Nisin抑制凝固型酸奶后酸化的效果研究

党晓燕，朱迎春，张小灵，张嘉旺

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)



Nisin抑制凝固型酸奶后酸化的效果研究

党晓燕，朱迎春*，张小灵，张嘉旺

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)

摘要：试验研究不同Nisin添加量对凝固型酸奶后酸化的抑制效果。将5、10、15、20、25、30 mg·kg(-1)的Nisin 添加到牛奶中，接入发酵剂后经发酵、后熟后制得成品，(4±1)℃贮藏，分别在0、4、8、12、16、20 d测定其感官品质、酸度、乳酸菌菌数、粘度的变化。结果表明：Nisin可抑制贮藏后期酸奶的后酸化，添加20～25 mg·kg(-1)Nisin抑制效果明显，并使保质期达到16 d，比空白组延长了8 d，且酸度在整个贮藏期间差异不显著(P>0.05)，感官品质良好。

关键词：酸奶； 后酸化； 乳酸链球菌素

酸奶因口感独特、营养价值高、保健作用强[1]而受到人们的喜爱，特别是对“乳糖不耐受症”而言，酸奶是鲜牛奶极好的替代品，而且酸奶在发酵过程中20%左右的糖和蛋白质被分解成为小的分子(如半乳糖和乳酸、小肽和氨基酸等)，脂肪酸含量也比原料奶增加了2倍。这些变化提高了酸奶中营养素的利用率，促进了人体的消化和吸收。但是酸奶是含活性乳酸菌的乳制品，在正常发酵结束到使用前产品的贮存、运输、销售过程中，虽然控制低温，但乳酸菌仍会继续发酵产酸，导致酸奶的pH下降，出现后酸化现象，影响酸奶的感官品质。后酸化的酸性物质主要是乳酸菌代谢糖类产生的乳酸。后酸化是影响酸奶保质期的重要的因素之一[2]。如何抑制酸奶后酸化已经引起人们的关注。

生物育种[3]是一项新兴的技术，将其应用到微生物中可明显改善微生物的发酵特性，是控制后酸化问题较好的方法，但是需要花费大量时间。杀菌处理的方法也可以很好地防止酸奶后发酵的过程，但是经过杀菌后的酸奶含有很少量的活菌或几乎不含活菌。添加天然防腐剂被广泛采用，也是控制后酸化最直接的方法。天然防腐剂不仅可以保持酸奶的天然特性，而且还能有效地延长酸奶的保质期。乳酸链球菌素(Nisin)是一种高效、安全、无毒副作用的天然保鲜剂[4]。研究表明，Nisin在酸性条件下热稳定性强，对一些食品腐败细菌、特别是乳酸菌具有较强的抑制作用，同时Nisin对酸奶口感不会产生不良影响。

虽然有文献对抑制酸奶后酸化效果进行了报道，如罗爱萍[5]认为Nisin添加量为100 mg·kg-1时，可在21 d内较为有效地抑制搅拌型酸奶的后发酵作用，维持较高水平的乳酸菌活菌数并保持酸奶固有的风味和品质。安广杰等[6]研究也表明添加了Nisin 的搅拌型酸奶20 ℃和 4 ℃下贮藏都能有效地抑制酸奶的后酸化。但上述研究针对的研究体系是搅拌型酸奶，Nisin是在发酵结束后添加进去的。本文的研究对象为凝固型酸奶，Nisin要在发酵之前添加，Nisin的加入是否会影响发酵的效果进而影响到酸奶的品质，鲜有文献报道，对此本试验进行了有益的探讨并得出较为理想的结论。此外，鲍莹莹等[7]认为凝固型酸奶在10 ℃保藏条件下，Nisin添加浓度在25～50 mg·kg-1为宜。本文针对酸奶的较佳保藏温度(4±1) ℃，Nisin添加浓度为5～30 mg·kg-1进行研究，确定添加Nisin的最佳浓度。并且期望通过对酸奶的感官、酸度、粘度、乳酸活菌数等指标的测定与分析，全面评价Nisin的添加对凝固型酸乳品质的影响，旨在为酸奶后酸化的抑制提供数据支持。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1试验仪器设备

