不同直投式酸奶发酵剂发酵性能的比较研究

陈 岑，韩艳丽，曹 正，童 斌，樊金山，周 雪

（江苏农林职业技术学院生物工程系，江苏句容212400）

不同直投式酸奶发酵剂发酵性能的比较研究

陈 岑，韩艳丽，曹 正，童 斌，樊金山，周 雪

（江苏农林职业技术学院生物工程系，江苏句容212400）

为了比较六种不同国内外直投式酸奶发酵剂的发酵性能，对六种发酵剂进行酸奶发酵实验。根据不同酸奶的pH、滴定酸度、乳酸菌活菌数、乙醛和双乙酰含量、持水力、质构及感官评定等指标进行对比。结果表明：6号国外进口发酵剂产酸速度最快，3 h基本凝乳，酸奶中乳酸菌的活菌数最多（1.29×109CFU/g）、风味物质乙醛的含量最高（22.17 μg/mL）以及感官评分最高（88分）。综合而言，6号进口发酵剂的发酵性能要优于其他五种国产发酵剂。

乳酸菌；酸奶；直投式发酵剂；发酵性能；品质

近年来，我国乳制品行业一直保持着快速的发展，其中酸奶是我国乳制品的重要品种之一。凭借其丰富的营养和良好的保健功能[1-2]，酸奶日益受到消费者的青睐，需求量不断增长，可以预见酸奶产品将是未来中国乳业的发展方向和市场亮点[3]。

酸奶发酵剂是指为发酵酸奶而制备的含有乳酸菌的培养物[4]。乳酸菌发酵剂是酸奶生产中的核心成分，是生产高品质酸奶的关键因素。直投式发酵剂（directed vat set starter，DVS）[5-6]是一种高度浓缩和标准化的经冷冻干燥的粉末状固体发酵剂菌种，无需进行活化或扩大培养等步骤，可直接加入原料乳中进行发酵。直投式发酵剂具有活力强、用量少、保质期长、能有效降低菌种污染与退化，发酵的酸奶产品质量稳定等显著优点。因此，直投式发酵剂是现今主要的商业酸奶发酵剂[7-8]。基于在乳酸菌基础研究与应用开发方面的技术优势，西方发达国家对直投式酸奶发酵剂的研制和应用一直处于领先地位。国外发酵剂供应商能根据客户的需要，提供诸如发酵速度快、口感爽滑、后酸化弱、抗噬菌体等不同生产性能的酸奶发酵剂。与国外相比，我国在直投式乳酸菌发酵剂方面的研究和生产起步较晚[6]。为了缩小与发达国家在直投式发酵剂的差距，国内对直投式发酵剂的研究主要集中在优良菌株选育、高密度培养、冷冻干燥技术等方面[8]。目前研制出了一些拥有自主知识产权的国产发酵剂，生产易行、质量稳定。

本试验分别测定国内外六种不同直投式发酵剂发酵酸奶的pH、滴定酸度、乳酸菌活菌数、持水力、质构及感官指标。通过研究各项理化指标的变化，比较不同发酵剂的发酵性能，从而对比国内外直投式发酵剂的品质，同时也为酸奶生产厂家及消费者对酸奶发酵剂的选择提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

雀巢全脂奶粉、白砂糖：均购于苏果超市。

1.1.2 发酵剂

购买6个品牌的商业酸奶发酵剂，以1、2、3、4、5、6进行编号，其中1、2、3、4、5号为国产商业酸奶发酵剂，6号为国外进口商业酸奶发酵剂。各发酵剂的信息如表1所示。

表1 发酵剂种类及成分Table 1 Types and ingredients of starters

1.1.3 试剂及培养基

酚酞、氢氧化钠、乙醇、亚硫酸氢钠、浓硫酸、可溶性淀粉、碘、碘化钾、碳酸氢钠、硫酸钠、邻苯二胺等均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

