48 食品科学技术学报摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇 2015 年 9 月乳杆菌和嗜热链球菌, 安琪酵母股份有限公司 ; 伊利纯牛奶 ; 伊利原味酸奶 ( 市售 A) 蒙牛原味酸奶 ( 市售 B); 氯仿盐酸无水硫酸钠共轭亚油酸 (CLA) 标品甲醇氢氧化钾, 均为分析纯 ; 正

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空何
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1 第 33 卷第 5 期食品科学技术学报 Vol 郾 33 No 郾年 9 月 Journal of Food Science and Technology Sep doi: / j. issn 鄄文章编号 :2095 鄄 6002(2015)05 鄄 0047 鄄 05 引用格式 : 韩芸娇, 邱雯雯, 查梦吟, 等. 费氏丙酸杆菌在酸奶加工中的应用研究 [J]. 食品科学技术学报,2015,33(5): HAN Yunjiao, QIU Wenwen, ZHA Mengyin, et al. Study on application of Propionibacterium Freudenreichii in yogurt pro 鄄 cessing[ J]. Journal of Food Science and Technology, 2015,33(5): 费氏丙酸杆菌在酸奶加工中的应用研究 * 韩芸娇, 摇邱雯雯, 摇查梦吟, 摇陈存社 ( 北京工商大学食品添加剂工程技术研究中心, 北京摇 ) 摘摇要 : 研究了费氏丙酸杆菌在酸奶发酵过程中和贮藏期的酸度黏度脱水收缩率以及后酸化等指标的变化情况研究结果表明, 由费氏丙酸杆菌发酵得到的发酵乳的发酵周期长, 需 24 h 左右, 黏度低, 脱水收缩率高, 口感欠佳, 但共轭亚油酸质量浓度较高, 达到 119 郾 16 mg / L 将费氏丙酸杆菌发酵的酸奶在 4 益下贮藏 20 d 后, 酸度增加了约 6 毅 T, 后酸化能力弱, 有利于酸奶的贮藏 ; 贮藏结束时, 酸奶中共轭亚油酸 (CLA) 的质量浓度为 117 郾 37 mg / L, 仍然处于较高水平发酵周期长和黏度低等缺点可能会限制费氏丙酸杆菌在酸奶发酵中的应用关键词 : 丙酸杆菌 ; 发酵酸奶 ; 共轭亚油酸中图分类号 : TS201 郾 3; TS252 郾 54 摇摇摇摇摇文献标志码 : A 摇摇目前, 我国酸奶产业发展迅速, 市面上酸奶的种类琳琅满目, 但应用于酸奶发酵的益生菌种还仅仅局限于乳酸菌酸奶产业需要长远发展, 所以开发新的益生菌已是形势所需丙酸杆菌用于生产奶酪的研究已非常成熟, 其代谢产生的丙酸乙酸琥珀酸等有机酸赋予奶酪独特的风味, 但奶酪的风味不符合我国消费者的口味习惯, 所以奶酪没有在我国获得人们的追求和喜爱除了应用于生产奶酪以外, 丙酸杆菌还可以用于发酵酸奶, 但是国内外利用丙酸杆菌发酵酸奶的研究还很少丙酸杆菌属于革兰氏阳性菌, 不运动, 没有芽孢形成, 厌氧或耐氧, 形态多样, 呈棒状球形或不规则的形状 [1], 在 ph 值接近于 7, 温度为 30 ~ 37 益的条件下生长最好大部分丙酸杆菌在严格厌氧的条件下生长速度最快, 当大量接种时, 在暴露于空气 [1 - 的液体培养基深部生长情况良好 2] 丙酸杆菌生长所需要的营养物质要求较高, 属于化能异养型 ; 维生素泛酸生物素是其生长所必需的营养物质丙酸杆菌可以代谢的碳源范围较广, 如葡糖糖乳糖果糖纤维素甘油蛋白胨乳酸等, 代谢产物主要是丙酸乙酸和 CO 2 以及少量的甲酸乳酸琥珀酸等有机酸 [3] 丙酸杆菌可以利用多种工业副产品作为能量来源, 如玉米浆蒸馏废液乳清酪蛋白水解物, 这为丙酸杆菌在工业生产中的应用奠定了良好的基础 [4] 本实验拟对费氏丙酸杆菌在酸奶加工中的应用进行研究, 探讨其在发酵酸奶过程中以及在贮藏期中各项理化指标的变化情况, 总结费氏丙酸杆菌发酵酸奶的特点, 并以此评价其用于酸奶加工中的可能性, 旨在为酸奶生产提供一种新的益生菌, 为后续丙酸杆菌应用于乳品加工提供理论基础 1 摇材料与方法 1 郾 1 摇材料与试剂直投式费氏丙酸杆菌发酵剂, 实验室自制 ; 菌株 CICC10019, 购自中国工业微生物菌种保藏中心 ; 直投式乳酸菌发酵剂, 发酵剂中包括保加利亚收稿日期 : 基金项目 : 北京市教委科技发展计划项目 (KZ ); 北京市自然科学基金资助项目作者简介 : 韩芸娇, 女, 硕士研究生, 研究方向为食品微生物 ; * 陈存社, 男, 教授, 博士, 主要从事食品微生物发酵等方面的研究通信作者

2 48 食品科学技术学报摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇 2015 年 9 月乳杆菌和嗜热链球菌, 安琪酵母股份有限公司 ; 伊利纯牛奶 ; 伊利原味酸奶 ( 市售 A) 蒙牛原味酸奶 ( 市售 B); 氯仿盐酸无水硫酸钠共轭亚油酸 (CLA) 标品甲醇氢氧化钾, 均为分析纯 ; 正己烷, 色谱纯 1 郾 2 摇实验仪器 LS -B35L - 芋型立式压力蒸汽灭菌锅, 江阴滨江医疗设备有限公司 ;LRH -250 型生化培养箱, 上海一恒科技有限公司 ; 高速离心机, 德国 Eppendorf 公司 ; Trace ISQ 型气相色谱 - 质谱联用仪, 美国 Thermo Fisher 公司 ; DV - 芋型黏度计, 美国 Brookfield 公司 1 郾 3 摇实验方法 1 郾 3 郾 1 摇发酵过程中酸度的测定将一份直投式费氏丙酸杆菌发酵剂接种于装有 50 ml 灭菌牛奶的锥形瓶中,30 益发酵 24 h 每隔 2 h 取样, 测定发酵乳的酸度, 酸度的测定方法参照 GB 5413 郾乳和乳制品酸度的测定进行每个时间点做 3 次平行实验, 绘制酸度随时间变化的曲线图 1 郾 3 郾 2 摇发酵过程中黏度的测定将一份直投式费氏丙酸杆菌发酵剂接种于装有 50 ml 灭菌牛奶的锥形瓶中,30 益发酵 24 h 每隔 2 h 取样, 测定发酵乳的黏度, 每个时间点做 3 次平行实验黏度的测定方法黏度计 Brookfield - DV - 芋转子 (S63), 转速 100 r / min, 等待 10 s 后读数, 读数间隔 5 s, 每个样品记 12 个点, 计平均值 1 郾 3 郾 3 摇脱水收缩率的比较取 10 郾 0 g 发酵乳样品,4 益 r / min, 离心 10 min, 取上清液称重 [5], 样品平行测 3 次, 取平均值并与两种市售酸奶及乳酸菌发酵的酸奶进行比较脱水收缩率计算公式, 见式 (1) 上清液质量脱水收缩率 = 伊 100% (1) 样品质量 1 郾 3 郾 4 摇发酵乳中 CLA 含量的测定 1 郾 3 郾 4 郾 1 摇样品预处理脂肪酸的提取取发酵乳 2 ml 于圆底离心管中, 加入 5 ml 体积比为 2 颐 1 的氯仿 - 甲醇溶液, 漩涡震荡后静置 30 min,4 益条件下 r / min 离心 10 min, 用移液枪取出下层有机相置于螺口离心管中脂肪酸的甲酯化 : 脂肪酸甲酯化方法采用酸碱结合法, 向脂肪酸提取步骤中得到的有机相中加入 2 ml 氢氧化钾 - 甲醇 (0 郾 5 mol / ml) 溶液, 混合均匀, 置于 65 益水浴中反应 30 min, 冷却至室温再加入 