双歧杆菌胞外多糖对酸豆乳品质的影响

双歧杆菌胞外多糖对酸豆乳品质的影响

刘丽莎1，彭义交1，田 旭1，李平兰2，陶国琴1，任 丽1，鲍鲁生1，郭 宏1,*
（1.北京食品科学研究院，北京市食品研究所，北京 100162；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）

为探索益生菌及其胞外多糖对酸豆乳的影响，利用产胞外多糖双歧杆菌及其活性多糖与传统发酵剂共同发酵豆浆，研究其对酸豆乳理化、感官及质构特性的作用。结果表明：添加双歧杆菌（107CFU/mL）和其活性胞外多糖（质量分数0.3%，下同）均对酸豆乳凝乳速度及后酸化无显著影响（P＞0.05）。添加0.3%胞外多糖能显著提高酸豆乳的黏度、持水力和质构特性（P＜0.05）。添加产胞外多糖双歧杆菌107CFU/mL，对发酵期间酸豆乳发酵速率及凝胶特性影响不大；在后酵期间产生86 mg/L 胞外多糖，显著提高酸豆乳的黏度和质构特性（P＜0.05），但对产品持水力的影响并不显著（P＞0.05）。双歧杆菌胞外多糖可有效改善酸豆乳凝胶特性，提高产品品质。

胞外多糖；双歧杆菌；酸豆乳；质构特性

刘丽莎, 彭义交, 田旭, 等. 双歧杆菌胞外多糖对酸豆乳品质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(11): 120-124. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201611021. http://www.spkx.net.cn

LIU Lisha, PENG Yijiao, TIAN Xu, et al. Effect of exopolysaccharides produced by Bifidobacterium on properties of soya yogurt[J]. Food Science, 2016, 37(11): 120-124. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201611021. http://www.spkx.net.cn

大豆是我国传统的优质蛋白资源，随着大豆营养价值与功能成分的阐明，大豆新产品开发也引起了研究人员的关注。酸豆乳是以大豆为原料，经乳酸菌发酵制得的产品，营养丰富、风味独特，具有抗氧化、免疫调节等功效[1-2]。酸豆乳较酸乳而言，存在豆腥味重、组织结构粗糙、稳定性差等问题，市场接受度较低，目前没有成型产品上市[3]。在酸乳生产过程中，通过添加增稠剂和稳定剂可为发酵乳制品提供良好的黏度、稳定性及保水性，赋予产品良好的口感和质地。近年来，研究发现乳酸菌胞外多糖（exopolysaccharide，EPS）具有抗肿瘤、抗溃疡、提高免疫力及降低胆固醇等多种生理活性，是一类市场潜力巨大的功能性食品添加剂[4]。科研人员针对乳酸菌胞外多糖改良乳制品品质及影响机制开展了大量研究工作，但在发酵豆乳中的应用还未见报道。

双歧杆菌（Bifidobacterium）是人体肠道最重要的一类益生菌，广泛应用于食品及辅助药剂来维持肠道微生物菌群平衡[5]。本研究所用菌株为动物双歧杆菌乳亚种（Bifidobacterium animalis subsp. lactis），能产生2 种具有抗肿瘤、调节肠黏膜免疫功能的EPS，且具有良好的流变特性、增稠性[6]，是一种潜在的功能性食品添加剂。利用该益生菌及其活性EPS与常规发酵剂（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌）共同发酵豆乳，研究其对酸豆乳品质的影响，在提高酸豆乳功能特性的同时，改善酸豆乳口感粗糙、稳定性差等难题，为双歧杆菌活性多糖的应用及酸豆乳产品品质改良提供基础。

1 材料与方法

1.1 菌株、培养基与试剂

动物双歧杆菌乳亚种，分离自广西巴马长寿老人肠道菌群，由中国农业大学食品科学与营养工程学院李平兰教授惠赠；嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）购于哈尔滨美华生物技术股份有限公司。双歧杆菌胞外多糖制备方法参考旭日花等[7]。经乙醇沉淀，Sevag法脱蛋白制备，多糖含量为78%。

乳酸细菌（MRS）培养基、M17、TPY液体培养基北京奥博星生物技术有限责任公司。

大豆、白砂糖 北京京客隆超市；三氯乙酸、苯酚、硫酸、葡萄糖为分析纯 北京陆桥试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

PB-10数显酸度计 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；DV-1旋转式黏度计 上海精密科学仪器有限公司；ML54分析天平 英国梅特勒-托利多仪器有限公司；TA-XT质构仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3 方法

1.3.1 菌株活化

分别将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌冻干菌粉接种至MRS、M17液体培养基中，42 ℃条件下活化3 代置于4 ℃保存；将双歧杆菌菌粉接种至TPY液体培养基，37 ℃条件下厌氧培养12 h，活化3 代置于4 ℃备用。

