凝固型绵羊奶酸奶的发酵特性及活菌数变化

杨续金，侯燕军，呼斯乐，韩苏都毕力格，高爱武,

（1.内蒙古农业大学食品科学与工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2.内蒙古乐科生物技术有限公司，内蒙古 呼和浩特 010020）

羊奶具有比牛奶更高的营养价值，被誉为“奶中之王”[1]。我国羊奶的消费仅占整个乳制品的4%左右，我国历史上没有专门的乳用绵羊品种，国内羊奶主要是山羊奶，绵羊奶制品很少[2]。绵羊奶中干物质、蛋白、脂肪含量远高于山羊奶和牛奶，其含量分别为18%～25%、5%～7%、6%～9%。此外，其钙、磷、VC、VB族元素及乳铁蛋白含量都显著高于山羊奶和牛奶[3-5]。与山羊奶不同，绵羊奶属于酪蛋白型奶，酪蛋白质量分数为4.2%，而山羊奶和牛奶的酪蛋白质量分数分别为2.4%和2.6%。这种特质的奶加工干酪会有更高的得率，与牛奶、山羊奶制成的酸奶相比，具有更好的感官特性、更高的黏度和更低的易脱水性[6-7]。

酸奶发酵特性主要体现在理化性质（酸度、持水性）、质构、味觉、挥发性风味成分及感官品质的变化。高微娟[8]和解冰心[9]等在传统酸奶发酵剂基础上添加一定量的干酪乳杆菌生产羊奶酸奶时，酸奶的滴定酸度、黏度和持水性均有一定提高。经典的酸奶为了缩短酸化时间通常采用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌共同发酵，这样可以获得更好的发酵效果。近年来益生菌菌株开始用于酸奶的生产，以增加产品的功能价值。干酪乳杆菌作为益生菌的一种，能够耐受有机体的防御机制，包括口腔中的酶、胃液中低pH值和胆囊分泌的胆汁酸等，进入人体后可以在肠道内大量存活，起到调节肠道菌群平衡、促进人体消化吸收、缓解乳糖不耐症、抗过敏、增强人体免疫等益生保健作用[10-12]。干酪乳杆菌能够抑制和杀死食品中的许多腐败菌及致病菌，并且不影响食物性状，甚至能够改善食品特性，对食品储藏过程中的防腐保鲜也起到积极作用[13-14]。关于凝固型绵羊奶酸奶的研究鲜见报道，本实验对绵羊奶采用95 ℃/5 min热处理，按照凝固型酸奶的加工工艺，研究用嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌共同发酵和添加益生菌Lactobacillus paracasei subsp. paracasei Zhang（后文用干酪-张表示该菌）酸奶的发酵特性，以及4 ℃下贮存21 d活菌数的变化，以期为凝固型绵羊奶酸奶的产业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绵羊奶：东弗里生奶绵羊头胎产羔后35 d人工挤的奶（内蒙古乐科生物技术有限公司，托克托县古城镇），快速冷却备用，实验时测温4.6 ℃。绵羊奶的理化指标（平均值±标准误差）为：pH 6.62±0.02，干物质（19.04±0.03）%，总蛋白（5.65±0.05）%，乳脂肪（6.64±0.05）%，乳糖（4.83±0.05）%，总乳清蛋白（0.88±0.05）%。

牛奶：内蒙古农业大学校内神牛乳品厂提供，实验时测温4.2 ℃。牛奶的理化指标（平均值±标准误差）为：pH 6.78±0.02，干物质（13.15±0.03）%，总蛋白（3.06±0.05）%，乳脂肪（4.28±0.05）%，乳糖（4.66±0.05）%，总乳清蛋白（0.62±0.05）%。

嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌 丹麦科汉森（中国）有限公司；干酪-张 内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室。

