开菲尔发酵剂发酵特性研究

李海燕，乔成亚，刘振民，龚广予，梅　芳，孙　卓（.光明乳业股份有限公司乳业研究院 华北研究所，北京 0300；.乳业生物技术国家重点实验室 上海乳业生物工程技术研究中心，上海 00436）

开菲尔发酵剂发酵特性研究

李海燕1，乔成亚1，刘振民2，龚广予2，梅芳1，孙卓1
（1.光明乳业股份有限公司乳业研究院 华北研究所，北京 101300；2.乳业生物技术国家重点实验室 上海乳业生物工程技术研究中心，上海 200436）

以三种开菲尔发酵剂和一种普通酸奶菌种为发酵剂，制作成发酵乳。通过监测四种发酵剂发酵过程的pH值变化趋势，以及在4℃冷藏过程中酸度、pH值、黏度、乳酸菌活菌数、酵母菌、口感等指标，分析开菲尔发酵剂与普通酸奶发酵剂的发酵特点及其产品在保质期内特性变化。结果表明，与普通酸奶菌种相比，开菲尔发酵剂凝乳时间较长，发酵时间约为12～20 h，在保质期内，酸度增长较为缓慢，黏度较低，乳酸菌活菌数较高，口感方面优于普通发酵剂酸奶。

开菲尔；酸奶；发酵剂；发酵特性

开菲尔（Kefir）是一种起源于俄罗斯高加索地区，具有特殊发酵风味的功能性乳制品。我国的内蒙古、西藏和新疆地区均有饮用开菲尔的历史，西藏的“藏灵菇”与开菲尔在本质上是相同的。传统的开菲尔是由开菲尔粒（Kefir grains）发酵牛乳或羊乳而制成的一种含有气体和酒精风味的发酵乳制品。在早期，牧民将牛奶或马奶存放于皮囊中，经过路途的颠簸和与皮囊内壁的来回晃动，乳酸菌与酵母菌共生于牛乳中，待发酵结束后将发酵好的酸奶倒出，呈块状的发酵剂存留在皮囊中，作为发酵剂或“引子”用来下次发酵，周而复始形成开菲尔粒，开菲尔粒逐渐长大形成0.5～3.0 cm的白色或菜花状或者球形固体，表面凸凹不平，呈不规则圆球形。

开菲尔粒表面上共生着多种乳酸菌和酵母菌，不同地区的开菲尔粒菌相组成是有差别的，其中主要包含明串珠菌、乳酸杆菌、乳酸球菌，有的还含有醋酸菌和酵母菌等。开菲尔的发酵过程包含乳酸发酵、酵母发酵以及醋酸发酵的过程，形成了乳酸、少量乙醇和CO2等物质。因此开菲尔是含有酒精风味并且有少量气泡的酸性乳制品。

据文献报道，开菲尔具有多种益生功能，有助于消化，其代谢产物对胃肠道疾病、心血管疾病、人体免疫功能都有一定的疗效。同时，开菲尔具有抑制癌细胞增殖的荚膜多糖和溶解癌细胞的四碳二羧酸，可降低癌症的发病率。开菲尔对大肠杆菌、沙门氏菌等致病菌均有强烈的抑制作用。在欧洲等地的一些国家，开菲尔已实现商业化生产，得到消费者的广泛认可，国内已有部分厂家生产开菲尔发酵乳。本试验采用3种开菲尔发酵剂Kefir DT、Kefir M、Kefir Z和一种普通酸奶发酵剂YF-81来进行试验，分别按照各自的最适发酵温度要求制备成发酵乳，比较不同开菲尔发酵剂及其与普通酸奶发酵剂发酵特性的区别，为开菲尔发酵剂在生产中的实际应用提供技术依据。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