NDJ-1型粘度计，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；HG303-3/4型恒温培养箱，南京实验仪器厂； KJ-82型酸奶封口机， 佛山市顺德区杏坛镇民发食品包装厂；BCD-206GM型冰箱，美的电器公司。

1.1.2原料与试剂

鲜牛奶：山西农业大学动科院奶站。

菌种：保加利亚乳杆菌(lactobacillusbulgaricus)与嗜热链球菌(streptocousthermophilus)，为山西农业大学食品科学与工程学院畜产实验室分离保存菌株。

乳酸链球菌素：浙江银象生物工程有限公司。

1.2方法

1.2.1凝固型酸奶的工艺流程

原料乳→加热→加6%蔗糖溶解→杀菌(95 ℃，10 min)→冷却→添加发酵剂→灌装→恒温发酵(42 ℃)→冷藏后熟。

1.2.2菌种活化

(1)活化菌体：将脱脂乳所用试管和三角瓶分装置于高压灭菌锅中，121 ℃灭菌15 min。将粉状菌种溶解于灭菌后的脱脂乳中，用接种环接种于装有灭菌乳的试管中，42 ℃恒温培养直到凝固，再进行第二次、第三次接种培养，直到保加利亚乳杆菌和嗜热乳酸链球菌的滴定酸度分别达到110 °T和90 °T以上。

(2)发酵剂混合扩大培养：将灭菌脱脂乳放于三角瓶中接种3%培养好的混合菌种，42 ℃恒温培养3.5～4.0 h，制备成生产发酵剂冷藏保存备用。

1.2.3MRS培养基的配制

琼脂15 g、蛋白胨10 g、牛肉膏10 g、酵母提取物5 g、葡萄糖20 g、乙酸钠5 g、磷酸氢二钾2 g、柠檬酸铵2 g、硫酸镁0.58 g、硫酸锰0.25 g以及吐温-801 mL、蒸馏水1000 mL。以上成分混合，加热溶解，用乙酸将pH调至5.6，分装在三角瓶中，塞好棉塞用报纸包好，121 ℃，灭菌15 min，使灭菌后的pH值为5.4。

1.2.4配制Nisin溶液

称取0.025 g Nisin溶于煮沸杀菌并冷却后的50 mL牛奶中，制成浓度为0.5 mg·mL-1的Nisin溶液。

1.2.5添加Nisin溶液

将牛奶杀菌冷却后，接种3%的发酵剂，分别量取100 mL置于三角瓶中，加入1、2、3、4、5、6 mL的Nisin溶液，使Nisin添加量为5、10、15、20、25、30 mg·kg-1。42 ℃恒温培养，待酸奶凝固后取出，放入冰箱(4±1)℃冷却后熟。

1.2.6总酸度的测定

取样品10 mL于150 mL三角瓶中，加入20 mL蒸馏水和2滴0.5%酚酞指示剂，摇匀，用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定至微红色，并在1 min内不褪色为宜。记录消耗NaOH溶液的体积(mL)×10，即为酸奶的酸度—吉尔涅尔度(°T)[8]。

1.2.7粘度的测定

取适量酸奶放入烧杯中，用粘度计三号转子60 r·min-1直接对样品进行测定。

1.2.8感官评价

通过色泽、组织状态、滋味和气味对酸奶的感官品质进行表征[9](表1)。

表1　酸奶感官评分表

1.2.9乳酸菌菌数的测定[10]

将待测样品在无菌条件下制成10-5、10-6稀释液，吸取1 mL于无菌培养皿中，然后倒入50 ℃MRS培养基，置水平位置，迅速旋动混匀，待凝固后于37 ℃/72 h培养。