1.2 仪器与设备

ST 3100 pH计 奥豪斯仪器（常州）有限公司；DNP-9272恒温培养箱 宁波东南仪器有限公司；RSH高压均质机 上海申鹿均质机有限公司；AnkeTGL-16B离心机 上海安亭科学仪器厂；SX-500 TOMY高压 灭菌锅 日本Kaqoshima Seisakusyo公司；TA.XT.Plus质构仪 英国Sable Micro System公司；SA402B电子舌 日本Insent公司；电热恒温水浴锅、夹层加热水槽 上海安亭科学仪器厂。

1.3 方法

1.3.1 酸奶制备

在3 个不锈钢桶中分别加入等量的绵羊奶和牛奶（2 个桶放绵羊奶），按奶的6%（质量分数，下同）分别加入蔗糖后，于水浴锅中搅拌升温到60 ℃，20 MPa（低压5 MPa、高压15 MPa）下均质化处理。均质后，在水浴锅中分别进行90～95 ℃、5 min杀菌。杀菌结束，用冰水快速将温度降到42 ℃后进行接种。接种后装入100 mL带盖的杯子中送到发酵室（42±0.5）℃下进行发酵。以pH值到达4.60±0.03为发酵终止点，然后快速冷却到4 ℃后将酸奶放入（4±2）℃的冷藏柜贮存。

实验组和对照组分别用YSM、JDM和JDN表示。YSM为添加益生菌干酪-张发酵的凝固型绵羊奶酸奶；JDM为嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌共同发酵的经典凝固型绵羊奶酸奶；JDN为嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌共同发酵的经典凝固型牛奶酸奶。各组配方见表1。

表1 实验配方明细Table 1 Formulation of set yogurts made from sheep milk and cow milk%

1.3.2 pH值的测定

按照GB 5009.239—2016《食品酸度的测定》[15]，用ST3100 pH计在发酵过程每隔30 min测定一次pH值，贮存期间每隔3 d测定一次pH值，每次测3 个平行组样，结果取平均值。

1.3.3 酸度测定

按照GB 5009.239—2016[15]测定发酵过程酸度的变化，在发酵过程每隔30 min测定一次滴定酸度，贮存期间每隔3 d测定一次滴定酸度，每次测3 个平行组样，结果取平均值。

1.3.4 持水性测定

称取10～15 g、4 ℃贮存24 h的酸奶样放入刻度离心管中，4 000 r/min 离心20 min后，静置1 min后读数[16-18]。 每个样品测定3 个平行样，结果取其算术平均值。酸奶持水性的计算公式如下：

1.3.5 酸奶质构仪测定

选用直径为45 mm的圆柱型挤压检测探头，测定条件：测前速率、测试速率10 mm/min，测后速率20 mm/min，测试距离30 mm，感应力Auto-4.0 g。样品为4 ℃贮存24 h的酸奶，每个样品重复测定3 次，结果取平均值[19-20]。

1.3.6 酸奶的电子舌测试

传感器和电极在测试前活化24 h，其中甜味电极单独活化。测试分3 次进行，分别为贮存第1、11天和第21天的酸奶，每次每个样品分别取30 mL的平行样测试3 次，取平均值[21-22]。最后结果为这3 次测试结果的平均值，用雷达图对最后结果进行分析。

1.3.7 酸奶感官评定

选10 名学习过感官评定课程的食品专业本科同学组成评定小组（男女各5 名），参照GB 19302—2010《发酵乳》[23]的感官评价标准，从凝乳情况、色泽、组织状态、气味、滋味和口感等方面对酸奶的感官质量进行打分，满分100，评分标准见表2。评分分3 次进行，分别为（4±2）℃贮存第1天、第11天和第21天的酸奶，结果取3 次的平均值，并用雷达图进行分析。