鲜牛乳：光明自有牧场；

开菲尔发酵剂Kefir DT（乳酸乳球菌乳酸亚种（Lacto-coccus lactissubsp.lactis）、明串珠菌属亚种（Leuconostoc subsp.）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、乳酸杆菌亚种（Lactobacillussubsp.）、开菲尔酵母（Kefir yeast）、开菲尔颗粒（Kefir grains microflora））；

开菲尔发酵剂Kefir M（乳酸乳球菌乳酸亚种（Lactococcus lactissubsp.lactis.）、乳酸乳球菌乳脂亚种（Lactococcus lactissubsp.cremoris.）、乳酸乳球菌乳酸亚种丁二酮变种（Lactococcus lactissubsp.lactisbiovar.diacetylactis.）、肠膜明串珠菌肠膜亚种（Leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides.）、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）、嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）；

开菲尔发酵剂Kefir Z（乳酸乳球菌乳酸亚种（Lactococcus lactissubsp.lactis）、明串珠菌属亚种（Leuconostoc subsp.）、嗜热链球菌（S.thermophilus）、德氏乳杆菌乳酸亚种（L.delbrueckiisubsp.lactis）、瑞士乳杆菌（Lactobacillus helvetius）、开菲尔酵母（Kefir yeast））。

发酵剂YF-81（保加利亚乳杆菌（Lactococcus bulgaricus）、嗜热链球菌（S.thermophilus））。

4种发酵剂均来自丹尼斯克（中国）有限公司；白砂糖（食品级）：广西农垦糖业集团股份有限公司；孟加拉红培养基、MRS培养基：北京陆桥技术有限责任公司。

1.2仪器与设备

CP124S电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；APV-1000均质机：丹麦APV公司；EUROSTAR搅拌器：德国IKA公司；PHB-4型精密pH计：上海精密科学仪器有限公司；Water Baths恒温水浴锅：德国GFL公司；320A/C黏度计：美国BROOKFIELD公司；YJ-VS-1超净工作台：北京冠鹏净化设备有限责任公司；GNP-9080型防水式恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司；Cinac发酵素酸化监控系统：法国ALLIANCE公司。

1.3实验方法

1.3.1发酵乳制备工艺流程与操作要点

生牛乳→标准化→预热→加白砂糖→混合均匀→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→到达发酵终点→破乳搅拌→冷却→灌装→后熟

操作要点如下：

将生牛乳预热到50～60℃，添加7%的白砂糖充分溶解，经18～20 MPa、60～65℃均质，95～100℃、300 s杀菌后，牛奶料液分别降温至23℃、28℃、32℃、42℃，发酵菌种以100 DCU/kg添加量按无菌操作添加至牛乳中，缓慢摇匀后在各自最适温度下发酵。待凝乳后终止发酵，冰水冷却后搅拌，4℃冷藏后熟12 h备用。

1.3.2各指标的测定

发酵过程中pH的监测：采用Cinac发酵素酸化监控系统跟踪测定。

酸乳保质期依据国家食药监局发布的《保健食品稳定性试验指导原则意见稿》制订稳定性试验方案。研究酸乳在28 d内的理化指标和微生物指标。

酸度的测定方法参考文献［17］，采用吉尔涅尔度（°T）；pH值采用精密pH计测定；黏度采用黏度仪测定。

1.3.3菌落数的测定

保质期内乳酸菌活菌数的测定：将发酵好的酸奶搅拌后于4℃冷藏，分别在第1、7、14、21、28天测定乳酸菌活菌数。将酸奶用灭菌生理盐水梯度稀释至一定数量级的浓度后，采用MRS琼脂培养基倾注平板培养，于42℃培养48 h后计菌落总数，测定乳酸菌活菌数。

保质期内霉菌及酵母菌总数的测定：按照GB 4789.15—2010《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》规定的方法检测。将发酵好的酸奶搅拌后于4℃冷藏，将酸奶用灭菌生理盐水梯度稀释至一定数量级的浓度后，采用孟加拉红琼脂培养基倾注平板培养，于（28±1）℃培养5 d后计霉菌和酵母菌落总数，并在观察期内记录霉菌及酵母菌数。

