不同质量浓度低聚果糖和低聚半乳糖对发酵乳品质的影响

虞姣姣，马亚芳，温德兰，高贞旸，李 伟，唐为芷，董明盛*

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）



不同质量浓度低聚果糖和低聚半乳糖对发酵乳品质的影响

虞姣姣，马亚芳，温德兰，高贞旸，李 伟，唐为芷，董明盛*

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

摘 要：研究不同质量浓度低聚果糖和低聚半乳糖对发酵乳在发酵期和贮藏期内乳中菌落活菌数、滴定酸度和黏度的影响。结果表明：在发酵期低聚果糖（QHT-90 FOS）对发酵乳中乳酸菌活菌数的增殖作用要显著高于低聚半乳糖（QHT-60 GOS），在QHT-90 FOS质量浓度为1.5 g/100 mL的样品中，12 h时瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1活菌数可达到4.44×109CFU/g，而不同质量浓度和结构的低聚果糖和低聚半乳糖对样品滴定酸度和黏度的影响差异不显著；此外在4 ℃发酵乳贮藏期间，QHT-90 FOS对L. helveticus MB2-1有一定保护作用，在QHT-90 FOS质量浓度为1.5 g/100 mL的样品中，贮藏14 d后，活菌数仅减少11.90%，而滴定酸度基本不变，产品黏度保持在9 000 mPa·s。

关键词：低聚糖；发酵乳；发酵期；贮藏期

发酵乳是新鲜牛奶经乳酸菌发酵乳糖产生乳酸而制成的乳制品[1-2]。发酵乳因其独特的生理功能、均衡的营养和美味倍受全球消费者喜爱，已成为乳制品中发展最快的产品[3-4]。乳酸菌具有提高牛奶营养利用率，调节肠道菌群平衡，抑制肠道致病菌黏附和感染，增强机体免疫力，预防肿瘤发生，降低血清胆固醇水平等健康功效[5-8]。但由于发酵乳的生产较其他乳制品复杂、不易控制，现阶段我国发酵乳的生产普遍存在发酵期乳酸菌活菌数低以及发酵乳在发酵贮藏过程中活菌会继续代谢乳糖产生乳酸，产生后酸化现象，导致乳酸菌数量下降、乳清析出严重、入口质感较差、不够细腻等技术问题，严重地制约了发酵乳的生产和消费[9-10]。因此研究增加发酵期和贮藏期乳酸菌活菌数，并能改善其口感，对于促进我国发酵乳产业的健康发展具有十分重要的意义。

近年来对不同因素对发酵乳发酵和贮藏期影响的研究较多，而不同质量浓度和结构的低聚糖对发酵乳发酵期和贮藏期的微生物和理化指标影响的研究较少。如能将功能性低聚糖与发酵乳进行有机结合，既能保留酸奶的营养价值和独特风味，同时也强化了低聚糖的益生功能等特性，将非常适合现代人群的消费需求。因此本实验旨在通过研究不同结构和质量浓度的低聚糖对接种瑞士乳杆菌（Lactobacillus helveticus）MB2-1发酵乳发酵期和贮藏期中L. helveticus MB2-1活菌数、滴定酸度和黏度的影响，以期为减少发酵乳的后酸化和为发酵乳工业提供技术参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

1.1.1菌种

高产黏L. helveticus MB2-1从新疆拜城县传统赛里木酸奶中分离得到，由南京农业大学食品微生物实验室提供[11]。

1.1.2试剂与培养基

低聚果糖（QHT-90 FOS）（纯度≥90%）、低聚半乳糖（QHT-60 GOS）（纯度≥60%）广东江门量子高科生物股份有限公司馈赠；脱脂乳 南京卫岗乳业有限公司；其他均为国产分析纯试剂。

MRS液体培养基：蛋白胨10.0 g、牛肉膏10.0 g、酵母膏5.0 g、葡萄糖20.0 g、吐温-80 1.0 mL、无水乙酸钠5.0 g、柠檬酸三铵2.0 g、K2HPO42.0 g、MgSO4·7H2O 0.58 g、MnSO4·4H2O 0.25 g，蒸馏水1 000 mL，pH 6.2～6.6，121 ℃灭菌20 min。MRS固体培养基：液体培养基加入1.5%～2.0%琼脂，121 ℃灭菌20 min。