表2 酸奶感官评定标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of yogurt samples

1.3.8 活菌数测定

按照GB 4789.35—2016《食品微生物学检验 乳酸菌检验》[24]乳酸菌总数计数方法进行测定。贮存期间每隔 5 d测定一次。

1.4 数据处理

2 结果与分析

2.1 发酵过程pH值变化

由图1可知，YSM、JDM、JDN发酵过程pH值有相同的变化规律，在发酵的前2.5 h pH值下降非常缓慢，之后pH值迅速下降（绵羊奶组从第3小时开始pH值迅速下降，是由于其乳成分中蛋白质含量高对pH值变化缓冲能力强），在凝乳前0.5 h pH值下降变缓直到凝乳。这与乳酸菌在发酵过程的生长特性相关，前期加入的发酵剂处于迟滞期，pH值下降缓慢；2 h后开始对数生长期，快速繁殖，导致pH值迅速下降；随着酸度积累发酵剂的生长繁殖受到抑制，pH值下降变缓[25-27]。JDN到达发酵终点的时间为4.5 h，YSM、JDM为5 h。绵羊奶酸奶比牛奶酸奶到达发酵终点的时间多0.5 h，这与绵羊奶干物质含量高对pH值变化有较强的缓冲能力有关。

图1 发酵过程pH值变化Fig. 1 Evolution of pH during yogurt fermentation

2.2 发酵过程滴定酸度变化

由图2可知，绵羊奶的起始滴定酸度比牛奶更高，这与Park等[4]的报道一致。在发酵过程中YSM、JDM、JDN滴定酸度变化规律相同，即前2.5 h上升缓慢，之后迅速上升。JDN在4.5 h到达发酵终点pH 4.60±0.03，此时滴定酸度为67.3 °T，4.5 h时YSM、JDM尚未到达发酵终点，但滴定酸度分别为68.8 °T和68.5 °T，由此可知，绵羊奶对pH值变化的缓冲能力比牛奶更强。另外，结合 图1、2可知，添加益生菌干酪-张发酵的YSM，与JDM在pH值和滴定酸度的变化上没有明显差异，说明益生菌干酪-张可以与嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌搭配，共同用于绵羊奶酸奶的发酵。

图2 发酵过程滴定酸度变化Fig. 2 Evolution of titratable acidity during yogurt fermentation

2.3 酸奶持水特性

由图3可知，绵羊奶酸奶比牛奶酸奶有更高的持水特性，这与文献报道一致[28-29]。本实验通过持水性测定结果显示，绵羊奶酸奶比牛奶酸奶高38.6%。

图3 酸奶的持水特性Fig. 3 Water-holding capacity of yogurts

2.4 酸奶质构特性

由表3可知，绵羊奶酸奶和牛奶酸奶在硬度、稠度、黏聚性和黏性指数方面有显著差异，绵羊奶酸奶具有更高的硬度和稠度，黏聚性和黏性指数也显著高于牛奶酸奶。添加益生菌干酪-张的YSM与JDM在这些方面差异不明显，说明影响酸奶硬度、稠度、黏聚性和黏性指数主要因素为奶的种类，益生菌干酪-张的添加对这些指标的影响很小。

表3 酸奶的质构特性Table 3 Texture properties of yogurts

2.5 酸奶贮存期间pH值变化

由图4可知，4 ℃下0～24 d贮存期间不同酸奶的pH值逐渐下降，牛奶酸奶比绵羊奶酸奶pH值下降更为明显，贮存24 d后pH值由开始时的pH 4.6下降到pH 4.16，而绵羊奶酸奶只下降到pH 4.37。添加益生菌干酪-张的YSM与JDM酸奶pH值下降无明显差异。从图4也说明在4 ℃贮存期间奶的种类对pH值的变化有较大影响。

