功能性低温鼠李糖乳杆菌发酵酸奶工艺研究

◎ 刘 冰，赵宁宁，冉军舰，周姣姣，路 源

（1.新乡工程学院食品工程学院，河南 新乡 453700；2.河南科技学院食品学院，河南 新乡 453003）

随着生活水平的提升，防患于未然、未病先防成为了人们的追求。在全世界各地区人群中都有着不同程度的乳糖酶缺乏，而且种族差异较明显[1]。我国汉族人群乳糖不耐症发生率为75%～95%，少数民族则为76.0%～95.5%[2]。而对于奶制品来说，酸奶的风味独特、营养价值较为全面且易被人体吸收[3]。酸奶行业也在全球得到了迅速成长，整体消费量逐年增长[4]。酸奶可分为普通酸奶、风味酸奶和功能酸奶。风味酸奶和功能酸奶的原辅料类别多样，与现代先进的工艺加工技术相结合，使得酸奶产品在营养丰富全面的同时，口味更多样化[5]。国内的一些相关研究[6]，如钱志伟等[7]、黄丽等[8]、陈红惠等[9]以及林少华等[10]以玫瑰和银耳为主料研制出来的风味酸奶具有美容养颜的功效，为酸奶粉的生产提供了新的方法，促进了酸奶粉在风味功能性酸奶中的应用。国外对功能性酸奶也是很有研究[11]。

鼠李糖乳杆菌是一种无毒、无副作用的益生菌，它可以增加产品中的活菌数，且它发酵产生的成品保质期较长。其功能特性主要有调节肠道微生物和提高身体免疫力，符合当代人们健康养生保健的需求。鼠李糖乳杆菌是近年来研究和应用最为广泛的益生菌，属异型发酵的无芽孢短杆菌，在显微镜下观察到的鼠李糖乳杆菌常以单链状或成链状存在，具有调节机体免疫、改善脂质代谢等功能[12-16]。其发酵时产生的细菌素无毒、无污染，同时还可以抑制或杀死食品中的部分腐败菌和病原菌，使保质时间更长，是一种天然的食品防腐剂。菊粉中低聚果糖的甜度只有蔗糖的0.3～0.6倍，热量较低。菊粉是双歧杆菌的增殖因子，添加菊粉的发酵乳中的双歧杆菌是不添加菊粉发酵乳的8～10倍。菊粉在改善食品质构性状、提高营养价值及加工性能等方面更具有优越性[17]。普通市售酸奶为了达到适宜的酸度和甜度，都会添加一定量的蔗糖，不利于高血糖等特殊人群的健康[18]。然而，蔗糖可以用木糖醇及其他糖醇类代替。木糖醇热量较低，虽然作为天然的甜味剂，具有蔗糖相近的甜度[19]，但具有防龋齿、改善糖尿病等特殊的生理功能[20-21]。

1 材料与方法

1.1 材料

波兰进口纯牛奶，淘宝妙亚乳品自营店；菊粉，临沂市罗庄区吕小双生鲜商行；木糖醇，河南维润生物科技有限公司；嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌菌种，河南科技学院新科学院食品科学与工程学院食品加工实验室保存；鼠李糖乳杆菌，河南科技学院食品学院微生物实验室保存。

1.2 仪器与设备

APV2000实验型高压均质机，上海顺仪科技有限公司；FA1004型电子天平，上海舜宇恒平科技仪器有限公司；DNP-9082型电热恒温恒湿培养箱，上海市精宏实验设备有限公司；BCD-271TMBA海尔冰箱，海尔集团有限公司；LDZM-50KBS型立式压力蒸汽灭菌锅，上海申安医疗器械厂；DZKW-4电子恒温水浴锅，北京中兴伟业仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 菌种活化

在100 mL纯奶中分别接种0.5%的鼠李糖乳杆菌乳杆菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌，37 ℃培养 24 h，活化3次，备用。

1.3.2 酸奶生产工艺流程

酸奶生产工艺流程见图1。

图1 搅拌型酸奶生产工艺流程图

1.3.3 单因素试验

（1）不同菊粉添加量对酸奶感官评分的影响。固定木糖醇添加量为6%，发酵温度为42 ℃，发酵时长为7 h，发酵剂添加量为0.5%，本试验分别添加1%、2%、3%、4%和5%的菊粉，进行均质、发酵等步骤，待成品出来后，按照感官评价标准表对酸奶进行感官评定，从而得到最佳的菊粉添加量。

（2）不同木糖醇添加量对酸奶感官评分的影响。固定菊粉添加量为2%，发酵温度为42 ℃，发酵时长为7 h，发酵剂添加量为0.5%，本试验分别添加5%、6%、7%、8%和9%的木糖醇，进行均质、发酵等步骤，待成品出来后，按照感官评价标准表对酸奶进行感官评定，从而得到最佳的木糖醇添加量。

（3）不同发酵温度对酸奶感官评分的影响。固定菊粉添加量为2%，木糖醇添加量为6%，发酵时长为7 h，发酵剂添加量为0.5%，本试验分别考察发酵温度为37 ℃、40 ℃、41 ℃、42 ℃和43 ℃时，其对酸奶感官评分的影响，从而得到最适的发酵温度。