1.2仪器与设备

AUY120岛津分析天平日本Shimadzu公司；SL-N电子天平 上海民桥精密科学仪器有限公司；手提式压力蒸汽灭菌锅上海三申医疗器械有限公司；Air Tech超净工作台 苏净集团安泰公司；LRH系列生化培养箱上海一恒科技有限公司；NDJ-2系列数字式黏度计上海精天电子仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1发酵期实验方法

样品配制：在含12 g/100 mL脱脂乳粉的牛奶中分别加入QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖使其终质量浓度为0.5、1.0、1.5 g/100 mL。灭菌（108 ℃、15 min）后分装待用。

发酵乳制备：将L. helveticus MB2-1从甘油管中接种活化后，按4 mL/100 mL接种至上述复原乳中，42 ℃恒温培养。

样品指标测定：发酵液在42 ℃条件下连续培养48 h，分别测定培养时间为0、4、8、12、24、48 h时样品的各项指标。

菌落总数测定：依据GB 4789.35—2010《食品微生物学检验 乳酸菌检验》标准进行。

黏度测定：25 ℃条件下取上述时间点的发酵乳100 mL，使用NDJ-2黏度计进行测定，转子根据酸奶黏度选择3号转子，转速6 r/min，当扭矩数值在20%～90%范围内测定的黏度值为有效值。

滴定酸度测定：称取5.00 mL已搅拌均匀的样品，置于150 mL锥形瓶中，加40 mL新煮沸冷却至40 ℃的水，混匀后加入3 滴10 g/L酚酞指示剂，用氢氧化钠标准溶液滴定至为红色在0.5 min内不消失为终点。消耗的氢氧化钠标准滴定溶液毫升数乘以20，即为酸度（°T）[12]。

1.3.2贮藏期样品指标测定

发酵乳制备：在含12 g/100 mL脱脂乳的牛奶中接种4 mL/100 mL的L. helveticus MB2-1，42 ℃恒温培养7 h出现凝乳（视作发酵期结束，贮藏期开始）。

样品制备：在上述发酵乳中添加QHT-90 FOS，使其终质量浓度分别为：0.5、1.0、1.5 g/100 mL，其中以1.0 g/100 mL葡萄糖为对照组，4 ℃贮藏。

样品指标测定：分别于0、3、7、14 d测定发酵乳L. helveticus MB2-1活菌数、滴定酸度和黏度（方法同1.3.1节）。

1.4统计方法

数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析，数据间的显著性差异通过单因素方差分析（one-way analysis of variance，ANOVA）检验。

2　结果与分析

2.1发酵期产品微生物和理化指标变化

2.1.1QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳中活菌数的影响

由图1可知，不同结构的低聚糖对发酵乳中L. helveticus MB2-1活菌数的增殖作用不同。其中不同质量浓度的同种低聚糖对L. helveticus MB2-1增殖作用无显著差异。0～8 h，样品中L. helveticus MB2-1活菌数变化不显著，超过8 h活菌数显著增加，其中质量浓度为1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的样品8 h时L. helveticus MB2-1活菌数为2.8×108CFU/g，12 h时达最大值4.44×109CFU/g。发酵时间超过12 h，样品L. helveticus MB2-1活菌数都呈下降趋势。随着发酵时间的延长，添加QHT-90 FOS和QHT-60 GOS的样品中活菌数变化趋势相似，但QHT-90 FOS实验组活菌数显著高于同质量浓度的对照组和QHT-60 GOS实验组。说明QHT-90 FOS在发酵过程中相较于QHT-60 GOS和葡萄糖更易被L. helveticus MB2-1所利用[13]。可能的原因是添加QHT-90 FOS可以作为营养物质被乳杆菌、双歧杆菌等益生菌代谢[14-16]。

图1　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳乳酸菌活菌数的影响Fig.1 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

2.1.2QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳滴定酸度的影响

图2　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳滴定酸度的影响Fig.2 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the titratable acidity of fermented milk