图4 贮存期间酸奶的pH值变化Fig. 4 Evolution of pH during yogurt storage

2.6 酸奶的电子舌结果评价

电子舌能够反映不同酸奶味道方面的差异，是评价酸奶味觉很好的选择[30]。如图5所示，利用电子舌对YSM、JDM、JDN酸奶的酸、甜、苦、咸、涩、鲜及丰富性7 个指标进行了测定。其中添加益生菌干酪-张的YSM丰富性味感值最大（28.1），其次为JDM（26.8），二者相差不明显。与两种绵羊奶酸奶相比，JDN在丰富性味感值方面相对较小（16.7），这方面的差异与绵羊奶中的蛋白质、脂肪、乳糖、维生素、钙磷等矿物质都比牛奶中的高有关[31-33]。另外，JDN比两种绵羊奶酸奶在酸感值方面高，JDN为24.5，两种绵羊奶酸奶都约为20.3，与2.5节贮存中期、后期测得牛奶酸奶pH值低于绵羊奶酸奶具有一致性。在咸、鲜感值方面，2 种绵羊奶酸奶略高于牛奶酸奶，这与矿物质含量绵羊奶高于牛奶也具有一致性。其他味感值方面3 种酸奶无明显差异。

图5 酸奶的电子舌评价雷达图Fig. 5 Radar chart of electronic tongue evaluation of yogurts

2.7 酸奶的感官评分

从表4和图6可知，评定小组对绵羊奶酸奶的综合评分高于牛奶酸奶，综合得分排序为YSM＞JDM＞JDN。绵羊奶酸奶与牛奶酸奶的得分差异较为明显，差异性主要体现在滋味、组织状态和喜爱程度3 个方面，在色泽和气味方面绵羊奶酸奶和牛奶酸奶差异不明显。YSM与JDM无明显差异，表明益生菌干酪-张可以作为发酵剂之一与经典的酸奶发酵剂嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌搭配用于凝固型绵羊奶酸奶的制作，以增加其功能价值。

图6 酸奶的感官评分雷达图Fig. 6 Radar chart of sensory evaluation of yogurtS

表4 酸奶的感官评分结果（满分100 分）Table 4 Sensory evaluation scores of yogurts

2.8 酸奶贮存期间的活菌数

由表5可知，YSM在4 ℃、21 d贮存期间具有较高的活菌数，明显高于JDM和JDN。在贮存第21天时YSM活菌数比JDM多1 个数量级，比JDN多2 个数量级。说明添加益生菌干酪-张对于绵羊奶酸奶4 ℃贮存期间活菌数的维持有较好作用。结合2.5节贮藏期间酸奶pH值的变化，JDN酸奶贮藏后期活菌数明显减少可能与其pH值下降较大有一定关系。

表5 酸奶贮存期间活菌数Table 5 Evolution of viable bacterial counts in yogurts during storage （lg（CFU/g））

3 结 论

通过对凝固型绵羊奶与牛奶酸奶发酵特性和贮存期特性的研究，结果表明：绵羊奶初始滴定酸度高于牛奶，达到发酵终点时也明显高于牛奶；且在发酵过程中绵羊奶与牛奶有相同的pH值变化规律，即前2.5 h下降非常缓慢，之后迅速下降，在凝乳前0.5 h下降变缓直到凝乳结束，牛奶比绵羊奶提前0.5 h达到发酵终点；绵羊奶的硬度、稠度、黏聚性和黏性指数显著高于牛奶，奶的种类为影响酸奶质构特性的主要因素，益生菌干酪-张的影响较小；在4 ℃贮存0～24 d期间，酸奶的pH值都在逐渐下降，牛奶酸奶比绵羊奶酸奶下降更大；绵羊奶酸奶丰富性味感值明显高于牛奶酸奶，酸感值则低于牛奶酸奶，而甜、苦、咸、涩、鲜感值差异不明显；感官评价方面绵羊奶酸奶综合评分高于牛奶酸奶，主要体现在滋味、组织状态和喜爱程度上；在4 ℃、21 d贮存期间酸奶的活菌数都在逐渐降低，添加益生菌干酪-张的绵羊奶酸奶的活菌数最多，第21天时活菌数分别是普通绵羊奶酸奶和牛奶酸奶的10 倍和100 倍以上，干酪-张对于绵羊奶酸奶4 ℃贮存期间活菌数的维持有较好作用，可以作为发酵剂之一与经典的酸奶发酵剂嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌搭配用于凝固型绵羊奶酸奶的制作。