牛羊乳促嗜酸乳杆菌增菌发酵差异性及冷藏存活率比较研究

张旺倩，葛武鹏，*，张 静，张晓军

(1.西北农林科技大学，食品科学与工程学院，陕西杨凌712100; 2.西安伊利泰普克饮品有限公司，陕西西安710068)

牛羊乳促嗜酸乳杆菌增菌发酵差异性及冷藏存活率比较研究

张旺倩1，葛武鹏1，*，张 静1，张晓军2

(1.西北农林科技大学，食品科学与工程学院，陕西杨凌712100; 2.西安伊利泰普克饮品有限公司，陕西西安710068)

益生菌的活菌数量是衡量益生菌产品及制剂的营养价值和保健功能的主要指标之一。本研究以嗜酸乳杆菌为发酵剂分析比较牛乳发酵奶和羊乳发酵奶中嗜酸乳杆菌增菌发酵的活力差异，及在冷藏期活菌数量的变化趋势，探讨了牛羊乳在促进嗜酸乳杆菌发酵方面的差异性及在冷藏期存活率变化规律。结果表明:嗜酸乳杆菌在羊乳基质中表现为较好的增菌发酵效能，总活菌数为1.66×1010CFU/mL，大于牛乳基质中的总活菌数3.02×109CFU/mL;羊乳发酵奶和牛乳发酵奶在21d贮藏期内嗜酸乳杆菌的活菌数均维持在较高活力水平，而在21～26d的贮藏期内，其存活性显著降低(p＜0.05)，存活率分别为84.15%和84.39%。由此说明羊乳基质促嗜酸乳杆菌增菌发酵效能更佳，牛、羊乳发酵奶在贮藏期活菌数变化规律基本一致。

牛乳，羊乳，嗜酸乳杆菌，存活率，活菌数

嗜酸乳杆菌作为重要的益生菌，其对人体的健康效应已经得到了大量文献的证实［1－2］。人们普遍认为，为了达到应有的健康效应，在生产和营销中，益生菌产品中其益生菌的菌落数应达到107CFU/mL以上［3］。随着生物技术的快速发展，人们对益生菌的研究越来越广泛深入，乳品消费更加注重科学健康、营养保健等功能，因此天然的、健康的、富含高活力益生菌的乳制品已经成为21世纪的主流之一。具有多重保健功能的益生菌制品由于含有占数量优势的微生物或微生物细胞的一些成分而对消费者宿主菌群的健康和身体起到了有益的作用［4］，所以，高活力益生菌乳制品研究成为热点。富含益生菌的羊乳制品及其相关研究鲜有报道。本研究以嗜酸乳杆菌为研究对象，以牛、羊乳为发酵基质，通过优选的发酵奶生产工艺，探讨了嗜酸乳杆菌牛、羊乳发酵奶发酵性能的差异及其贮藏期活菌数的变化规律，以期对益生菌羊乳制品的开发提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

嗜酸乳杆菌LAFTT－L10 由帝斯曼(DSM)中国公司提供;新鲜羊乳 购于西北农林科技大学畜牧站;新鲜牛乳 由陕西杨凌晨光乳业有限公司提供;脱脂乳粉 由新西兰恒天然集团提供;MRS培养基、0.85%的生理盐水、0.1mol/L氢氧化钠溶液、pH计校准液等 均本实验室配制。

SRH60－70高压均质机 上海申鹿均质机有限公司;SHP－250生化培养箱 上海森信实验仪器有限公司;Galaxy系列二氧化碳培养箱 英国 RS Biotech公司;PB－10 pH计 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;SW－CJ－2D净化工作台 苏州净化设备有限公司;BZG30菌落计数器 北京中仪远大科技有限公司;TOMY ES315自动蒸汽消毒柜 基因有限公司;XSP－2CA双目生物显微镜 上海光学仪器五厂;FA2004电子分析天平 上海华岩仪器设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 嗜酸乳杆菌牛、羊乳发酵奶的制备 工艺流程:原料奶→检验→标准化→杀菌→加糖→预热→均质(68～70℃，二级均质1.5×104kPa/5×103kPa)→杀菌→冷却→接种→灌装→培养→后熟→成品。

将新鲜全脂牛、羊乳加热到85～90℃［5］，保温15～20min左右，分装于2个2L的容器中，冷却到37℃，在超净工作台中按1.5%的比例接入嗜酸乳杆菌生产发酵剂，然后分装，放入37℃恒温箱培养至乳凝固，取出置于4℃冰箱待测。

1.2.2 pH测定 采用0.01级精密数显酸度计测定。1.2.3 滴定酸度(°T)的测定 根据GB5413.34－2010［6］，用0.1mol/L氢氧化钠溶液滴定法测定。

1.2.4 活菌计数 按GB4789.35－2010［7］《食品微生物学检验—乳酸菌检验》部分检测方法进行。采用MRS固体培养基平板涂布计数法计数，样品采用生理盐水梯度稀释，选取3个适当的稀释度接于平皿进行平板涂布，倾注固体MRS培养基，37℃恒温培养48h进行活菌计数，每个梯度重复3次，取平均值。