1.3.2 样品制备

制备豆水比为1∶8（m/V）的豆浆[8]，添加7%白砂糖，105 ℃条件下保持10 min，迅速冷却至42 ℃，按表1加入菌种、双歧杆菌和EPS，42 ℃条件下发酵至pH 4.5，4 ℃放置24 h后酵，4 ℃贮存21 d[9]。定期取样检测pH值、持水力、黏度、EPS产量、活菌数及感官特性，研究EPS对酸豆乳品质的影响。

表1 酸豆乳发酵剂菌株配比Table 1 Inoculum and EPS concentrations in three experimental groups

1.3.3 酸豆乳样品指标检测

1.3.3.1 pH值的测定

酸豆乳样品取出后快速冷却至室温，采用pH计在20 ℃条件下测定样品的pH值。

1.3.3.2 黏度的测定

采用DV-1黏度计，在20 ℃测定黏度。测定条件：3#转子，12 r/min，30 s取值。

1.3.3. 3 EPS含量的测定

取10 mL样品稀释2 倍，沸水浴15 min灭酶。加入80%三氯乙酸溶液，使其终体积分数为4%，充分摇匀后4 ℃放置1 h，4 ℃、10 000 r/min离心去除蛋白质，上清液加入3 倍体积乙醇，4 ℃沉淀过夜。4 ℃、10 000 r/min离心，定容至20 mL，采用硫酸-苯酚法[10]测定EPS含量。

1.3.3.4 持水力的测定

准确称取后酵24 h的样品各10 g，4 ℃、4 000 r/min离心10 min，弃上清液后称质量，按以下公式计算样品持水力。

1.3.3.5 质构特性分析

采用质构仪绘制酸豆乳质构特征曲线图，获得表征质构评价参数。具体参数为：检测温度4 ℃，25 mm圆柱形探头，测前速率：1.0 mm/s；测中速率：5.0 mm/s；测后速率：1.0 mm/s，下压距离30 mm[11]。各项评价参数计算方法如下：硬度：正向最大力，即下压过程中受到的最大力；稠度：力与时间形成的正峰面积；黏聚性：负向最大力，模拟样品内部黏合力；黏性指数：力与时间形成的负峰面积，反映样品黏着性。

1.3.3.6 感官鉴评

感官鉴评小组由10 名食品相关专业硕士研究生组成，男女各5 人，小组成员经常饮用发酵乳且接受过《食品感官评价》等课程培训，分别从色泽、滋气味、组织状态三方面对不同酸豆乳样品进行打分评定[12]。感官评分标准如表2所示。

表2 酸豆乳感官评分标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of soya yogurt

1.4 数据处理

酸豆乳样品各指标测定均作3 次平行，数据分析采用SPSS 17.0软件。

2 结果与分析

2.1 双歧杆菌及其EPS对酸豆乳理化性质的影响

2.1.1 双歧杆菌及其EPS对酸豆乳pH值的影响

乳酸菌在发酵豆浆过程中发酵蔗糖及大豆低聚糖等产酸，使豆浆pH值下降，大豆蛋白在低pH值时形成酸豆乳。添加产糖双歧杆菌及其EPS对酸豆乳发酵过程pH值的影响如图1所示。

图1 酸豆乳pH值的变化Fig. 1 Change in pH in soya yogurt during fermentation

由图1可知，随着发酵时间延长，酸乳样品pH值均呈下降趋势，在发酵4 h后达发酵终点（pH 4.5），贮藏期间pH值维持在4.0以上，添加双歧杆菌或EPS对酸豆乳pH值的影响并不显著（P＞0.05）。本研究所用双歧杆菌菌株具有一定的耐氧能力，但产酸能力不强，在预实验中单独发酵豆浆时不能形成凝乳，因而添加双歧杆菌和EPS对发酵过程pH值影响较小，对酸豆乳凝乳形成速率的影响并不显著。

