番茄汁对嗜酸乳杆菌发酵乳的影响

(广东食品药品职业学院，广州510520)

番茄汁对嗜酸乳杆菌发酵乳的影响

王烈喜，翟培，冯翀

(广东食品药品职业学院，广州510520)

研究在牛乳中添加番茄汁对嗜酸乳杆菌NCFM生长、活菌数和发酵乳风味物质的影响。灭菌的鲜牛乳添加不同质量分数的番茄汁，接种嗜酸乳杆菌NCFM发酵，一组样品用pH值跟踪分析仪检测发酵过程酸奶pH值得变化，当发酵样品pH值到达4.50时，立即取出另一组样品置于4°C冷藏，检测发酵乳样品中嗜酸乳杆菌的活菌数，抗氧化活性和挥发性风味物质。结果表明：番茄汁可以刺激嗜酸乳杆菌的生长，在冷藏的过程中，所有添加番茄汁的发酵乳的嗜酸乳杆菌的活菌数显著高于牛乳，不仅如此，随着番茄汁质量分数的增加，番茄汁的活菌数越高。番茄汁添加的发酵乳成品的的抗氧化活性均大于纯牛乳样品，且具有更高浓度的风味物质。结论：番茄汁有助于嗜酸乳杆菌的生长同时保持其冷藏阶段的存活率，且能提高发酵乳的抗氧化能力，同时提高了发酵乳的风味物质。

嗜酸乳杆菌；番茄汁；活菌数；抗氧化能力；风味物质

0 引言

嗜酸乳杆菌是常用的乳制品发酵菌株[1]。研究表明，嗜酸乳杆菌具有减少腹泻，降低血脂和刺激肠道免疫反应的功能[2]。摄入足够数目的嗜酸乳杆菌活菌，对发挥其益生功能十分重要。然而在乳制品生产过程中，由于乳酸积累，活性氧及贮藏条件的变化，易造成细胞的死亡[3,4]。因此，研究者通过在乳制品中添加如葡萄籽提取物[5]、菊粉[6]和洋葱汁[7]等提高其在乳制品中的活菌数。

研究表明番茄中的番茄红素是类胡萝卜素中抗氧化能力最强的，摄入富含番茄红素的食品能够预防很多疾病的发生与发展[8]。不且如此，番茄具有诱人的色泽和特殊的风味，因此添加番茄汁能进一步提高酸奶的风味，口感和改善色泽。

本研究利用嗜酸乳杆菌作为发酵菌株，研究了番茄汁对嗜酸乳杆菌生长、发酵乳成品的抗氧化性能和风味物质的影响。

1 实验

1.1材料与试剂

嗜酸乳杆菌(NCFM)，鲜牛乳，MRS培养基，DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)。

1.2仪器与设备

pH值跟踪分析仪，厌氧培养系统，顶空固相微萃取系统，气相色谱(GC-7890)质谱(MS-5973N)联用仪。

1.3方法

1.3.1 番茄汁制备

新鲜番茄清洗切碎，按质量比1:1添加灭菌水，放榨汁机中打碎出汁，转速8 000 r·min-1离心5 min，收集上清，置于4°C，备用。

1.3.2 发酵乳制备

发酵乳制备方法参考Lucey报道的方法[9]。番茄汁按照质量分数为0，25，50，75，100 g·kg-1的比例添加到新鲜牛奶中，为了平衡蛋白和脂肪水平，分别按照100，75，50，25，0 g·kg-1的比例添加无菌水至上述样品中。65°C下，转速为600 r·min-1搅拌5 min，然后95°C灭菌30 min。冷却至37°C，按照5×106cfu·g-1接种嗜酸乳杆菌NCFM，37°C保温。样品均分成两组，一组用pH值跟踪分析仪自动监测pH值，另一组保温培养，当第一组的pH值到达4.50±0.03时，取出保温的样品，转速为500 r·min-1搅拌5 min，4°C保存。

1.3.3 嗜酸乳杆菌计数

用稀释混菌培养法[10]计数冷藏过程中嗜酸乳杆菌的活菌数。用灭菌生理盐水稀释发酵乳样品，至在固体MRS培养基固体平板的菌落数为20～200 cfu。MRS培养基固体平板在厌氧培养箱中37°C培养72 h后计数。

1.3.4 发酵乳抗氧化能力测定

用DPPH法测定发酵乳的抗氧化能力[11]。精确吸取质量浓度为2.5 mg·(100 mL)-1的DPPH乙醇溶液2 mL与2 mL用生理盐水稀释的发酵乳混合均匀后25°C反应30 min，测定其在517 nm波长的吸光度值。以生理盐水溶液的反应管为对照组调零。