2 结果与分析

2.1 牛羊乳促嗜酸乳杆菌增菌发酵差异性比较

将嗜酸乳杆菌分别以1.5%的量接种到预先处理好的牛、羊乳基质中，37℃厌氧培养12h后置于4℃冰箱。测定前发酵结束时及后发酵12h的pH及活菌数，结果见图1。

图1 牛羊乳促嗜酸乳杆菌增菌发酵差异性比较Fig.1 Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk

由图1可知，对于嗜酸乳杆菌而言，前发酵结束时，羊乳发酵奶pH为4.31，活菌数为3.80×1010CFU/mL，牛乳发酵奶pH为4.37，活菌数为2.34×109CFU/mL;后发酵12h后羊乳发酵奶pH变为4.17，活菌数达到4.07 ×1010CFU/mL，而牛乳发酵奶pH变为4.23，活菌数达到2.95×109CFU/mL。可以发现，羊乳发酵奶酸度及活菌数均大于牛乳发酵奶，且差异显著(p＜0.05)，不难看出，羊乳更有助于益生菌的生长，可以显著地促进嗜酸乳杆菌的生长繁殖，使嗜酸乳杆菌发酵奶中的活菌数目达到较高的水平。

2.2 冷藏期牛、羊乳发酵奶pH、滴定酸度和活菌数变化及比较

将发酵12h的牛、羊乳发酵奶放入4℃冰箱冷藏，分别在第1、6…26d对其pH、滴定酸度及活菌数进行测定，结果见表1、图2和图3。

2.2.1 冷藏期牛、羊乳发酵奶pH和滴定酸度的变化趋势 在冷藏期间，由于嗜酸乳杆菌会继续发酵产生乳酸，亦即发酵奶后酸化，从而会使发酵奶的酸度继续升高［8－9］。表1为冷藏期牛、羊乳发酵奶pH和滴定酸度的变化趋势。方差分析结果表明，对于嗜酸乳杆菌发酵奶而言，在相同的发酵条件(包括温度、时间、接种水平等)下，嗜酸乳杆菌在羊乳中的酸度明显高于牛乳，且达到显著性水平(p＜0.05)，这说明嗜酸乳杆菌在羊乳中的产酸速度明显高于牛乳，可能的原因是羊乳基质更有利于嗜酸乳杆菌增菌繁殖或者羊乳中存在一些促嗜酸乳杆菌生长的成分。在冷藏期内，羊乳的酸度变化幅度与牛乳相当，牛、羊乳发酵奶在贮藏过程中的酸度变化规律一致。

2.2.2 冷藏期牛、羊乳发酵奶嗜酸乳杆菌活菌数比较 如图2所示，在发酵奶的整个冷藏期内，与牛乳相比，嗜酸乳杆菌在羊乳中的生长较好，其中的活菌数目始终多于牛乳。嗜酸乳杆菌在羊乳和牛乳中活菌数分别为:最大活菌数4.37×1010、1.45×1010CFU/mL，最小活菌数9.55×108、3.55×108CFU/mL，总体活菌数1.66×1010、3.02×109CFU/mL，差异显著(p＜0.05)，不难看出，和牛乳基质相比，羊乳更有助于益生菌的生长，可以显著地促进嗜酸乳杆菌的生长繁殖，使嗜酸乳杆菌发酵奶中的活菌数目始终维持在较高的水平，从而达到其应有的健康效应［3］。

图2 冷藏期牛、羊乳发酵奶中嗜酸乳杆菌活菌数比较Fig.2 Comparison of the viable counts of Lactobacillus acidophilus between cow＆goat fermented milk during chill storage

2.2.3 冷藏期对发酵奶中嗜酸乳杆菌存活性的影响

如图3所示，在发酵奶的整个冷藏期内，活菌数目在冷藏21d后呈现显著降低的趋势。冷藏第1d羊乳发酵奶和牛乳发酵奶中的活菌数分别为4.37× 1010、3.39×109CFU/mL，随着冷藏期的延长，其中的活菌数目均出现相应的变化，存放21d时活菌数分别达2.57×1010、1.45×1010CFU/mL，可以发现，羊乳发酵奶和牛乳发酵奶中嗜酸乳杆菌的活菌数目发生了一定程度的变化，但始终维持在一个较高的水平，不存在显著差异(p＞0.05);而在21～26d的冷藏期内，牛、羊乳发酵奶中活菌数目均迅速降低，最低活菌数目分别降至3.55×108、9.55×108CFU/mL，存活率分别为84.15%、84.39%，显著降低(p＜0.05)，但仍然高于107CFU/mL。因此，牛、羊乳发酵奶在贮藏期活菌数变化规律基本一致，在4℃条件下冷藏26d后，牛、羊乳发酵奶均具有生物活性。pH、滴定酸度、活菌数等指标综合分析比较后，得到一致结论:羊乳基质促嗜酸乳杆菌增菌效果明显，发酵奶在冷藏期活菌数衰减更缓慢，益生菌存活率高，因此，羊乳更适合于制作益生菌产品及活菌制剂。