2结果与分析

2.1酸奶的酸度变化

图1　酸奶在贮存过程中酸度的变化Fig.1　The variety of acidity of yogurt during the storage

图1为酸奶在贮藏过程中酸度的变化。由图1可知：由于添加了不同含量的Nisin，使0 d的酸奶酸度有差别，Nisin添加量为20～30 mg·kg-1的酸奶初始酸度比较低，添加量为5 mg·kg-1酸奶与空白组相比酸度差异不显著(P>0.05)。空白组酸奶的酸度在第8 d时已接近120 °T，发生了后酸化，但Nisin添加组在20 d的贮藏期内酸度始终低于120 °T。特别是添加量为20～30 mg·kg-1的酸奶在贮藏中后期(4～20 d)酸度变化比较平缓，前后酸度变化不到20 °T，起到明显的抑制作用。这是因为酸奶主要是由保加利亚乳杆菌产酸而凝乳，而Nisin对保加利亚乳杆菌生长有抑制作用，对酸奶中的嗜热链球菌生长基本无影响[11]，因此可有效抑制酸奶的后酸化。

2.2乳酸菌数的变化

图2　酸奶在贮存过程中乳酸菌数的变化Fig.2　The variety of lactic acid bacteria of yogurt during the storage

图2为酸奶在贮藏过程中乳酸菌数的变化。由图2可知：酸奶中乳酸菌总数在贮藏期间呈现先上升后下降的趋势。空白组在0～4 d处于上升趋势，4 d达到峰值，随后急剧下降。由于Nisin的添加抑制乳酸菌的生长，在发酵结束后，Nisin添加组的乳酸菌数低于空白组，且上升速率也低于空白组。除Nisin添加量为5 mg·kg-1试验组外，其他各组乳酸菌活菌数的变化趋势基本一致，第8 d出现峰值。值得关注的是：空白组贮藏4 d后乳酸菌数急剧下降，16 d时菌数为6.74 log CFU·g-1, 而Nisin添加组乳酸菌数下降平缓，贮藏至20 d仍维持>6.80 log CFU·g-1的水平。总体来看，贮藏前期空白组比Nisin添加组先达到峰值，但在贮藏后期Nisin添加组的乳酸菌数明显高于空白组。

2.3酸奶感官评分

图3为各组酸奶在贮藏期间的感官变化图。由图3可知：在贮藏前期，试验组之间的感官变化差异并不显著(P>0.05)，但是随着贮藏时间的延长，感官差异逐渐显示出来。空白组在贮藏至12 d时感官评分为55分，已经不可食用，而Nisin添加组在12 d之前感官评分都>60分，仍处于可接受状态。具体而言，色泽上，所有实验组酸奶均呈均匀一致的乳白色。Nisin的添加并未在色泽上造成差异；组织状态上，Nisin添加量为5～25 mg·kg-1的酸奶组织状态较为细腻，品尝时无沙粒感，添加量为30 mg·kg-1的酸奶组织状态略显粗糙，有细小沙粒状颗粒进而影响口感；滋气味上，空白组在4 d之后酸度加大，甜味减弱，且酸味较为尖锐而不柔和，贮藏至第12 d时已无酸奶固有风味，口感令人难以接受。而Nisin添加量为10～25 mg·kg-1的酸奶在第16 d时仍酸甜适口，Nisin添加量为30 mg·kg-1的酸奶在贮藏后期则酸度较弱，甜度较强，酸甜比例不协调。通过感官评分可知，空白组的感官货架期为8 d，20～25 mg·kg-1Nisin添加组达到16 d，而其他试验组的感官货架期均达到12 d。

图3　不同Nisin添加量酸奶的感官评分Fig.3　The sense organ of yogurt with different optimum of Nisin

2.4酸奶粘度的变化

图4为酸奶在贮藏期间粘度的变化。由图4可以看出：空白组粘度在整个贮藏期(0～16 d)一直处于下降趋势，对酸奶的感官特性产生一定影响。Nisin添加组的粘度在贮藏期间呈现先下降再上升的趋势，在12 d达到最低值之后又迅速回升。20～30 mg·kg-1Nisin添加组在整个贮藏期间粘度变化缓慢，前后相差不超过1 000 mPa·s。5～15 mg·kg-1Nisin添加组变化较为明显，进而影响酸奶的品质。