发酵乳的抗氧化活性以清除DPPH自由基能力大小表示。按照下列公式进行计算DPPH的清除率：

清除率=1-A30/A0，

式中：A30为反应30min后DPPH自由基的浓度；A0为反应时间为0后DPPH自由基的浓度。

1.3.5 发酵乳风味物质测定

选择含质量分数为0和75 g·kg-1番茄汁的发酵乳测定风味成分。用顶空固相微萃取抽提发酵乳中的挥发性组分，气相色谱质谱联用仪检测挥发性组分。萃取条件：平衡时间35 min，萃取时间40 min，萃取温度50°C。色谱条件：Agilent DB-Wax石英毛细柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；升温程序：180°C保持1 min，以20°C·min-1升至280°C，保持4 min；载气(He)流速1.0 mL·min-1，压力2.4 kPa，进样量1 L；分流比10:1。质谱条件：电子轰击(EI)离子源；电子能量70 eV；传输线温度275°C；离子源温度200°C；母离子m/z 285；激活电压1.5 V；质量扫描范围m/z 35～500。

1.4统计分析

所有的实验均重复三次，并求得平均值和标准偏差(SD)，结果以平均值±SD表示，计量资料比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1番茄汁对嗜酸乳杆菌酸化能力的影响

发酵乳样品pH值变化如图1所示。由图1可以看出，低质量分数的番茄汁（≤75 g·kg-1）随着番茄汁质量分数的增加，对刺激嗜酸乳杆菌酸化能力增加，当番茄汁质量分数至75 g·kg-1，嗜酸乳杆菌达到最大的酸化速率。

Hervert-Hernández等[5]报道葡萄籽提取物能明显刺激液体培养的嗜酸乳杆菌的生长，Li等[7]报道将洋葱汁添加到灭菌牛乳中也可以提高嗜酸乳杆菌的生长，然而并非所有的植物抽提物都能刺激乳酸菌的生长，Yang等[12]发现，姜汁提取物抑制嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的生长和乳酸产生。番茄具有丰富的多糖、维生素、矿物质等化学物质，可能这些物质提供了嗜酸乳杆菌快速生长所需的生长因子，共同刺激了嗜酸乳杆菌在发酵乳中的生长。

图1 样品发酵过程的酸化曲线

2.2番茄汁对嗜酸乳杆菌酸化活菌数的影响

冷藏过程中发酵乳成品嗜酸乳杆菌活菌数变化如图2所示。由图2可以看出，所有添加番茄汁的发酵乳的嗜酸乳杆菌的活菌数显著高于对照组(P< 0.05)。不仅如此，随着番茄汁浓度的增加，番茄汁的活菌数越高。在冷藏的过程中，所有样品发酵乳成品的嗜酸乳杆菌的活菌数均有降低，添加番茄汁组的嗜酸乳杆菌活菌数的降低量显著低于纯牛乳样品，结果表明，番茄汁有助于嗜酸乳杆菌的生长同时保持其冷藏阶段的存活率。

有文献表明发酵乳中乳酸的积累、活性氧水平、过氧化氢水平和储藏条件的变化均会影响乳酸菌的存活率[3,4]。对嗜酸乳杆菌的研究结果表明，嗜酸乳杆菌并不具备有效的清除活性氧的机制，Ng等[10]报告嗜酸乳杆菌不具备过氧化氢酶清除培养基中的过氧化氢，因此发酵乳成品中活性氧和过氧化氢水平可能是导致嗜酸乳杆菌菌数死亡的一个非常重要的因素。

Hervert-Hernández等[5]报道葡萄多酚提高了培养基中的抗氧化活性，从而保存了嗜酸乳杆菌的存活率。Li等[7]报道洋葱汁中含有的抗氧化性酚如槲皮素和山柰酚等物质也可以提高嗜酸乳杆菌在冷藏过程中的存活率。番茄汁具有丰富的抗氧化的化学组分，如维生素C，番茄红素等，可能是这些物质维持了嗜酸乳杆菌在冷藏阶段的存活率。另一方面，番茄汁富含果聚糖，维生素和矿物质，也可能是保持其存活率的重要原因之一。Sharma等[13]报道，一些Mn+依赖性的抗氧化性酶，因此，番茄汁中的抗氧化物质，果糖，和矿物质共同作用刺激嗜酸乳杆菌的生长和冷藏过程中的存活率。图2中，不同的小写字母代表两组相比，P<0.05。下同。

图2 冷藏过程样品中嗜酸乳杆菌的活菌数

2.3发酵乳的抗氧化能力

发酵乳的抗氧化能力结果如图3所示。由图3可以看出，添加番茄汁的牛乳样品，样品的抗氧化活性较牛乳显著上升，表明番茄汁含有如维生素类和番茄红素等成分提高了番茄牛乳混合样品的抗氧化能力。所有的样品经过嗜酸乳杆菌发酵，发酵乳的抗氧化活性均有不同程度的降低，可能由于抗氧化物质的消耗，同时添加番茄汁的发酵乳成品的抗氧化活性均大于纯牛乳样品(P<0.05)，显示番茄汁中的抗氧化物质可能在维持嗜酸乳杆菌存活率中起着重要的作用。文献报道这些抗氧化物质可能作为嗜酸乳杆菌生长代谢的底物[5]。本研究的结果表明，牛乳中添加番茄汁可能是一种有效的刺激嗜酸乳杆菌的生长并保持其存活率的方法。