1.3.4保质期内酸奶的感官评定

老道和王祥的假玉知识普及讲座乍看之下就像是师徒授艺，旁人看起来也不会起疑。王祥本来想问问自己这批玉器的价值该如何分辨，但是很快就有客人上门，这事也就搁置下来了。

将酸奶样品于4℃冷藏，分别于第1、7、14、21、28天观察产品的质构、风味，并品尝口感。

2　结果与分析

2.1发酵过程中pH的变化

开菲尔发酵剂和普通酸奶发酵剂在发酵过程中pH值变化趋势见图1。

图1　不同发酵剂的酸奶在发酵过程中pH值变化Fig.1 Variation of yogurt pH with different starters during fermentation

由图1可知，3种开菲尔发酵剂在发酵过程中pH值变化趋势基本一致，但与普通酸乳发酵剂的pH变化区别较为明显。普通酸乳发酵剂在发酵期前6 h内，发酵乳pH值由6.53迅速降至4.61，接近酪蛋白等电点，形成凝乳结构；在发酵7～24 h期间，发酵乳pH值由4.61降至4.22；其中发酵10 h后pH值下降缓慢。3种开菲尔发酵剂在发酵期前4 h内，发酵乳pH值基本不变，pH值由6.60降至6.41。在发酵5～24 h时，pH值下降至4.34。在发酵终点，普通酸乳的pH值最低为3.89。开菲尔发酵剂的发酵速度与普通酸奶发酵剂的发酵速度相比明显较慢，需要凝乳的时间长达18 h，而普通酸奶需要6 h即可凝乳。这主要与发酵剂中的菌种组成有关。开菲尔发酵剂在发酵初期，酵母菌生长繁殖，产生少量气体、乙醇等，之后乳酸菌开始生长繁殖，产生大量乳酸，随着酸度增加，酵母菌生长减缓，乳酸菌开始迅速生长，在整个发酵过程中，混合菌株共存。开菲尔发酵剂中以乳酸球菌为优势发酵菌，与乳杆菌相比，产酸相对较慢。而普通酸乳发酵剂在发酵前期以乳球菌为优势菌，在后期乳杆菌为优势菌，产酸较快，凝乳时间较短。

2.2保质期内开菲尔酸乳酸度的变化趋势

从图2可以看出，普通酸乳与3种开菲尔发酵酸乳在4℃冷藏过程中酸度均有不同程度的上升。其中普通酸乳的酸度上升最快，在发酵1 d后酸度为87°T，第28天时酸度上升至107°T；开菲尔发酵剂Kefir DT在冷藏过程中酸度持续上升，由77°T上升到89.7°T；开菲尔发酵剂Kefir M与Kefir Z在冷藏过程中酸度先下降后缓慢上升。在冷藏期间，Kefir M酸度上升了1.53°T，Kefir Z酸度基本不变，酸度上升极其缓慢。与普通酸乳相比，开菲尔酸乳的后酸化程度较弱，在保藏期内酸度变化不大，口感保持较好。酸乳的过度后酸化通常会引起酸乳口感酸涩、乳清析出等问题，同时乳酸菌活菌数也会持续下降，后酸化较弱的乳酸菌对于保持酸乳产品的品质具有重要作用。

图2　不同发酵剂的酸奶在4℃冷藏过程中酸度变化趋势Fig.2 Variation of yogurt acidity with different starters in the process of 4℃cold storage

2.3保质期内酸奶pH值的变化趋势

不同发酵剂的酸奶在4℃冷藏过程中的pH变化趋势见图3。从图3可知，普通酸乳与开菲尔酸乳的pH值在保质期内呈现不同程度的下降趋势。在冷藏期间，普通酸乳的pH值持续下降，第1天pH值为4.40，第28天为3.89。3种开菲尔酸乳的pH值在前14 d先下降后缓慢上升，在第14天至28天内，Kefir DT、Kefir M的pH值持续下降，Kefir Z的pH值先下降后上升，终点pH值分别为4.05、4.02和4.15。开菲尔酸乳的pH值明显高于普通酸乳。