2 ml 盐酸 - 甲醇溶液 ( 体积分数为 10% ),70 益水浴 5 min 反应结束后冷却至室温, 加入 5 ml 正己烷, 震荡后静置, 收集有机层, 加入无水硫酸钠除水, 置于 - 20 益保存待检测用 1 郾 3 郾 4 郾 2 摇气相色谱检测方法气相色谱检测条件 DB5 型色谱柱 (30 m 伊 0 郾 25 mm,0 郾 25 滋 m); 升温程序为初始温度 150 益, 保持 3 min, 以 4 益 / min 升至 202 益, 保持 10 min, 以 2 益 / min 升至 206 益, 保持 3 min, 以 1 益 / min 升至 207 益, 保持 1 min, 以 2 益 / min 升至 209 益, 保持 1 min; 进样口温度 250 益 ; 载气 (He) 流速 1 郾 0 ml/ min; 压力 2 郾 4 kpa; 进样量 1 滋 L; 分流比 20 颐 1; 氢火焰离子化检测器 FID, 燃气为氢气, 助燃气为空气 CLA 标准曲线的绘制称取 CLA 标准品溶解于甲醇中, 按照 1 郾 3 郾 4 郾 1 的方法进行甲酯化将 CLA 甲酯用色谱纯正己烷稀释到不同浓度 (0 郾 045 ~ 0 郾 360 g / L) 按 GC 检测条件测定不同浓度标准溶液的峰面积以 CLA 浓度为纵坐标, 峰面积为横坐标, 绘制 CLA 标准曲线得出标准方程, 根据标准方程可以求出未知样品的 CLA 的浓度 1 郾 3 郾 4 郾 3 摇发酵乳中 CLA 含量的测定将直投式费氏丙酸杆菌发酵剂接种于 50 ml 灭菌乳中,30 益发酵 24 h, 发酵结束后按 1 郾 3 郾 4 郾 1 中的方法对发酵乳进行预处理, 使用气相色谱进行检测, 3 次平行 1 郾 3 郾 5 摇贮藏期中 ph 值与酸度的测定将直投式费氏丙酸杆菌发酵剂接种于 50 ml 灭菌乳中,30 益发酵 24 h 后, 放入 4 益冰箱中冷藏测定发酵乳在冷藏 0,5,10,15,20 d 的酸度与 ph 值, 每组做 3 次平行实验 1 郾 3 郾 6 摇贮藏期中 CLA 的测定将一份直投式费氏丙酸杆菌发酵剂接种于 50 ml 灭菌乳中,30 益发酵 24 h 后, 放入 4 益冰箱中冷藏测定发酵乳在冷藏 0,5,10,15,20 d 的 CLA 含量, 每组做 3 次平行实验 2 摇结果与分析 2 郾 1 摇发酵过程中酸度的变化费氏丙酸杆菌单独发酵酸奶过程中酸度随发酵时间的变化曲线如图 1 从图 1 中可以看出, 酸度随着时间增加而不断增大酸度变化的趋势与费氏

3 第 33 卷第 5 期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇韩芸娇等 : 费氏丙酸杆菌在酸奶加工中的应用研究 49 丙酸杆菌的生长规律有关, 在发酵初期, 费氏丙酸杆菌生长缓慢, 产酸速率小, 酸度增加缓慢 ; 发酵到 6 h 以后, 费氏丙酸杆菌的生长开始进入对数期, 产酸速率加快, 酸度的增加也明显变快, 到发酵结束时, 酸度达到 72 郾 0 毅 T 图 2 摇费氏丙酸杆菌单独发酵酸奶过程中黏度的变化 Fig. 2 摇 Changes of viscosity of propionibacterium freudenreichii fermented yogurt 实验测定并对比了费氏丙酸杆菌与乳酸菌发酵的酸奶以及两种市售酸奶的脱水收缩率, 结果如图 3 图 1 摇费氏丙酸杆菌单独发酵酸奶过程中酸度的变化 Fig. 1 摇 Changes of acidity of propionibacterium freudenreichii fermented yogurt process 一般来说, 