图3 冷藏期对发酵奶中嗜酸乳杆菌存活性的影响Fig.3 Effect of storage period on viability of Lactobacillus acidophilus in fermented milk

3 讨论

研究数据表明，以羊乳为基质的嗜酸乳杆菌发酵奶中活菌数目、pH和滴定酸度的水平都明显高于牛乳，存在显著差异(p＜0.05)，这可能是羊乳乳糖含量高于牛乳，更有利于益生菌的利用，羊乳中存在更多的促益生菌生长因子，羊乳其他营养素中含有更多的有利于益生菌发酵的益生元成分，如肽类、游离氨基酸、矿物质等，Laura Sanz Ceballos［10］与葛武鹏［11］的研究表明羊乳中的必需氨基酸除苏氨酸、酪氨酸、蛋氨酸外，其余各氨基酸组分含量均大于牛乳中各氨基酸含量，而氨基酸作为一类重要的菌体冷冻干燥保护剂，其保护机理是氨基酸的氨基团能与菌体蛋白质的羰基产生反应，从而稳定蛋白质的结构［12］，如谷氨酸、半胱氨酸等本身就是益生菌的良好保护剂［13］，也就是说，对于益生菌而言，羊乳中具有更好的N源和C源，更多促生长保护剂，这些因素综合作用可能使嗜酸乳杆菌在羊乳基质中生长繁殖得更好。

发酵奶在冷藏21d后活菌数目迅速降低。这主要是由于随着冷藏期内有机酸(包括乳酸和醋酸)含量的增加，pH的持续变化显著影响了益生菌的活性，使其活菌数迅速减少［14］。牛、羊乳发酵奶中嗜酸乳杆菌较高的活菌数可能是由于冷藏过程中水解生成大量的游离氨基酸。即使有机酸处于较高的水平，由于发酵奶较高含量的必需生长因子如多肽、氨基酸等也会促进益生菌的生长，使其活菌数目处于一个较高的水平［14］。氨基酸的氨基团能与菌体蛋白质的羰基产生反应，从而稳定蛋白质的结构［12］。嗜酸乳杆菌在冷藏中保藏28d后，其活菌数目仍然高于酸奶所需的活菌水平［15］。与保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌等传统菌种相比，嗜酸乳杆菌能更好地适应酸性环境［16－17］。

4 结论

羊乳发酵过程中嗜酸乳杆菌的产酸速度和活菌数量均显著高于牛乳，嗜酸乳杆菌在成品(后发酵12h)羊乳发酵奶和牛乳发酵奶中活菌数分别达到4.07×1010CFU/mL和2.95×109CFU/mL;存放21d后活菌数达到2.57×1010和1.45×1010CFU/mL，而存放26d后活菌数变为9.55×108和3.55×108CFU/mL，不难看出，羊乳可以更好地促进嗜酸乳杆菌的生长;而冷藏过程中有机酸含量的不断增加使得益生菌的存活性在冷藏后期显著性降低，嗜酸乳杆菌在牛乳发酵奶和羊乳发酵奶冷藏26d后的存活率分别为84.15%和84.39%，说明牛、羊乳发酵奶中嗜酸乳杆菌在冷藏期的活菌数量变化规律基本一致。因此，嗜酸乳杆菌乳制品货架期不易过长。

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Comparison of the proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage

ZHANG Wang－qian1，GE Wu－peng1，*，ZHANG Jing1，ZHANG Xiao－jun2
(1.College of Food Science and Engineering，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China; 2.Yili－Tipco Beverage Co.，Ltd.，Xi’an 710068，China)

The health and nutrition benefits of probiotic products depend on the viable counts of the probiotics. Lactobacillus acidophilus was used as culture，the difference of viable counts between cow fermented milk and goat fermented milk was analyzed as well as the changes of viable counts during chill storage.The proliferation fermentation difference of Lactobacillus acidophilus between cow’s＆goat’s milk and its survival rate in fermented milk during chill storage were discussed.The results showed that Lactobacillus acidophilus grew best in goat’s milk，the colony form counts in goat fermented milk were 1.66×1010CFU/mL，greater than 3.02×109CFU/mL in cow fermented milk.The concentration of Lactobacillus acidophilus maintained at a high level during 21 day’s of storage(p＜0.05).Between 21d and 26d of storage，here were about 84.15%，84.39%surviral rate in the counts respectively.It indicated that goat’s milk showed better proliferation fermentation performance，both goat and cow fermented milk had consistent variation trend of viable counts during chill storage.

cow’s milk;goat’s milk;Lactobacillus acidophilus;survival rate;viable counts

TS201.3

A

1002－0306(2012)08－0172－04

2011－07－20 *通讯联系人

张旺倩(1987－)，女，硕士研究生，研究方向:功能性乳制品。

西北农林科技大学人才基金资助项目(22050205)。