图3　不同发酵剂酸奶在4℃冷藏过程中pH变化趋势Fig.3 Variation of yogurt pH with different starters in the process of 4℃cold storage

2.4保质期内酸奶黏度的变化趋势

图4　不同发酵剂的酸奶在4℃冷藏过程中黏度变化趋势Fig.4 Variation of yogurt viscositywith different starters in the process of 4℃cold storage

开菲尔发酵剂与普通酸奶发酵剂制备的酸奶在冷藏过程中黏度的变化见图4。从图4可知，普通酸乳的黏度较开菲尔酸乳的黏度高，在冷藏过程中呈先上升后下降再上升的趋势，第1天黏度为326 mPa·s，第7天黏度为384 mPa·s，第14天下降至329 mPa·s，第28天黏度升高至487 mPa·s。Kefir DT、Kefir M、Kefir Z 3种开菲尔发酵剂在冷藏过程中黏度持续上升，黏度分别由第1天的123 mPa·s、208 mPa·s、182mPa·s上升至第28天的213mPa·s、341mPa·s、302mPa·s。酸奶在发酵过程中乳酸菌利用乳糖产生乳酸，当pH到达酪蛋白的等电点时，牛奶中的酪蛋白开始凝乳，形成具有立体结构的凝胶体系，呈现酸奶特有的黏稠质地。同时乳酸菌在生长过程中产生的代谢产物如胞外多糖也会对酸奶的黏度产生影响。本试验的开菲尔发酵剂与普通酸乳发酵剂菌相组成不同，对酸奶的黏度有一定影响。

2.5保质期内酸奶中乳酸菌数的变化趋势

不同发酵剂的酸奶在4℃冷藏过程中乳酸菌数变化趋势见图5。由图5可知，发酵结束1 d时，普通酸乳的乳酸菌活菌数明显低于3种开菲尔酸乳。发酵剂YF-81制备的酸乳的乳酸菌活菌数是1.26×108CFU/mL，Kefir DT、Kefir M和Kefir Z制备的酸乳中乳酸菌活菌数分别是6.44×109CFU/mL、7.18×109CFU/mL、4.06×109CFU/mL。发酵剂YF-81制备的酸乳的乳酸菌活菌数在贮存期前14 d内变化不大，在第14天时乳酸菌活菌数为3.20×108CFU/mL，第28天时乳酸菌活菌数下降至4.47×107CFU/mL。开菲尔发酵剂Kefir DT、Kefir M制备的酸乳乳酸菌活菌数在第1天至第14天内先上升后缓慢下降，第14天时活菌数分别为7.65×109CFU/mL、3.90×109CFU/mL；在14～28 d内，Kefir DT、Kefir Z的乳酸菌活菌数持续上升，第28天时活菌数分别为4.2×1011CFU/mL和6.92×1011CFU/mL。Kefir M中的乳酸菌在第14天至28天时先下降后上升，由3.90×109CFU/mL上升至3.36×1011CFU/mL。3种开菲尔发酵剂在第28天时乳酸菌活菌数接近。

图5　不同发酵剂的酸奶在4℃冷藏过程中乳酸菌数变化趋势Fig.5 Variation of viable cells of lactic acid bacteria in yogurt with different starters in the process of 4℃cold storage

2.6保质期内酸奶中霉菌和酵母菌计数结果

产品在4℃贮存28d时酵母菌和霉菌数量见表1。由表1可知，开菲尔发酵剂Kefir DT与Kefir Z因含有酵母菌，因此其制备的开菲尔发酵乳中含有酵母菌。开菲尔酸乳产品pH值较低，酸性条件不适宜酵母菌生长繁殖，因此产品中酵母菌数量较少。同时，因酵母菌过度繁殖时，会产生较多CO2，若发酵剂中酵母菌含量过高，可能导致产品胀瓶，引发质量问题，因此，适当控制发酵剂中酵母菌的含量是很有必要的。