成品酸奶的酸度需要达到 70 ~ 110 毅 T, 从图 1 结果中可以看出, 费氏丙酸杆菌发酵酸奶需要发酵 24 h 才能达到酸度的最低要求, 这是由费氏丙酸杆菌的生长代谢周期长导致的在工业生产中, 乳酸菌发酵酸奶仅需 6 h 左右, 而费氏丙酸杆菌发酵酸奶的周期则远远长于乳酸菌, 这在很大程度上会限制费氏丙酸杆菌在酸奶发酵中的应用 2 郾 2 摇发酵过程中黏度的变化在酸奶发酵的过程中, 由于乳酸菌产生的一些胞外多糖以及牛奶体系中 ph 值的降低, 会导致牛奶的黏度逐渐增大, 从而赋予酸奶黏稠醇厚的口感 [6] 利用费氏丙酸杆菌发酵酸奶, 每隔 2 h 测定发酵乳黏度, 黏度随时间变化的曲线如图 2 从图 2 中可以看出, 随着时间的增加, 黏度呈现出先增大, 然后保持不变, 最后逐渐下降的趋势费氏丙酸杆菌发酵酸奶的黏度很低, 在最高时只有 780 郾 95 cp, 这可能是由于费氏丙酸杆菌生长周期长, 代谢缓慢, 在短时间内不能产生足够的胞外多糖, 所以导致发酵乳的黏度较低 ; 另一方面, 费氏丙酸杆菌发酵的酸奶在发酵结束时的酸度也会影响酸奶凝胶体系的形成在发酵后期, 黏度出现了下降的趋势, 可能是因为费氏丙酸杆菌在代谢过程中产生了水以及乳清析出, 导致黏度下降黏度是影响酸奶口感的一个重要因素, 费氏丙酸杆菌发酵的酸奶的黏度较低, 这可能会导致酸奶的口感欠佳 2 郾 3 摇脱水收缩率的比较脱水收缩率也是反映酸奶品质的一个重要指标, 图 3 摇脱水收缩率的比较 Fig. 3 摇 Comparison of syneresis rate 从图 3 中可以看出, 费氏丙酸杆菌发酵酸奶的脱水收缩率最高, 其次是乳酸菌, 两种市售酸奶的脱水收缩率较低酸奶是一个凝胶体系, 脱水收缩率的大小可以体现酸奶的稳定性, 脱水收缩率小, 说明酸奶凝胶体系稳定, 持水性好, 乳清不易析出费氏丙酸杆菌发酵酸奶的脱水收缩率高, 可能是由其产生的胞外多糖少导致的胞外多糖具有乳化和增加黏度的作用, 可以提高酸奶的持水性和稳定性, 改善酸奶的质地和口感在实验过程中也发现, 费氏丙酸杆菌发酵的酸奶容易出现乳清析出的现象此外, 市售酸奶中会添加一些稳定剂和增稠剂, 这也在一定程度上降低了脱水收缩率 2 郾 4 摇发酵乳中 CLA 含量的测定图 4 为 CLA 的标准曲线图, 对不同质量浓度的 CLA 标准品进行气相色谱检测, 得出对应的峰面积, 做质量浓度 - 峰面积的标准曲线图线性回归方程为 :y = 0 郾 121 7x + 1 郾 393 3,R 2 = 0 郾 999 1, 说明在 45 ~ 360 mg / L 质量浓度时, 浓度与峰面积线性关系良好, 可以根据峰面积求出样品中 CLA 的质量浓度

4 50 食品科学技术学报摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇 2015 年 9 月图 4 摇 CLA 标准曲线 Fig. 4 摇 Standard curve of CLA 图 5 是 CLA 标品的气相色谱图, 标品在保留时间为 20 郾 74 min 和 21 郾 01 min 处出现一个双峰时间为 20 郾 74 min 和 21 郾 79 min 处出现一个双峰, 与标品的出峰时间基本一致, 并在质谱库中比对确认是 CLA 根据峰面积, 利用标准曲线求得费氏丙酸杆菌发酵的酸奶中 CLA 的含量达到 119 郾 16 mg / L, 处于一个较高的水平 2 郾 5 摇发酵乳在贮藏期中酸度的变化 4 益条件下贮藏期间酸度的变化如图 7 从图 7 中可以看出, 在贮藏期中酸度增加的幅度不大在贮藏期前 10 d 酸度快速增加 ; 贮藏 10 d 以后, 酸度增加缓慢, 到贮藏末期, 酸度基本保持不变图 