马乳酒样乳杆菌ZW3对酸奶风味及质构的影响

王鑫磊，王 萌，闫春晓，耿伟涛，王艳萍

（天津科技大学食品科学与工程学院，天津 300457）

酸奶由于其特殊的营养价值备受消费者的青睐，不仅其销售量逐年提升，而且其品种也逐渐增多，其中具有一定的黏稠度的酸奶备受消费者特别是年轻人的喜爱，制造商通常会在发酵乳中添加明胶、阿拉伯胶、果胶等增稠剂或乳化剂达到增稠的效果。但添加大量增稠剂、乳化剂会对酸奶的口感带来负面影响。据报道，产胞外多糖的乳酸菌应用于酸奶中，能够提高黏度和保水能力，减少乳清析出，提高表观黏度，缩短凝乳时间，增加胶体收缩敏感性。目前，产胞外多糖乳酸菌在发酵乳制品中的应用研究逐渐增加，但有关马乳酒样乳杆菌（）在酸奶中的应用在我国鲜见报道。

马乳酒样乳杆菌中的马乳酒样亚种（subsp.）在欧盟、日本、韩国等地区及国家被广泛应用到酸奶中。我国卫健委发布通知（2020年第9号），新增马乳酒样乳杆菌马乳酒样亚种为新资源食品，为该菌种的应用提供了依据。马乳酒样乳杆菌ZW3属于马乳酒样乳杆菌马乳酒样亚种，本实验室前期已对ZW3进行了大量的基础性研究，发现该菌株具有缓解小鼠抑郁样行为、分解亚硝酸盐等益生特性。此外，该菌株可高产胞外多糖，且胞外多糖具有增稠、乳化的效果。本实验在前期研究的基础上，报道ZW3在酸奶中的应用，通过观察该菌株对发酵酸奶的pH值、酸度、凝乳时间、流变学特性、质构、持水力及口感等的影响，进一步研究其应用在酸奶生产中的可行性，旨在为开发无添加、纯菌种发酵、有一定黏度的酸奶奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

马乳酒样乳杆菌Z W 3、保加利亚乳杆菌（WPRC0378，）和嗜热链球菌（WPRC0376，）保藏于天津科技大学食品科学与工程学院发酵食品与微生物资源开发研究室。

七水硫酸钴 北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司；戊二醛 天津博迪化工股份有限公司；脱脂奶粉 雀巢公司。

1.2 仪器与设备

MARS 60流变仪 德国哈克公司；TA.XT.Plus质构仪 英国SMS公司；扫描电子显微镜 德国卡尔·蔡司公司；PEN3便携式电子鼻 德国AirSense公司；DELTA-320 pH计 法国Mettler-Toledo公司。

1.3 方法

1.3.1 酸奶的制备

酸奶的制作流程：脱脂乳→杀菌→冷却→接种→发酵至凝乳→后熟。每组实验设置3 个平行。

本实验共分为2 组，分别为＋（对照组）、＋＋ZW3组。以质量分数10%的脱脂乳为原料，菌株比例为1∶1∶1，菌株细胞浓度为1.2×10CFU/mL。经95 ℃、15 min杀菌后冷却至42 ℃，接种，恒温发酵至凝乳（pH值为4.60左右，发酵酸度不低于70.00 °T），记录凝乳时间。转至4 ℃冰箱中后熟24 h。

1.3.2 酸奶pH值的测定

采用pH计测定酸奶的pH值：每1 h测定一次，每组实验设置3 个平行，计算平均值，结果保留两位小数。

1.3.3 酸奶滴定酸度的测定

按照GB 5009.239—2016《食品酸度的测定》中酚酞指示剂法测定。每1 h测定一次，每组实验设置3 个平行。

1.3.4 酸奶持水力测定

称取后熟酸奶10 g，4 000 r/min、4 ℃离心10 min，除去上清液，称量剩余沉淀的质量，并按式（1）计算持水力：

1.3.5 酸奶乳清析出量的测定

采用胶体脱水收缩作用敏感性方法测定。将100 g的凝固酸奶倾入带有120 目不锈钢丝网的大漏斗中，用100 mL量筒收集沥出的乳清。收集时间为2 h，最后对收集的乳清称质量，并按式（2）计算乳清析出量：

1.3.6 酸奶的流变特性分析

测试前酸奶样品在室温下放置15 min，采用MARS 60流变仪测定其表观黏度，选择的转子型号为P60/Ti-02150138。测试选用夹具为平板（直径60 mm），测试间距为500 μm，剪切速率范围为0.1～100 s，取30 个点进行测试。