表1　产品在4℃贮存28 d时酵母菌和霉菌计数结果Table 1 Yeast and mold counts of the yogurt stored at 4℃for 28 d

2.7保质期内酸奶的感官评定

不同发酵剂产品在4℃贮存过程中组织状态及感官评定结果见表2。由表2可知，在4℃冷藏过程中，开菲尔发酵剂制备的酸乳与普通发酵剂制备的酸乳在口感与组织状态上存在明显差异。开菲尔酸乳总体黏度较低，口感稀薄，含有酵母菌的开菲尔酸乳具有明显的刹口感，同时含有乙醇风味，产品有少量气泡。而普通酸乳状态稠厚，黏度较高，在保质期后期因酸度上升较快，口感偏酸，有大量乳清析出。

表2　不同发酵剂产品在4℃贮存过程中感官评定Table 2 Sensory evaluation of the yogurt with different starter at 4℃during storage

3　结论

开菲尔发酵剂Kefir DT、Kefir M和Kefir Z与普通发酵剂YF-81在发酵特性上有明显区别，其制备的酸乳成品在风味、质构和组织状态上具有很大区别。普通酸乳在冷藏期间酸度上升较多，黏度较高；3种开菲尔酸乳的酸度上升较为缓慢，黏度略低。在乳酸菌活菌数方面，开菲尔酸乳在贮存期间，乳酸菌活菌数持续上升，在贮存第28天时，开菲尔酸乳的乳酸菌活菌数量级高达1011；普通酸乳的乳酸菌持续下降，第28天时乳酸菌活菌数为5.6×107CFU/mL，开菲尔酸乳的活菌数明显高于普通酸乳的活菌数。开菲尔酸乳凝乳结构松软，黏度略低，在贮存后期口感较为柔和，普通酸乳在贮存后期，酸度下降较大，口感酸涩；发酵剂Kefir DT、Kefir M和Kefir Z在发酵过程中变化趋势相近；在贮存期内，Kefir M制备的酸乳酸度较高，pH值较低，口感较为浓厚，但缺乏刹口感，Kefir Z制备的酸乳酸度变化较小，状态柔滑，并含有少量气体与酒精风味，具备开菲尔特有的风味。总体来看三种开菲尔发酵剂在发酵方面无明显差别。

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Fermentation properties of Kefir starters

LI Haiyan1，QIAO Chengya1，LIU Zhenmin2，GONG Guangyu2，MEI Fang1，SUN Zhuo1
（1.North China Research Institute，Dairy Industry Research Institute of Bright Dairy Co.，Ltd.，Beijing 101300，China；2.Shanghai Engineering Research Center of Dairy Biotechnology，State Key Laboratory of Dairy Biotechnology，Shanghai 200436，China）

Yogurt with three different Kefir starters and a common starter were made separately.The change of pH during fermentation and the acidity，viscosity，viable cells of lactic acid bacteria and yeast，and taste of the yogurt product at 4℃were determined，to analyze the fermentation characteristics of Kefir common starters，and the character change during shelf life.The results indicated that the Kefir starterneed longer time forcoagulation，the fermentation time was 12-20 h.During shelf-life，the acidity of the yogurtfermented by Kefir changed slowly，the viscosity was lower，and the viable cells of lactic acid bacteria were more than that by commonyogurt.The taste of the yogurt fermented by Kefir was better than that by common starter.

Kefir；yogurt；culture starter；fermentation properties

TS252.54

0254-5071（2016）02-0024-05

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.02.006

2015-11-21

国家“十二五”科技支撑计划课题（2013BAD18B01）；国家“十二五”科技支撑计划课题（2012BAD28B07）

李海燕（1980-），女，工程师，硕士，研究方向为乳制品研究与开发。