由图2可知，随着发酵时间的延长，样品的滴定酸度均增加。其中0～8 h滴定酸度增加显著，超过8 h增加趋势趋于平缓。而且不同质量浓度的QHT-90 FOS、QHT-60 GOS和葡萄糖的发酵乳中滴定酸度无显著差异。添加QHT-90 FOS的发酵乳滴定酸度最大，且QHT-90 FOS质量浓度不同，发酵乳滴定酸度差异不显著。说明QHT-90 FOS促进L. helveticus MB2-1的生长，使发酵乳产酸增加。

2.1.3 QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳黏度的影响

图3　QHT-90 FOS和QHT-60 GOS对发酵乳黏度的影响Fig.3 Effect of QHT-90 FOS and QHT-60 GOS on the viscosity of fermented milk

由图3可知，随着发酵的进行，样品黏度均显著增加。发酵时间超过24 h，1.0 g/100 mL和1.5 g/100 mL的低聚糖样品黏度较同质量浓度葡萄糖样品的黏度大，其可能原因为：L. helveticus MB2-1能够利用发酵性糖类产生胞外多糖，其中包括黏附于细胞表面的荚膜多糖和黏液多糖而促进产黏[17-18]，这与本实验测定L. helveticus MB2-1活菌数结果一致。也有研究指出添加低聚糖有利于水合作用而增加发酵乳的黏度[19-20]。

2.2贮藏期实验结果与分析

由上述结果可知在发酵期QHT-90 FOS对发酵乳均产生有利影响。为进一步研究QHT-90 FOS在贮藏期对发酵乳品质的影响，在发酵完成的发酵乳中添加QHT-90 FOS使其终质量浓度分别为0.5、1.0、1.5 g/100 mL，并以终质量浓度为1.0 g/100 mL的葡萄糖为对照，置于4 ℃冰箱内贮藏并分别在3、7、14 d时测定样品中L. helveticus MB2-1活菌数、滴定酸度和黏度，结果如图4～6所示。

2.2.1 不同质量浓度的QHT-90 FOS对发酵乳中L. helveticus MB2-1活菌数的影响

图4 不同质量浓度QHT-90 FOS对发酵乳乳酸菌活菌数的影响

Fig.4 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1 in fermented milk

由图4可知，贮藏期0～3 d内L. helveticus MB2-1活菌数显著减少，超过3 d活菌数减少趋势减缓。实验组和对照组在贮藏3 d时活菌数均能维持在3×107CFU/g左右。对照组在贮藏超过3 d后，活菌数减少了32.20%；而添加质量浓度为1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS的实验组活菌数仅减少11.90%，由此可知在0～14 d贮藏期内QHT-90 FOS对L. helveticus MB2-1有一定保护作用，能够保护L. helveticus MB2-1的正常生长，减缓L. helveticus MB2-1的死亡。在一定范围内，质量浓度越高的QHT-90 FOS对L. helveticus MB2-1的保护作用效果越明显。

2.2.2不同质量浓度的QHT-90 FOS对发酵乳滴定酸度的影响

酸奶的贮藏期中，一方面要通过生产设备、生产工艺及卫生条件的改善，防止酵母菌、霉菌污染而造成酸奶胀袋；另一方面要注意酸奶的后酸化[21]。后酸化不仅会使发酵乳酸度增加，影响其口感和风味，而且还会导致过量的乳清析出及乳酸菌无法适应过酸的环境而大量死亡。

图5　不同质量浓度QHT-90 FOS对发酵乳滴定酸度的影响Fig.5 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the titratable acidity of fermented milk

由图5可知，添加QHT-90 FOS的发酵乳在贮藏期对发酵乳滴定酸度有显著影响。质量浓度不同的QHT-90 FOS对发酵乳滴定酸度的影响不同。其中滴定酸度变化最显著的是对照组，滴定酸度增加了19.51%；质量浓度为0.5 g/100 mL的QHT-90 FOS实验组，滴定酸度减小了4.18%；1.0 g/100 mL的QHT-90 FOS实验组，滴定酸度减小了3.37%。与0.5 g/100 mL和1.0 g/100 mL实验组的结果不同，在贮藏期间1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS实验组滴定酸度增加了18.04%。这一结果在生产实际中具有重大意义，添加适宜质量浓度的QHT-90 FOS可以有效降低滴定酸度，减缓后酸化对酸奶风味的影响，但在添加QHT-90 FOS时要严格控制质量浓度，QHT-90 FOS质量浓度过低可能达不到降低酸度的效果，而质量浓度过高，不仅造成发酵成本增加而且还会使发酵乳的酸度增加。