2.1.2 双歧杆菌和EPS对酸豆乳黏度的影响

黏度是凝胶质点发生位移时的阻力，来源于凝胶碎片间的位阻效应及质点间的引力。由图2可知，在发酵阶段（0～4 h），随着发酵时间延长，样品黏度不断增大。在发酵过程中，乳酸菌大量产酸，pH值不断降低，豆浆蛋白质分子表面活性降低，形成微小的亚胶体分子团，从而使黏度上升[13]。在4 ℃后酵及贮藏过程中，酸豆乳黏度增加，其中对照组黏度最低。对照组样品贮藏7 d后黏度维持在2 790 mPa·s，与刘希山等[14]研究结果相似，较酸乳黏度低；添加产糖双歧杆菌的样品在贮藏期间黏度不断升高，于14 d时达稳定，黏度为3 948 mPa·s；添加EPS的样品黏度最高，达4 285 mPa·s。添加产糖双歧杆菌在发酵期间对样品影响很小，但随着贮藏时间的延长，黏度较对照组显著增加，可能与贮藏过程中产生的胞外多糖有关。目前，研究酸豆乳凝胶机理的文献较少，李全阳[15]研究酸乳时发现，酸乳体系中含有大分子EPS时，分子间相互作用使其呈无规则线团状，EPS与蛋白质互相连接，形成更稳固的结构，使酸乳流动时受到内摩擦力，故添加EPS的样品具有较高的黏度。

图2 酸豆乳黏度变化Fig. 2 Change in viscosity in soya yogurt during fermentation

2.1.3 酸豆乳发酵及贮藏过程中EPS含量变化

图3 酸豆乳EPS含量的变化Fig. 3 Change in EPS content in soya yogurt during fermentation

由图3可知，在发酵及贮藏过程中，对照组和EPS组的多糖含量变化较小，这是由于选用的发酵剂为非产黏菌株，产糖能力较差，故多糖含量维持水平。添加双歧杆菌组样品的多糖含量，在发酵过程中无明显变化，在后酵过程中增加86 mg/L，随后在贮藏过程中保持稳定。这与样品黏度变化趋势一致，表明EPS含量与酸豆乳的黏度成正相关，添加产糖双歧杆菌能提高酸豆乳中EPS产量及黏度。研究证实，乳酸菌在乳制品中能产生25～125 mg/L EPS，产黏菌株能大幅提高乳制品的黏度[16]。研究也表明，双歧杆菌可在豆浆中生长[17-18]，但在豆乳中的产糖量及其作用目前还未见报道。

对于EPS影响豆乳凝胶形成的机理目前还未见报道，可能与EPS对酸乳体系的影响机制类似，有待进一步证实。EPS影响乳制品的黏度与其分子大小及结构相关，在酪蛋白凝胶时，EPS参与凝胶构建过程[19]。赵正涛等[20]对乳酸菌EPS影响酸乳凝胶机理研究表明：酸乳中EPS含量在100～380 mg/L之间，多糖自身黏度对酸乳黏度贡献非常小，乳酸菌EPS是通过自身分子形成的空间位垒，干扰酪蛋白微球的连接方式，动态影响酪蛋白微球立体结构构件。

2.1.4 双歧杆菌和EPS对酸豆乳持水力的影响

图4 酸豆乳持水力的变化Fig. 4 Change in water-holding capacity of soya yogurt during fermentation

持水力是样品在离心过程中，对体系中水分及其他小分子物质的总保持能力[21]。由图4可知，酸豆乳在发酵过程中，持水力一直处于上升趋势，其中添加产糖双歧杆菌组略高于对照组，但效果并不显著；添加双歧杆菌EPS的样品发酵3 h后显著高于对照组，提高酸豆乳发酵过程中样品的持水力。所有样品在4 ℃条件下贮藏1周时，持水力保持稳定，在后期持水力上升，与林海知[11]报道一致；添加EPS的样品持水力最佳，在4 ℃条件下保藏21 d后持水力达61%，双歧杆菌EPS在酸豆乳体系中能够束缚水分子，使样品持水力增加，质地稠密。

2.2 双歧杆菌EPS对酸豆乳质构特性的影响

采用质构仪检测酸豆乳样品在4 ℃时贮藏21 d的质构变化，4 ℃贮藏1 d和21 d的质构特性曲线如图5所示，贮藏期间的质构特性参数变化如图6所示。

图5 酸豆乳贮藏期间质构特性曲线Fig. 5 Texture curves of soya yogurt

由图5可知，在4 ℃条件下放置24 h，添加双歧杆菌组样品质构特性曲线与对照组类似，EPS组差异较大。经21 d贮藏后，添加EPS和双歧杆菌组样品质构特性相似，均与对照组有显著差别。

图6 酸豆乳质构特性分析Fig. 6 Texture properties of soya yogurt

由图6可知，对照组样品稠度、凝聚性和黏性指数在4 ℃贮藏期间保持相对稳定或略有升高，硬度在贮藏7 d后有小幅升高（P＜0.05），与王翠娜[22]报道的结果类似，硬度的升高可能由于巯基和二硫键相互转化反应使蛋白网络结构硬化，或发生乳清析出导致凝胶紧缩所致。添加双歧杆菌的样品在贮藏初期质构特性与对照组相似，随着贮藏时间延长，添加双歧杆菌组样品的硬度、稠度、凝聚性和黏性指数均显著高于对照组（P＜0.05）。添加0.3%的EPS样品的硬度、稠度、凝聚性和黏性指数均显著高于对照组样品（P＜0.05），其中硬度在贮藏期间先上升后稍下降，与Ferragut[23]报道的趋势一致。综上结果表明，添加EPS或在贮藏过程产生的EPS能大幅增加酸豆乳样品的黏性和稠度，使样品更为稠厚、稳定，有利于搅拌型酸豆乳在贮藏、运输期间抵抗外力对凝胶的破坏，保持较好的状态和品质。