图4　酸奶在贮存期间粘度的变化Fig.4　The variety of viscocity of yogurt during the storage

3讨论

酸奶的酸度是评价其品质的主要因素。根据GB 5413.34—2010规定，酸奶制品的酸度应在70～110 °T[9]。贮藏过程中酸奶发生后酸化会导致酸度过高。本试验结果显示：空白组在第4 d的酸度已经超过110 °T。但是从感官评分看，酸奶处于可食用阶段。第12 d酸奶的酸度超过了120 °T，从感官上进行评定，已经全无酸奶特有风味，难以让人接受。而添加Nisin试验组在整个贮藏过程中酸度变化缓慢，20 d的贮藏期内酸度始终低于120 °T，特别是添加量为20～30 mg·kg-1的酸奶在贮藏中后期(4～20 d)酸度变化平缓。从感官评分看20～25 mg·kg-1试验组组织结构细腻，质地均匀，品质较好。

乳酸菌活菌数是评价酸奶质量和营养的主要因素[5]。本试验结果显示：0 d时空白组的乳酸菌数明显高于Nisin试验组，这是由于Nisin的添加抑制了嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的生长。空白组在4 d时达到峰值，随后急剧下降，导致酸奶口感发生明显变化，并且酸奶的粘稠感也受到影响，这是因为嗜热链球菌产生粘性。添加Nisin试验组在整个贮藏过程中变化缓慢，前期和后期乳酸菌数差异不显著(P>0.05)，贮藏至20 d时，仍然维持>6.80 log CFU·g-1的水平，符合国家标准中乳酸菌数不得<6.00 log CFU·g-1的规定。

Nisin是由乳酸菌属(Lacticacidbacterium,LAB)中的乳酸链球菌制得的一种抗菌素，具有无毒、用量少、使用方便、防腐效果好、价格低廉的特点，是世界卫生组织认可的一种可在食品中使用的天然防腐剂。其抑菌机理为破坏细菌细胞膜的完整性，通过改变细胞通透性、改变核酸分子结构、抑制酶活性、抑制代谢过程、抑制核酸合成达到抑菌作用。本试验中Nisin试验组有效地抑制了酸奶的后酸化，延长了酸奶的保质期，空白组在贮藏至12 d时已经不可食用，而Nisin添加组在12 d之前感官评分都>60分，仍处于可接受状态。20～25 mg·kg-1Nisin的酸奶在第16 d时仍酸甜适口，30 mg·kg-1Nisin的酸奶在贮藏后期则酸度较弱，甜度较强，酸甜比例不协调。因此，20～25 mg·kg-1Nisin添加量对于保证酸奶的品质效果最佳。

4结论

由于Nisin对乳酸菌的生长具有抑制作用，因此将其添加至凝固型酸奶中，可明显延缓酸奶的后酸化进程，有效防止产品过酸及组织不良化，提高酸奶品质。Nisin添加量为20～25 mg·kg-1时，抑制后酸化的效果较好且将贮藏期延长至16 d，比对照延长了8 d。

参考文献

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(编辑：马荣博)

Study on the effects of nisin controled postacidification of solidifying yoghurt

Dang Xiaoyan, Zhu Yingchun*, Zhang Xiaoling, Zhang Jiawang

(CollegeofFoodscienceandengineering,shanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

Abstract:The test studied that the effect of postacidification of solidifying yoghurt by adding different amount of Nisin, adding Nisin of 5, 10, 15, 20, 25, 30 mg·kg(-1) into milk, then fermentation and ripening, measuring the change of organoleptic quality, acidity, lactic acid bacteria count, viscosity in 0, 4, 8, 12, 16, 20 d, respectively. The results showed that Nisin inhibited postacidification of yoghurt during the later stage of storage, adding the Nisin of 20～25 mg·kg(-1) could play a significant inhibition.The experimental group of the shelf life was 16 d than the blank group to extend 8 d, with acidity was no significant difference (P>0.05) and good sensory quality during the entire storage period.

Key words:Yoghurt; Postacidification; Nisin

中图分类号：TS252.4

文献标识码：A

文章编号：1671-8151(2016)04-0300-05

基金项目：山西省科技攻关项目(20130311034-1，20140311025-6)；2015年山西省高等学校大学生创新创业训练项目(2015104)

作者简介：党晓燕(1992-)，女(汉)，山西临汾人，硕士研究生，研究方向：畜产品加工与贮藏*通讯作者：朱迎春，副教授，硕士生导师。Tel:13835487476;E-mail:yingchun0417@163.com

收稿日期：2015-11-27修回日期：2016-01-04