1.3.7 酸奶的质构分析

将所有酸奶样品于4 ℃冰箱中贮存24 h后取出，在室温放置15 min，采用TA.XTPlus质构仪测定样品质构参数。采用TPA模式测试，选用圆柱形探头，测试距离为10 mm，触发点为10.0 g，测前速率6 mm/s，测中速率2 mm/s，测后速率2 mm/s。测定指标包括：第一循环硬度、弹性、内聚性、胶着性、咀嚼性、恢复性。

1.3.8 酸奶中挥发性风味物质分析

称取后熟24 h的酸奶10 g样品置于30 mL的样品瓶中，用瓶盖盖住瓶口并封上封口膜。然后用磁力搅拌器在40 ℃恒温水浴20 min后，采用PEN3便携式电子鼻测定，参照Morazavian等方法，采用顶空上样法将进样针头插入样品瓶中进行电子鼻分析实验。通过电子鼻Winmuster分析软件对采集到数据进行分析。按照上述方法，每组3 个平行。PEN3电子鼻含有10 个不同的金属氧化物传感器，传感器阵列用于分析不同挥发性组分，各组分如表1所示。

表1 电子鼻传感器所对应的气味类型Table 1 Performance descriptions of electronic nose sensors

1.3.9 酸奶的感官评定

按照GB 19302—2010《发酵乳》酸奶的感官评分标准测定样品的色、香、味等感官评分值，感官综合评分由4 部分组成，由10 名成员进行评估，结果取平均值。取适量试样置于50 mL烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态。嗅闻其气味，用温开水漱口，品尝滋味。评分标准如表2所示。

表2 感官评价评分标准Table 2 Criteria for sensory evaluation of yogurt

1.4 数据处理

统计学分析应用SPSS软件和Excel软件对实验数据进行分析处理，应用Origin软件和Graphpad prism软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 ZW3对酸奶凝乳时间、pH值和酸度的影响

由表3可知，对照组（＋）酸奶的凝乳时间5.96 h，pH 4.50，酸度74.53 °T；＋＋ZW3组酸奶的凝乳时间5.03 h，pH值4.62，酸度73.51 °T。与对照组（＋）相比，添加ZW3可显著提高发酵速率，减少凝乳时间（＜0.001），且符合GB 19302—2010要求，这可能与ZW3、及共同发酵具有某种协同效应，促进产酸，缩短发酵时间有关。

表3 ZW3对酸奶发酵特性的影响Table 3 Effect of ZW3 on fermentation characteristics of yogurt

2.2 ZW3对酸奶持水力和乳清析出量的影响

持水力是评价酸奶品质的重要指标之一，在酸凝胶体系中，酪蛋白分子聚集形成的网状结构可容纳水分等小分子物质，其结合的水分子越多，产品品质越好。由表3可知，对照组（＋）和＋＋ZW3组酸奶的持水力分别为62.08%和68.14%。与对照组（＋）相比，添加ZW3可显著提高酸奶持水力（＜0.01），相比对照组酸奶持水力提高了9.76%。Zhang等研究表明，产胞外多糖菌株所发酵的酸奶可以改善持水力，这与本实验研究结果一致。

乳清析出采用胶体收缩的敏感性法测定，该方法通常用于表示酸奶吸附各种乳清成分的能力，是衡量酸奶组织状态及稳定性的重要指标。它与持水力不同的是，在测定时，通过重力作用流失的水是部分存在于网状结构中可以移动的重力水。本实验对酸奶在4 ℃冰箱后熟24 h后，室温下放置15 min进行乳清析出量检测。由表3可知，对照组（＋）和＋＋ZW3组发酵酸奶的乳清析出量分别为65.65%和61.03%。与对照组（＋）相比，添加ZW3可减少酸奶乳清析出量，但统计结果无显著差异（＞0.05）。

2.3 ZW3对酸奶流变学特性的影响

酸奶的表观黏度在剪切速率为0.1～100 s范围内变化的结果如图1所示，两组酸奶在0.1～100 s的剪切范围内都呈现出了剪切稀释现象。剪切稀释指凝固酸奶随着剪切速率的增加，表观黏度逐渐降低。在剪切速率升速的过程中,＋＋ZW3组酸奶的表观黏度在初始剪切时明显大于＋组，随后趋于一致。因此，添加ZW3可以增加酸奶的表观黏度，Ayala-Hernández等研究表明添加胞外多糖产生菌株发酵的酸奶表观黏度增加，这与本实验研究结果一致。