MRS培养基：杭州微生物试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

JY502型电子分析天平：上海浦春计量仪器有限公司；SDHCB9E17-210型电磁炉：浙江苏泊尔股份有限公司；LHS-150SC型恒温恒湿箱：上海一恒科学仪器有限公司；PHS-3E pH计：上海电科学仪器股份有限公司；LDZX-40AI型立式电热压力灭菌锅：上海申安医疗器械厂；YJ-875型医用净化工作台：吴江市生化净化设备厂；TDL-5A型低速台式大容量离心机：瑞江分析仪器有限公司；TA-XT Plus质构仪：英国Stable Micro System公司；UV-6100紫外分光光度计：上海美谱达仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 pH值

每隔2 h取样，利用pH计直接测定酸奶样品的pH值。

1.3.3 酸度[9]

每隔2 h取样，参照国标GB5413.34—2010《食品安全国家标准乳和乳制品酸度的测定》进行测定。

1.3.4 乳酸菌活菌数测定[10]

待酸奶样品4℃后熟24 h后，参照国标GB4789.35—2010《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》进行活菌计数。

1.3.5 持水力（water holding capacity，WHC）测定

在离心管中称取一定质量（W0）的酸奶样品后，放入离心机，3000r/min离心20min后，取出离心管，静置10 min后，除去上清液，测定残余的质量W，酸奶的持水力按下式计算：

WHC=W/W0×100%

1.3.6 酸奶质构测定[11]

采用TA-XT Plus质构仪测定酸奶质构特性，使用直径为3.5 cm的A/BE圆盘形探头。测定条件：5 g力，测前速率1.0 mm/s，测试速率1.0 mm/s，测后速率10.0 mm/s，探头进入距离30 mm。

1.3.7 乙醛含量测定[12]

采用碘滴定法进行测定。

1.3.8 双乙酰含量测定[13]

采用邻苯二胺比色法进行测定。

1.3.9 感官评价

感官评定小组由有食品评价经验的人员组成，共有12人，对样品的外观、气味、口感、组织状态和喜爱程度进行评价；各项满分各为20分，各项评分值的和为感官评价总分，满分100分，评价标准见表2。

表2 酸奶样品感官评价的评分标准Table 2 Sensory evaluation standard of yogurt

1.3.10 数据统计

样品测试均重复3次，数据均用平均值±标准差的形式表示。单因素方差分析和多重比较采用Duncan实验方法，采用SPSS17.0软件进行数据分析，P＜0.05为显著水平。

2 结果与分析

2.1 pH和酸度

pH和酸度是酸奶产品重要的理化指标，直接影响酸奶的品质。由图1A可知，在酸奶发酵初期2 h内，6号发酵剂pH值下降速度最快，从6.43降至4.92，而其他五种发酵剂pH值的变化缓慢。发酵4 h，2、3、4和5号发酵剂的pH快速下降，但1号发酵剂的pH变化仍较缓慢。到达6 h时，所有发酵剂的pH值均下降至4.00～4.30之间，随后pH值变化较小。由图1B可知，酸度的变化趋势与pH相反，但变化规律一致。发酵0～4 h内，6号产酸最快，2 h达到51.95°T，1号产酸最慢。6 h后，六种发酵剂酸度变化缓慢且相互之间差异较小。由于各个发酵剂所含的乳酸菌菌株不同或不同菌种混合比例不同，各个发酵剂的产酸能力不同导致酸奶pH和酸度的变化差异[14-15]。

图1 不同发酵剂酸奶pH(A)和酸度(B)的变化Fig.1 Change of pH(A)and acidity(B)of yogurt fermented by different starters

2.2 凝乳时间

由于乳酸菌繁殖生长产生的有机酸，降低了牛乳的pH。当牛乳pH降至4.6～4.7达到酪蛋白的等电点时，酪蛋白胶粒开始聚集沉降，逐渐形成一种蛋白质网络立体结构，使原料乳变成半固体的凝胶体—凝乳[16-17]。6种发酵剂的凝乳时间见表3。

表3 不同发酵剂对凝乳时间的影响Table 3 Effect of different fermentation starters on coagulation time