2.2.3 不同质量浓度QHT-90 FOS对发酵乳黏度的影响

由图6可知，在含有质量浓度不同的QHT-90 FOS样品中，黏度呈现先上升后下降的趋势。添加QHT-90 FOS的样品贮藏期前3 d黏度显著上升，超过3 d黏度缓慢下降。与实验组不同的是，对照组黏度在7 d时达最大值。而且样品黏度与QHT-90 FOS质量浓度关系不显著，可能的原因是高质量浓度低聚糖促进L. helveticus MB2-1的生长，使活菌数增多，低聚糖消耗后会消耗自身多糖使样品黏度降低；低质量浓度低聚糖的样品中活菌数少，低聚糖消耗少，不消耗自身多糖。由此可知添加适宜质量浓度的QHT-90 FOS能够达到较好地保持发酵乳黏度的效果。

图6　不同质量浓度QHT-90 FOS对发酵乳黏度的影响Fig.6 Effect of QHT-90 FOS with different concentrations on the viscosity of fermented milk

3　结 论

不同质量浓度和结构的低聚糖对发酵乳在发酵期和贮藏期内乳菌落活菌数、滴定酸度和黏度的影响结果表明，QHT-90 FOS在发酵期和贮藏期对发酵乳均有显著有利影响，发酵期中QHT-90 FOS能够促进L. helveticus MB2-1生长，在添加1.5 g/100 mL QHT-90 FOS的样品中，12 h时L. helveticus MB2-1活菌数可达到4.44×109CFU/g；在4 ℃贮藏条件下发酵乳中质量浓度为1.5 g/100 mL的QHT-90 FOS对发酵乳的品质可产生有利作用，能够保护L. helveticus MB2-1的存活，减缓其衰亡，缓解发酵乳的后酸化和增加产品黏度。

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Effects of Fructooligosaccharide and Galactooligosaccharide at Different Concentrations on the Quality of Fermented Milk

YU Jiaojiao, MA Yafang, WEN Delan, GAO Zhenyang, LI Wei, TANG Weizhi, DONG Mingsheng* (
College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Abstract:This work studied the effects of fructooligosaccharide (QHT-90 FOS) and galactooligosaccharide (QHT-60 GOS) with various concentrations on the viable count of Lactobacillus helveticus MB2-1, titratable acidity and viscosity of fermented milk during fermentation and storage. The results showed that QHT-90 FOS had a better ability to increase the proliferation of Lactobacillus in fermented milk than QHT-60 GOS. When the concentration of QHT-90 FOS was 1.5 g/100 mL in 12-hour fermented milk, the viable count of L. helveticus MB2-1 reached 4.44 × 109CFU/g. Oligosaccharides with different structures had similar effects on titratable acidity and viscosity of different samples. QHT-90 FOS had the ability to protect L. helveticus MB2-1. Under the storage condition of 4 ℃, the viable count of L. helveticus MB2-1 decreased by only 11.90%. After 14 days of storage, the titratable acidity remained unchanged, and the viscosity stayed at a high level of 9 000 mPa·s.

Key words:oligosaccharides; fermented milk; fermentation period; storage period

doi:10.7506/spkx1002-6630-201507013

中图分类号：TS201.3

文献标志码：A

文章编号：1002-6630（2015）07-0066-05

*通信作者：董明盛（1961—），男，教授，博士，研究方向为食品微生物与生物技术。E-mail：dongms@njau.edu.cn

作者简介：虞姣姣（1994—），女，本科，研究方向为食品科学、食品微生物。E-mail：18211233@njau.edu.cn

基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（31201422）；国家自然科学基金面上项目（31371807）；国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2011AA100903）；“十二五”国家科技支撑计划项目（2013BAD18B01-4）；江苏省自然科学基金项目（BK2011651）；教育部博士点基金项目（新教师类）（20110097120028）；南京农业大学SRT计划项目（1318A07）

收稿日期：2014-03-31