图1 ZW3对酸奶表观黏度的影响Fig.1 Effect of ZW3 on the apparent viscosity of yogurt

2.4 ZW3对酸奶质构的影响

质构是评价乳制品物理特性和感官质量的关键指标，其评价指标主要包括硬度、胶着性、咀嚼性等方面。由表4可知，对照组（＋）和＋＋ZW3组酸奶的硬度分别为121.43 g和158.54 g。与对照组（＋）相比，添加ZW3可显著提高酸奶硬度（＜0.01），相比对照组酸奶硬度提高了30.56%，这可能与蛋白质基质和胞外多糖之间发生静电相互作用，形成静电复合物，从而产生致密网络有关。此外，添加ZW3可显著提高酸奶的胶着性、咀嚼性、内聚性和恢复性（＜0.05），与对照组（＋）相比，分别提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%，这可能与胞外多糖固有黏度及其与蛋白质基质相互作用，从而形成更加稳定的三维网状结构有关。马世敏等研究表明，将产胞外多糖的副干酪乳杆菌HCT与和混合发酵酸乳，可增加酸乳的硬度、黏着性以及咀嚼性，这与本实验研究结果一致。

表4 ZW3对酸奶质构的影响Table 4 Effect of ZW3 on the texture of yogurt

2.5 ZW3对酸奶气味的影响

电子鼻具有客观、准确、快捷、重复性好及不损伤样品的优点，现广泛用于乳制品中挥发性物质的分析。电子鼻传感器信号强度可以反映出乳制品中各种挥发性风味物质浓度的差异。本实验中10 个传感器对于发酵酸奶的响应值如图2所示，1（芳香苯类）、2（氮氧化合物）、6（甲基类）、7（硫化合物及醇类）、8（醇类、醛酮类）号传感器响应值较高，这表明以上5 种挥发性风味物质对于2 组酸奶香气贡献较大。白丽娟等的研究表明，酸奶中的主要挥发性风味物质为芳香苯类化合物、氮氧化合物和硫化合物，这与本实验研究结果一致。与对照组（＋）相比，添加ZW3可显著提高发酵酸奶中1（芳香苯类）、2（氮氧化合物）、3（氨类）、5（烷烃）、6（甲基类）、7（硫化合物）、8（醇类、醛酮类）挥发性风味物质传感器响应值（＜0.001），这可能与添加ZW3后，改变原有菌株（＋）的共生关系与菌株代谢，从而提高了挥发性风味物质的种类和含量。以上结果表明，添加ZW3可提高酸奶挥发性风味物质含量，改善酸奶风味。

图2 ZW3对酸奶气味的影响（电子鼻-雷达图）Fig.2 Effect of ZW3 on the odor of yogurt as detected by electronic nose

2.6 ZW3对酸奶的感官影响

在前期结果基础上，对酸奶进行了感官评价，其评价主要由口感、色泽、滋味和气味、组织状态4 部分组成。如图3所示，对照组（＋）和＋＋ZW3组酸奶的感官评分分别为77.17和84.50。与对照组（＋）相比，添加ZW3可使酸奶口感细腻润滑、具有发酵乳独特的香气且乳清析出量少，并且显著提高酸奶感官评分（＜0.05），相比对照组酸奶感官评分提高了9.50%，ZW3的添加对酸奶的口感没有负面影响，而且适口性得到提升。

图3 ZW3对酸奶感官评定的影响Fig.3 Effect of ZW3 on sensory evaluation of yogurt

3 结论

通过添加马乳酒样乳杆菌ZW3制备酸奶，与传统发酵剂发酵的酸奶相比，添加ZW3可以显著提高发酵速率（＜0.001）、改善酸奶的持水力（＜0.05），增加酸奶结合自由水的能力，从而减少乳清析出；在流变特性方面，添加ZW3可以增加酸奶的黏度，表现出更多的固相行为，改善凝固酸奶的流变特性；在质构方面，添加ZW3可显著提高酸奶的胶着性、咀嚼性、内聚性和恢复性（＜0.05），与对照组（＋）相比，分别提高了36.36%、38.62%、8.14%、13.33%；电子鼻分析及感官评价结果表明，添加ZW3可提高挥发性风味性风味物质含量，改善酸奶风味及口感。因此，马乳酒样乳杆菌ZW3在制备无添加增稠剂和乳化剂的酸奶开发与应用方面具有广阔的前景。