5 摇 CLA 标品的气相色谱图 Fig. 5 摇 Gas chromatogram of CLA 利用气相色谱法检测发酵好的酸奶中 CLA 的含量, 发酵乳的气相色谱图见图 6 发酵乳在保留图 7 摇发酵乳在贮藏期中酸度的变化 Fig. 7 摇 Changes of acidity during storage period 优良的发酵菌株需要具备后酸化能力弱的特点, 如果酸奶的后酸化现象严重, 贮藏期中酸度大幅增加, 会使酸奶的品质大大下降一般要求在冷藏条件下贮藏 3 周后, 酸度增加的幅度在 7 郾 5 ~ 10 郾 0 毅 T [7], 从图 7 中可以看出, 费氏丙酸杆菌发酵的酸奶在 4 益下贮藏 20 d 之后, 酸度从 70 郾 1 毅 T 增加到 76 郾 0 毅 T, 增加了约 6 毅 T, 说明费氏丙酸杆菌的后酸化能力弱, 于酸奶的贮藏有利 2 郾 6 摇发酵乳在贮藏期中 CLA 含量的变化于 4 益条件下冷藏期间发酵乳 CLA 含量的变化如图 8 从图 8 中可以看出,CLA 含量在整个贮藏期中呈现出先增加后减少的趋势在贮藏期的 Fig. 6 摇图 6 摇发酵乳的气相色谱图 Gas chromatogram of propionibacterium freudenreichii fermented yogurt 图 8 摇发酵乳在贮藏期中 CLA 含量的变化 Fig. 8 摇 Changes of CLA concent during storage period

5 第 33 卷第 5 期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇韩芸娇等 : 费氏丙酸杆菌在酸奶加工中的应用研究 51 0 ~ 10 d,cla 含量缓慢增加, 可能是因为, 在贮藏初期, 费氏丙酸杆菌生长代谢缓慢, 使 CLA 含量有小幅度上升 ; 当贮藏天数达到 10 d 以后,CLA 含量开始减少, 这是由于到贮藏后期菌体的生长代谢趋于停止, 活菌数也开始减少,CLA 不再积累, 同时, 由于 CLA( 共轭亚油酸 ) 不稳定, 会被氧化生成其他饱和的脂肪酸, 最终导致含量逐渐减少在贮藏结束时, 酸奶中 CLA 的含量为 117 郾 37 mg / L, 仍然处于一个较高的水平 3 摇结摇论实验表明, 费氏丙酸杆菌发酵酸奶的特点 : 1) 发酵周期长, 需要发酵 24 h 左右 ;2) 发酵的酸奶黏度低, 脱水收缩率高, 使酸奶的口感欠佳 ;3) 发酵的酸奶中含有 CLA, 质量浓度为 119 郾 16 mg / L, 处于一个较高的水平, 并且在贮藏过程中 CLA 不会有很大的损失, 通过初步感官评价, 发现费氏丙酸杆菌发酵的酸奶在风味方面与传统酸奶有较大差别, 需要进一步分析 ;4) 费氏丙酸杆菌的后酸化能力弱, 有利于酸奶的贮藏费氏丙酸杆菌酸奶的发酵周期长, 黏度低, 脱水收缩率高等特点可能会限制费氏丙酸杆菌在酸奶发酵中的应用参考文献 : [1] 摇布坎南. 伯杰细菌鉴定手册 [ M]. 北京 : 科学出版社出版, 1984: [2] 摇陈劲春, 王立仁, 李一, 等. 丙酸杆菌的分离与初步鉴定 [J]. 北京化工大学学报, 1999, 26(2): [3] 摇贾彩凤. 丙酸杆菌代谢物作为食品防腐剂的研究 [D]. 上海 : 华东师范大学 [4] 摇 Zhong Gu, Glatz B A. Effects of propionic acid on propi 鄄 onibacteria fermentation [ J]. Food Microbioligy, 2001, 71: [5] 摇王栋, 李崎, 华兆哲, 等. 食品感官评价原理与技术 [M]. 