由表3可知，1～6号发酵剂发酵酸奶凝乳时间分别为5 h、4 h、4 h、4 h、4 h和3 h。其中6号发酵剂发酵酸奶的pH值在发酵初期下降速度最快，2 h后变为4.92，最先出现凝乳现象，并在3 h左右基本形成凝乳。2、3、4、5号发酵剂发酵酸奶均在发酵4 h后，pH降至4.5左右，基本形成凝乳。而1号发酵剂的pH变化速度缓慢，在发酵5 h后才基本形成凝乳。凝乳时间的快慢主要取决于酸奶pH的变化速度。由于不同发酵剂所含的乳酸菌不同或不同菌种混合比例不同，导致酸奶pH和酸度的变化差异。

2.3 乳酸菌活菌数

酸奶中乳酸菌的数量会直接影响产品的品质，同时作为对人体营养与健康有益的酸奶，产品中必须含有并保持一定量的乳酸菌活菌数。不同发酵剂发酵酸奶中乳酸菌测定结果见图3。由图3可知，六种发酵剂以相同接种量发酵制作的酸奶中乳酸菌活菌数量分别为1.00×108CFU/g、2.34×108CFU/g、6.31×107CFU/g、3.80×108CFU/g、1.29× 108CFU/g和1.29×109CFU/g，均符合国标GB19302—2010《发酵乳》中对乳酸菌活菌数高于1×106CFU/g（mL）的要求[18]。6号发酵剂发酵酸奶中的活性乳酸菌数显著高于其他五种（P＜0.05），正是由于大量的乳酸菌快速繁殖生长、大量产酸，导致6号发酵剂发酵酸奶的pH和酸度在2 h内发生较大的变化，并在发酵3 h后基本形成凝乳。

图3 不同发酵剂发酵酸奶中乳酸菌活菌数的测定结果Fig.3 Determination results of viable lactic acid bacteria of yogurts fermented by different starters

2.4 酸奶物理学特性

分别测定持水力、硬度、稠度、黏聚性和黏性指标来评价六种发酵剂发酵酸奶的物理学特性，结果（表4）可以看出，发酵剂1、2和5的持水力相对于其他三种样品的持水力较高，其中5号发酵剂发酵酸奶的持水力最高，达到94.95%，4号发酵剂发酵酸奶的持水力最低，仅有75.30%。3号和6号的持水力特性较为相似。

采用黏稠度—反挤压测试进行酸奶质构测定，观察六种发酵剂发酵酸奶的硬度、稠度、黏聚性、黏性指数的差异。从表4可以看出，各个酸奶样品的硬度从大到小依次为6号＞2号＞5号＞3号＞1号＞4号。酸奶稠度主要反映了酸奶流动性的大小，流动性越大，稠度越小，流动性越小，稠度越大[19]。稠度与硬度结果非常相似，各样品的稠度从大到小依次为6号＞2号＞5号＞3号＞4号＞1号。质构作为酸奶重要的物理指标，受到很多因素的影响。不同乳酸菌菌种发酵形成的酸奶质构不同，一些产黏的菌种发酵形成的酸奶质构指标相对比较高，而一些产胞外多糖的菌种发酵的酸奶硬度和黏度降低。发酵剂菌种比例和菌种的生理状态也会对酸奶质构的影响很显著。此外，在发酵剂生产过程中，一些生产厂家会额外添加增稠剂和稳定剂，一定量的增稠剂和稳定剂同样也会对酸奶质构有一定的影响[20]。造成六种酸奶发酵剂发酵酸奶物理特性差异的主要原因是菌种不同、菌种比例和菌种活性的差异。

表4 不同发酵剂发酵酸奶的持水力和质构参数Table 4 Water holding capacity and texture analysis of yogurts fermented by different starters