2.3 感官评价

分别从色泽、滋味气味、组织状态对酸豆乳样品进行感官评价，结果如表3所示。

表3 酸豆乳感官评价Table 3 Sensory characteristics of soya yogurt

由表3可知，添加产糖双歧杆菌和EPS对酸豆乳的感官品质均有一定的提高。添加双歧杆菌能显著提高样品的滋味气味（P＜0.05），减轻豆乳的豆腥味，并在一定程度提高样品的组织状态。添加EPS的样品表面光滑，无乳清析出，组织细腻均匀，无颗粒感，组织状态得到明显改善（P＜0.05），这与EPS有一定关系。研究已证实，乳酸菌黏性物质能改善酸乳的质地，且对产品风味有重要作用[24]。

3 讨 论

为改善酸豆乳组织状态粗糙、稳定性差等问题，本研究通过研究双歧杆菌EPS对酸豆乳体系的影响，证实添加产糖双歧杆菌在后熟期间能产生86 mg/L EPS，可有效地改善贮藏期间酸豆乳感官品质及质构特性；添加0.3% EPS能显著提高酸豆乳的黏度、持水力和质构特性，使酸豆乳细腻均匀、平滑稠密。目前，对于酸乳的凝胶机制及影响因素研究较透彻，其良好的组织状态得益于酪蛋白胶束网状结构，EPS在酸乳凝胶结构中与酪蛋白结合，强化凝胶结构。但益生菌EPS，尤其是双歧杆菌EPS参与酸豆乳凝胶构建及其影响机制研究较少，需进一步深入探索。

随着社会发展，高血压、高血脂、糖尿病等慢性病使得消费者日益关注营养与健康。本研究选用的双歧杆菌为公认的益生菌，双歧杆菌EPS具有抗氧化、调节肠黏膜免疫、抗肿瘤、调节肠道菌群平衡[25]等诸多功能。选择活性双歧杆菌EPS作为功能性食品添加剂开发，与酸豆乳产品有机结合，不仅可以提高酸豆乳产品品质，更是一种富含益生菌及活性成分的功能食品，将具有广阔的市场前景。

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Effect of Exopolysaccharides Produced by Bifi dobacterium on Properties of Soya Yogurt

LIU Lisha1, PENG Yijiao1, TIAN Xu1, LI Pinglan2, TAO Guoqin1, REN Li1, BAO Lusheng1, GUO Hong1,*
(1. Beijing Academy of Food Sciences, Beijing Food Research Institute, Beijing 100162, China; 2. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

In order to explore the effect of addition of probiotics and probiotic exopolysaccharides (EPS) on properties of soya yogurt, the physicochemical, sensory and texture properties of soya yogurt fermented by a traditional starter culture combined with Bifi dobacterium animalis subsp. lactis after addition of EPS produced by the probiotic strain were examined. Changes in pH, water-holding capacity, apparent viscosity, EPS content and texture properties were determined during fermentation and storage over 21 days. The results indicated that water-holding capacity, apparent viscosity and texture properties of soya yogurt containing 0.3% EPS were signifi cantly higher than those of the blank control (P < 0.05). The addition of the EPS-producing bacterium had no effect on fermentation speed and gel properties of soya yogurt, but the EPS (86 mg/L) produced during post-fermentation storage at 4 ℃ for 24 h led to a signifi cant improvement in apparent viscosity and texture properties (P < 0.05), while not signifi cantly infl uencing water-holding capacity (P > 0.05). This study led us to conclude that addition of EPS produced by Bifi dobacterium animalis subsp. lactis was effective for improvement of gel properties and quality of soya yogurt.

exopolysaccharides; Bifi dobacterium; soya yogurt; texture properties

10.7506/spkx1002-6630-201611021

TS214.2

A

2016-01-20

北京市优秀人才培养资助项目（2014754154700G201）；国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2013AA102105）

刘丽莎（1989—），女，工程师，硕士，研究方向为食品微生物及代谢产物。E-mail：liulisha0616@sina.com

*通信作者：郭宏（1961—），男，教授级高级工程师，硕士，研究方向为豆制品加工及综合利用。E-mail：guohong1961@sina.com