北京 : 中国轻工业出版社, 2001: [6] 摇马德松, 王新, 王慧, 等. 影响酸奶黏度的主要因素分析 [J]. 中国奶牛, 2012 (23): [7] 摇许本发, 李宏建, 柴金贞. 酸奶和乳酸菌饮料加工 [M]. 北京 : 中国轻工业出版社, 1994: Study on Application of Propionibacterium Freudenreichii in Yogurt Processing HAN Yunjiao, 摇 QIU Wenwen, 摇 ZHA Mengyin, 摇 CHEN Cunshe * ( Beijing Engineering and Technology Research Center of Food Additives, Beijing Technology and Business University, Beijing , China) Abstract: Changes of acidity, viscosity, syneresis rate, and after 鄄 acid capacity of Propionibacterium freudenreichii fermented yogurt during the fermentation and the storage period were researched in this study. The results showed that the fermentation period was about 24 h and the yogurt had the lower vis 鄄 cosity, higher syneresis rate, and higher conjugated linoleic acid (CLA) content (119 郾 16 mg / L). After stored at 4 益 for 20 days, the acidity of yogurt increased about 6 毅 T and the weak after 鄄 acid capacity of yogurt was benefit to the storage of yogurt. After storage, the CLA content of yogurt was about 117 郾 37 mg / L. However, the long fermentation period and low viscosity might be the limits of application of Pro 鄄 pionibacterium freudenreichii in yogurt. Key words: Propionibacterium freudenreichii; yogurt fermentation; conjugated linoleic acid ( 责任编辑 : 叶红波 )

第期黄雪莲等响应面优化绿色木霉菌培养基材料与方法菌种仪器与试剂菌种的活化单因素试验响应面优化试验优化工艺的验证数据处理结果与分析

第期黄雪莲等响应面优化绿色木霉菌培养基材料与方法菌种仪器与试剂菌种的活化单因素试验响应面优化试验优化工艺的验证数据处理结果与分析第卷第期年月食品与生物技术学报响应面优化绿色木霉菌培养基黄雪莲于新仲恺农业工程学院轻工食品学院广东广州利用响应面分析法对绿色木霉菌的培养基进行优化通过测量不同营养条件下绿色木霉菌落生长直径研究其生物学特性在单因素实验的基础上选定葡萄糖添加量丙氨酸添加量和磷酸二氢钾添加量个因素进行中心组合实验建立二次回归方程并应用响应面分析法进行优化结果表明绿色木霉菌最佳培养基为葡萄糖