关于生乳发酵试验方法的研究
2022-12-14田桂艳曹文燕郝培霞白晓玲
刘 静，田桂艳，曹文燕，郝培霞，李 慧，白晓玲，张 会
保定蒙牛饮料有限公司，河北保定 072450
0 引言
随着人们生活水平的提高，对营养的需求更加多元化，乳制品的种类也越来越丰富，发酵型酸奶以其优良的口感和更容易被吸收的特性深受人们喜爱[1]。通过检验、更快地筛选出适合发酵的牛奶以缩短牛奶在厂生产时间，对于乳品企业具有重要意义。
目前酸奶的发酵是使用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的混合菌株[2]，共同分解代谢牛奶中的乳糖。两种菌株对乳糖的代谢方式均为同型乳酸发酵[3]，但在不同发酵时期表现不同的代谢特性，在混合培养初期，嗜热链球菌以其产酸快、生长快的特点[4]，成为主要的发酵菌株，经糖酵解途径代谢乳糖产酸使发酵pH值下降[5]，营造出适合保加利亚乳杆菌发酵的酸性环境，当pH值降至5.5时，嗜热链球菌的生长速率减慢，而保加利亚乳杆菌的生长速率加快，成为主要的产酸菌株，在发酵后期及贮藏期发挥主要产生粘度和酸度的能力。
溴甲酚紫指示剂[6]的变色范围是6.8（紫）～5.2（黄）（溴甲酚紫pH值在6.8以上为紫色，6.8～5.2为蓝色，5.2以下为黄色），生乳发酵的pH值的变化范围为6.7～4.6，在试验条件下，2 h的发酵能使样液的pH值从6.7降低至5.0，此时嗜热链球菌的产酸过程完成，保加利亚菌株产生粘度和酸度也发挥了作用。所以添加溴甲酚紫指示剂的变色范围能监控到两种菌株主要的发酵过程，能发现发酵过程异常，对比目前在用的发酵方法，可提前观察发酵情况，更早对异常情况进行分析处理，在实际试验中可以辅助使用。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.1.1 材料与试剂
溴甲酚紫溶液（0.1 g/L），分析纯，福晨（天津）化学试剂有限公司；菌种（200 U/包），丹麦科汉森有限公司。
1.1.2 主要仪器设备
超净工作台（SW-CJ-2F），苏州安泰空气技术有限公司；pH计（FE20），梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；粘度计（DV2TLVTJ0），美国BROOKFIELD公司。
1.2 方法
1.2.1 母菌种的配制和验证
母菌种的配制：在超净工作台中将1.5 g粉末发酵剂加入250 mL的12%复原乳（12%复原乳的配制要求：使用温度为（45～60 ℃）的三级水将无抗生素脱脂乳粉[7]溶解并定容至250 mL）中，在（55±1） ℃水浴锅中水合1 h后沸水水浴10 min，然后冷却至42 ℃左右。
母菌种的验证：使用曾检测发酵合格的生乳留样进行验证，将生乳样品加热煮沸杀菌[8]5～10 s后，转移200 mL至灭菌后的300 mL三角瓶中，冷却至45 ℃左右，加入母菌种4～5 mL，然后加入1 mL 0.1 g/L的溴甲酚紫溶液，加塞后摇匀，此时样液为蓝色（生乳的pH值一般在6.7左右），置于（45±1） ℃水浴锅中温育2.5 h，在温育过程中不得摇晃三角瓶。培养2 h进行颜色判定，在2.5 h进行感官、粘度、pH值的检测，符合标准要求，母菌种方可使用。
1.2.2 发酵过程
将生乳样品加热煮沸杀菌5～10 s后，转移200 mL至灭菌后的300 mL三角瓶中，冷却至45 ℃左右，加入母菌种4～5 mL，然后加入1 mL 0.1 g/L的溴甲酚紫溶液，加塞后摇匀，此时样液为蓝色（生乳的pH值一般在6.7左右），置于（45±1） ℃水浴锅中温育2.5 h，在温育过程中不得摇晃三角瓶[9]。
培养2 h进行颜色判定，在2.5 h进行感官、粘度、pH值的检测。见表1。
表1 观察顺序和判断标准
1.3 判定结果
1. 3.1颜色判定
发酵2 h时，观察颜色变化，样液的颜色从蓝色变为黄色，生乳产酸进程正常。如果没有变色，说明生乳发酵异常，可进行异常分析。
1.3.2 感官指标
继续培养至2.5 h，轻轻取出样品瓶，观察样品状态。
1.3.3 理化指标
感官合格后的样品可以进行理化指标的检测，合格指标如下：粘度指标：＞500 cp，pH指标：4.6～5.0。
2 方法可行性论证
分别从酸奶发酵过程、添加溴甲酚紫指示剂与常用法酸奶发酵过程对比、添加溴甲酚紫结果观察与常用法检测酸度和粘度指标对比、添加溴甲酚紫与日常检测不同点等方面阐述该方法的可行性。
2.1 酸奶发酵pH值变化图
结合发酵过程中菌种的作用，初期生乳pH值在6.7左右，溶液呈现蓝色，随着嗜热链球菌产酸的进程加快，pH逐渐降低，降到5.5时，保加利亚乳杆菌的生长速率提升，直至pH4.6完成发酵。
在试验设定的条件下，菌种正常的发酵进程：生乳的pH值普遍在6.6～6.7左右分布，随着发酵作用，pH值1 h降低到5.9左右，2 h降低到5.1左右，3 h达到4.6左右，完成发酵（图1）。
图1 生乳发酵pH值变化图
2.2 添加溴甲酚紫与不添加溴甲酚紫酸奶的pH值对比数据
在同一个样品中添加了溴甲酚紫指示剂的发酵进程与未添加溴甲酚紫指示剂的日常发酵方法的发酵进程趋势是一致的，而且它们在每个发酵时间点的pH值相差＜0.07，说明添加溴甲酚紫指示剂后只改变了样液的颜色，并未影响酸奶的发酵进程，所以添加溴甲酚紫的发酵方法可以使用（表2）。
表2 两种方法pH值对比数据
2.3 添加溴甲酚紫与不添加溴甲酚紫酸奶检测各项指标对比
通过表3数据可以看出，溴甲酚紫法在2 h通过颜色的判定结论和2.5 h观察感官结果一致，粘度均合格都大于500 cp且数值相差不大，使用溴甲酚紫方法通过pH计测量得出酸度结果，相对比常规法使用的酸度滴定法检测酸度更加快速，而且和酸奶的发酵终点pH 4.6的判定方式一致，更容易判定出发酵的进程。
表3 两种方法结果对比
2.4 添加溴甲酚紫与日常检测不同点对比分析
溴甲酚紫法在发酵到2 h的时候就能直观的通过观察样液的颜色判断发酵的进程是否正常，而常规发酵法需要等到2.5 h取出样品后才能发现样品异常，所以添加了溴甲酚紫的方法能更早的发现发酵过程的异常，尽快分析采取验证措施，缩短验证时间（图2）。
图2 两种方法流程对比图
3 结论
通过对添加溴甲酚紫发酵方法的可行性论证可以看出：添加了溴甲酚紫的发酵方法，不影响酸奶发酵的发酵进程，且它能在2 h时就发现样品发酵的异常，更快的分析采取验证措施，且使用pH计检测酸度结果，比日常的检测使用的酸度滴定方法更快。在实际试验中可以辅助使用。溴甲酚紫的添加对观察生乳酸奶发酵进程具有重要意义。