2.5 乙醛和双乙酰产量

品质优良的酸奶必须具备良好的风味。酸奶中乙醛和双乙酰一直被认为是酸奶风味的主要成分，因此酸奶中乙醛和双乙酰的含量检测对酸奶风味评价尤为重要[21-22]。六种发酵剂发酵的酸奶乙醛和双乙酰的含量见图4。由图4可以看出，六种发酵剂发酵的酸奶所产生的乙醛含量范围在14.97～22.17μg/mL，双乙酰产生量在1.02～2.47μg/mL。6号发酵剂发酵酸奶中的乙醛含量最高，而1号和3号发酵剂发酵酸奶中双乙酰含量最高。许多研究发现乙醛是酸奶风味物质的主要成分，并指出在酸奶中乙醛含量只有高于8 μg/mL时，才能保证酸奶具有良好的风味。六种发酵剂发酵的酸奶中乙醛含量均高于8 μg/mL。一般认为，酸奶中的乙醛主要由保加利亚乳杆菌发酵产生，双乙酰由嗜热链球菌发酵产生。因此，酸奶发酵剂中菌种种类、菌株比例和活力对酸奶中风味物质含量起着关键性的作用[23]。

图4 不同发酵剂发酵酸奶的乙醛和双乙酰含量Fig.4 Acetaldehyde and diacetyl production of yogurts fermented by different starters

2.6 酸奶的感官评定

12位评价人员从外观、气味、口感、组织状态以及喜爱程度五个方面对酸奶进行感官评价，结果见图5。从图5可以看出，六种发酵剂制作的酸奶均具有较好的感官特性。6号发酵剂发酵的酸奶组织细腻均匀、口感爽滑、香气浓郁，所以风味、口感、组织状态评分较高，喜爱程度和综合评价最高。1、3、4和5号的感官特性较为相似。而2号发酵剂发酵的酸奶由于有少量乳清析出、凝块大小不均，导致外观、组织状态和综合评分显著低于其他五种发酵剂。

图5 不同发酵剂发酵酸奶的感官评定结果Fig.5 Sensory evaluation results of yogurts fermented by different starters

3 结论

从pH值、滴定酸度、乳酸菌活菌数、持水力、质构及感官评定六个方面，对比国内外六种不同直投式发酵剂的发酵性能。由于产酸速度快、凝乳时间短，活性乳酸菌数量多，较高的持水力，良好的质构和最受喜爱的感官特性，6号国外进口发酵剂的发酵性能要显著优于其它五种国产发酵剂。发酵剂中菌种的选择、数量和搭配比例是导致不同直投式发酵剂发酵性能差异的主要原因。除了对比发酵酸奶的理化指标外，在以后的研究中还要进一步比较不同酸奶的营养价值，从而进行更全面的对比。

目前国内酸奶生产厂家大多依赖国外进口的发酵剂，酸奶发酵剂市场长期被国外企业垄断，酸奶发酵剂的国产化和本土化将是一条降低酸奶企业生产成本以及消费者负担，促进国内酸奶产业发展的有效途径之一[24-25]。因而，自主研发具有优良品质的直投式发酵剂是非常关键的。

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Comparison of the fermentation characteristics of different directed vat set starters

CHEN Cen,HAN Yanli,CAO Zheng,TONG Bin,FAN Jinshan,ZHOU Xue(Department of Bioengineering,Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry,Jurong 212400,China)

In order to compare the fermentation performance of six different domestic and imported yoghurt directed vat set starters(DVS),yogurts were produced and followed by determination of the following parameters:pH,titratable acidity,lactic acid bacteria viable counts,acetaldehyde and diacetyl content,water holding capacity,texture properties and sensory evaluation.The fermentation characteristics of six different DVS were studied and compared.The results showed that the imported DVS No.6 had the fastest acid production rate,and the yogurt largely curded in 3 h.In the yogurt fermented by starter No.6,the viable count of lactic acid bacteria was the largest(1.29×109CFU/g),the acetaldehyde content was the highest (22.17 μg/ml),and the sensory evaluation score was the highest(88).Generally,the fermentation performance of imported DVS No.6 was the optimal among the six kinds of DVS.

lactic acid bacteria;yogurt;DVS;fermentation characteristics;quality

TS 252.4

0254-5071（2017）01-0126-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.01.026

2016-09-29

江苏农林职业技术学院面上项目(2014kj18)

陈岑(1987-)，女，讲师，博士，研究方向为食品微生物。