图3 样品的抗氧化能力差异

2.4发酵乳挥发性组分分析

发酵乳样品的挥发性组分如表1所示。结果显示，发酵乳中检测到有23中组分包括4中醇类，5中醛类，5种羧酸类，3种酮类和2种酯类和2中其他物质组分。酸类物质是酸奶感觉酸爽爽口的源泉。结果显示添加番茄汁的发酵乳中的丙酸、丁酸、已酸、辛酸和癸酸显著高于纯牛乳发酵乳，番茄汁发酵乳的己醛、辛醛和苯甲醛含量低于纯牛乳发酵乳，己醇、庚醇、庚酮和十一烷酮含量高于纯牛乳发酵乳，呋喃甲醇、丁酸和壬酮则两者无显著差异，番茄汁还赋予了番茄汁发酵乳额外的丙酸、甲酸甲酯、乙酸辛酯和柠檬烯。乙醛和二乙酰作为酸奶的主要风味物质，结果表明，番茄汁发酵乳具有比纯牛乳发酵乳更高浓度的乙醛和二乙酰含量。因此可以推断出番茄汁富含的化学成分可以刺激嗜酸乳杆菌的代谢，或作为嗜酸乳杆菌的代谢底物，从而赋予了成品发酵乳更好的风味。

表1 发酵乳样品的挥发性物质差异

3 结论

本实验研究了牛乳中添加番茄汁对嗜酸乳杆菌NCFM生长、活菌数和发酵乳风味物质的影响。结果表明，番茄汁可以刺激嗜酸乳杆菌的生长，低质量分数的番茄汁（≤75 g·kg-1）随着番茄汁质量分数的增加，对刺激嗜酸乳杆菌酸化能力增加，当番茄汁质量分数至75 g·kg-1，嗜酸乳杆菌达到最大的酸化速率。在冷藏的过程中，所有添加番茄汁添加的发酵乳的嗜酸乳杆菌的活菌数显著高于牛乳(P<0.05)，不仅如此，随着番茄汁质量分数的增加，番茄汁的活菌数越高。添加番茄汁的牛乳样品，样品的抗氧化活性较牛乳显著上升，所有的样品经过嗜酸乳杆菌发酵，发酵乳的抗氧化活性均有不同程度的降低，添加番茄汁的发酵乳成品的抗氧化活性均大于纯牛乳样品(P< 0.05)，显示番茄汁中的抗氧化物质可能在维持嗜酸乳杆菌存活率中起着重要的作用。番茄汁添加的发酵乳比单独牛乳发酵乳具有更高浓度的风味物质。番茄汁有助于嗜酸乳杆菌的生长同时保持其冷藏阶段的存活率，番茄汁提高发酵乳的抗氧化能力，同时提高了发酵乳的风味物质，预示其有较大的工业价值。

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Impact of tomato juice on milk fermentation byLactobacillus acidophilus

WANG Lei-xi，ZHAI pei，FENG Chong
(Guangdong Food and Drug Vocational College,Guangzhou,510520)

Objective:this study was to investigate the influence of onion juice on the fermentation of milk by Lactobacillus acidophilus NCFM.Methods:Different concentration of tomato juice was added into fresh cow’s milk,and the samples were inoculated with L.acidophi⁃lus NCFM.One group of samples were monitored automatically during milk acidification for pH using pH analyzer.Another group of sam⁃ples were removed to 4°C when the pH reached 4.50.The viable L.acidophilus cells,antioxidant capacity and volatile compounds of ferment⁃ed milk were detected.Results:The tomato juice stimulated the growth of the bacterial strain L.acidophilus.the viable of L.acidophilus,the antioxidant capacity and flavor compounds in tomato-supplemented fermented milk were higher than that of the control sample during cold storage(P<0.05).Furthermore,the more concentration of tomato juice added,the more viable cell counts of L.acidophilus was achieved. Conclusions:The tomato juice was beneficial to enhancing the growth of L.acidophilus,maintaining the viability during cold storage,improv⁃ing flavour components and antioxidant capacity of fermented milk,demonstrating the potential for industrial applications.

Lactobacillus acidophilus;onion juice;viable cell count;antioxidant capacity;flavor compound

TS252.54

A

1001-2230（2016）09-0024-04

2016-01-13

王烈喜(1981-)，男，讲师，研究方向为食品营养与检测。