际情况。

因此，低温贮藏对维持益生菌酸奶中益生菌活菌数，抑制杂菌繁殖有重要意义。高微娟认为，4 ℃左右的保存期限为2 周[10]，但若考虑到发挥最大保健功能，建议在低温保存前3 天内饮用。

3.2 低温保藏对益生菌酸奶后酸化过程和酸度的影响

益生菌酸奶的酸味具有嗜好性，酸度与产品的风味和质量变化息息相关，是评价消费者对普通益生菌酸奶接受程度的一项重要指标。高酸度的产品在我国特别是东北地区很难被接受[12]。所以，研究保藏条件中对益生菌酸奶的酸度和pH值的影响是十分必要的。

Seo等人对4 ℃储存的益生菌酸奶进行了pH值和滴定酸度的持续测定，发现贮存20 天内滴定酸度上升，pH值由4.21降到了3.94[13]。孙健等研究发现，益生菌酸奶在4 ℃储藏29 天，15 ℃储藏7 天，均可以维持较好的pH值（4.00～4.25）；在15 ℃下储存14～29 天，益生菌酸奶的pH值迅速下降，酸度过高，口感下降；在25 ℃和37 ℃温度条件下存放，随着储存时间的延长，pH值会迅速下降，7 天内降低到3.75左右，已很不适合饮用[6]。上述结果表明，益生菌酸奶在贮藏过程中酸度会持续增加，这称为益生菌酸奶的后酸化现象[14]。低温保藏的益生菌酸奶相对于常温条件保存的益生菌酸奶，后酸化过程可以得到显著抑制。

后酸化主要是由于乳酸菌的后发酵作用引起的。益生菌酸奶中的乳糖经乳酸菌体内的β-半乳糖苷酶作用分解产生乳酸，提高了益生菌酸奶酸度，影响了益生菌酸奶的口感和质量。对于低温冷藏抑制后酸化的原因，郭清泉认为，β-半乳糖苷酶对低温较敏感，5 ℃左右β-半乳糖苷酶的活性较低，只能利用很少的乳糖代谢产生乳酸。但β-半乳糖苷酶的活性损失较少，一旦温度上升到适宜温度，其活性又能恢复[14]。林召丰等的研究显示，乳酸对不同乳酸菌发酵的益生菌酸奶在冷藏过程中的 β-半乳糖苷酶活力抑制程度不同，这使不同乳酸菌发酵的益生菌酸奶在冷藏过程中的β-半乳糖苷酶活性大小不同，并且下降幅度也存在差异，直接体现在各类酸奶在酸度的变化上[15]。因此，4 ℃低温保藏有利于保持益生菌酸奶的酸度和良好的风味。

3.3 低温保藏对益生菌酸奶粘度的影响

益生菌酸奶的感官品质明显区别于普通牛奶的一点在于粘稠细腻，近来“老酸奶”的流行也与其粘稠的“质感”密切相关。其机理是益生菌酸奶在发酵过程中产生的乳酸，使牛奶中的酪蛋白在磷酸钙的作用下聚集成均匀的水合蛋白网络，形成状态均一的粘稠状乳。此过程储藏温度的影响较为关键[6]，粘度也是衡量酸乳品质的一项重要指标[16]。

李静等发现，不同温度下发酵的益生菌酸奶在冷藏初期粘度都有一个恢复上升的过程，而后均会出现粘度降低的现象[17]。孙健等的实验结果也显示，在4 ℃和15 ℃储藏条件下存放的益生菌酸奶，在存放4 天时粘度会有一个显著的升高，后逐渐降低，在15 ℃存放第21 天时益生菌酸奶已经变质，而在25 ℃以上条件下存放的益生菌酸奶粘度变化较小，甚至出现粘度下降，并且在1 周内发生严重变质，外观呈絮状[6]。

现在的观点认为，低温储存环境可促使益生菌酸奶由于加工过程而分离的凝乳微粒重新凝聚到网状结构中，加上变性的乳清蛋白膨润，而使得保水率上升，粘度得到暂时提高[6]。而后期由于乳酸菌蛋白酶的继续作用，导致蛋白质亚胶体分子团改变，亲合链接作用减弱，进而引起益生菌酸奶胶体的刚性降低和蛋白质网络松散，最终导致酸乳粘度降低[11]。低温环境可以抑制蛋白酶的催化作用，延缓粘度下降。因此，短期内的低温保藏有助于保持甚至改善益生菌酸奶的粘度口感。

3.4 低温保藏对益生菌酸奶其它品质特征的影响

传统的益生菌酸奶制品中，乙醛、双乙酰及一些挥发性酸是构成香气的主体部分[17]；双乙酰被认为是构成益生菌酸奶典型风味的重要化合物[17]。李静和林召丰等的研究结果都显示，冷藏过程中双乙酰含量变化和益生菌酸奶粘度变化类似，先短暂上升后持续下降，并且降低贮藏温度可以抑制双乙酰的减少，保持益生菌酸奶良好风味[17～18]。其原因可能是低温对双乙酰挥发或相关酶作用的抑制。

另外，M Renan等发现搅拌型益生菌酸奶的比重、乳胶强度、乳清析出程度等品质特征与搅拌后24 h内的贮存温度直接相关，4 ℃下的变化程度显著小于室温条件[18]。由此可见，低温保藏对维持益生菌酸奶其它品质特征有明显作用。

4 总结

低温保藏对益生菌酸奶制品的品质保持确实有着十分重要的作用。综合上述讨论，笔者认为，4 ℃保藏1 周之内的益生菌酸奶具有最优的消费价值，若站在补充活性益生菌的角度考虑越早饮用越好，若想得到最佳的风味可以在保存3～4 天后饮用。

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