（4）不同发酵时间对酸奶感官评分的影响。固定菊粉添加量为2%，木糖醇添加量为6%，发酵温度为42 ℃，发酵剂添加量为0.5%，本试验分别考察4 h、5 h、6 h、7 h和8 h的发酵时间对酸奶感官评分的影响，从而得到最适的发酵时间。

1.3.4 正交试验

根据单因素试验结果，对影响酸奶发酵的4个主要因素，即菊粉添加量、木糖醇添加量、发酵温度以及发酵时间进行正交优化，采用L9(34)正交试验设计，通过感官评分选出最佳组合，试验因子水平表如表1所示。

表1 正交试验因素水平表

1.3.5 感官评定

感官评定表如表2所示。

表2 感官评定表

1.3.6 数据分析

采用Excel 2007和SPSS Statistics 20.0软件进行数据分析，每组试验平行测定3次，数据以平均值±标 准差表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 不同菊粉添加量对产品感官评分的影响

由图2可知，当菊粉添加量低于2%时，产品感官评分随着菊粉添加量的增加而升高。当菊粉添加量为2%时，产品感官评分最高，为91分，随着菊粉添加量的继续增加，感官评分呈下降趋势。当菊粉添加量为4%、5%时，酸奶口感偏苦，菊粉味道较重，感官评分较低，影响酸奶整体口感，而菊粉添加量为1%、2%和3%时，酸奶口感适中，菊粉味道较轻，感官评分数较高。

图2 不同菊粉添加量对产品感官评分的影响图

2.1.2 不同木糖醇添加量对产品感官评分的影响

由图3可知，当木糖醇添加量低于7%时，感官评分会随用量的增加而增大。当木糖醇的添加量达到7%时，感官评分最高，为91分，随着木糖醇添加量的继续增加，感官评分呈下降趋势。木糖醇添加量为5%、6%时，酸奶口感偏酸，酸味后感较重，感官评分较低，影响酸奶整体口感，而木糖醇添加量为7%、8%和9%时，酸奶口感适中，酸味较轻，感官评分数较高。由图3可知，木糖醇添加量为6%、7%和8%时，分数较高，且由于木糖醇每天摄入量不能过多，上限是50 g，所以选择6%、7%和8%是较为适合的木糖醇添加量。

图3 不同木糖醇添加量对产品感官评分的影响图

2.1.3 不同发酵温度对产品感官评分的影响

由图4可知，当发酵温度低于42 ℃时，感官评分会随温度的增加而升高。当发酵温度为42 ℃时，感官评分最高，为90分，随着温度的升高，感官评分呈下降趋势。发酵温度为37 ℃和40 ℃时，酸奶口感偏酸，感官评分较低，发酵温度为41 ℃、42 ℃和43 ℃时，酸奶口感适中，酸甜可口，感官评分分数较高。

图4 不同发酵温度对产品感官评分的影响图

2.1.4 不同发酵时间对产品感官评分的影响

由图5可知，当发酵时间低于7 h时，产品感官评分随着发酵时间的增加而升高。当发酵时间为7 h时，感官评分最高，为90分，随着发酵时间的增加，感官评分呈下降趋势。当发酵时间为4 h、5 h时，酸奶口感偏酸，影响酸奶整体口感，感官评分较低，而发酵时间为6 h、7 h和8 h时，酸奶口感适中，感官评分数较高。

图5 不同发酵时间对产品感官评分的影响图

2.2 正交试验

鼠李糖发酵乳正交试验结果如表3所示。

表3 酸奶生产工艺参数正交试验结果表

由表3可知，发酵温度对发酵乳感官评定影响最大，发酵时间影响最小。在发酵时间相同得分的情况下，为了节约成本，正交试验得到的最佳组合为A3B2C3D1，即菊粉添加量3%、木糖醇添加量7%、发酵温度43 ℃、发酵时长6 h的组合对于产品感官评定结果最佳。在此工艺条件下重复进行5次试验，感官评分为（94.41±0.25）分，标准误差较小，说明该组合为最佳工艺条件。由表4可知，菊粉添加量、木糖醇添加量和发酵温度对鼠李糖发酵酸奶感官评定有显著性影响，发酵时间对鼠李糖乳杆菌发酵酸奶的品质没有显著性影响。

表4 鼠李糖乳杆菌发酵酸奶的正交试验方差分析表

2.3 鼠李糖乳杆菌发酵酸奶的产品指标测定

功能性鼠李糖乳杆菌发酵酸奶的理化指标测定结果如表5所示，结果显示该方法发酵的酸奶酸甜适中，美味可口，各项指标均符合国家发酵乳标准 GB 19302—2010。

表5 鼠李糖乳杆菌发酵乳各指标测定结果表

3 结论

功能性低温鼠李糖乳杆菌发酵酸奶的产品工艺条件为菊粉添加量3%、木糖醇添加量7%、发酵温度43 ℃、发酵时间6 h，产品感官评定得分为94.41分，理化指标均符合国家标准。随着人们生活水平的提高，保健食品受到消费者的青睐，而鼠李糖乳杆菌功能酸奶集牛奶与菊粉的保健功能于一体，具有很好的食用价值。