复合益生菌发酵剂制备乳酸菌饮料的研究

中 国 酿 造 2010年 第 11期 总第 224期 乳酸菌饮料是酸乳类产品，具有饮料的特征，含有牛 奶的营养及酸乳的功能，也是乳制品工业发展最快的产品 之一。采用具有保健功能的益生菌作为发酵剂制作乳酸 菌饮料，赋予了这类乳产品特殊的营养价值。使其在提升 胃肠道免疫功能、抑制病原菌生长繁殖、改善消化功能、降 低血浆胆固醇浓度乃至抑制肿瘤发生等方面引起了消 费者的广泛关注。 本研究以嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌 和双歧杆菌为复合益生菌发酵剂，研制功能性乳酸菌饮 料，充分发挥这4种益生菌的共生作用，不仅保持了传统乳 酸菌饮料特征风味，而且保证了充足的活菌数，增加了在 宿主内定植作用较强的益生菌数量，是一种兼具营养与保 健作用的新型乳酸菌饮料。 1 材料与方法 1.1 材料 无抗脱脂乳粉：呼伦贝尔市草原春乳业有限责任公司； 鲜牛乳：贵阳三联乳业有限公司；白砂糖：市售一级，符合 GB317-2006规定；益生菌发酵菌种：保加利亚乳杆菌、嗜 热链球菌、嗜酸乳杆菌及双歧杆菌：丹尼克斯（中国）有 限公司。 1.2 试剂 黄原胶、果胶、CMC、柠檬酸等试剂均为国产分析纯 （符合GB2760食品添加剂使用卫生）。 1.3 设备 电热恒温水浴锅，数字酸度计，电子天平，离心机，电 热恒温鼓风干燥箱，生化培养箱，超净工作台，手提式压力 蒸汽消毒器等。 1.4 流程 1.5 操作要点 脱脂：鲜牛乳经过2000r/min离心20min脱脂，用无抗 脱脂乳粉调整固形物含量为12%~13%。 杀菌、冷却：90℃~95℃杀菌15min，冷却为40℃~ 45℃。 接种发酵：无菌条件下接种，接种量3%、培养温度为 43℃，发酵时间控制为3.5h~4h，使酸度为1.5%~2.0%。 后熟：发酵结束后，冷却并置于4℃冰箱中保存12h~16h 进行后发酵。 复合益生菌发酵剂制备乳酸菌饮料的研究 唐维媛1，2，3，张义明1，2，4*，王文平2，3，董永刚3，张 洪2，3 （1.贵州大学昆虫研究所，贵州 贵阳 550025；2.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州 贵阳 550003； 3.贵州大学化学工程学院，贵州 贵阳 550003；4.贵州工业职业技术学院，贵州 贵阳 550008） 摘 要：以复合益生菌（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和双歧杆菌）为发酵剂，研制功能性乳酸菌饮料。通过正交试验得 到乳酸菌饮料最佳配方：发酵乳添加量25%、水65%、白砂糖10%、CMC 0.10%、黄原胶0.15%、果胶0.10%，调节pH值为3.85条件下，所 得到的乳酸菌饮料稳定性好、口感爽滑细腻、酸甜适中，蛋白质含量、酸度、总固体含量等指标均符合国家质量标准，所含活乳酸菌菌 数达3.2×109cfu/mL。 关 键 词：复合益生菌；发酵剂；乳酸菌饮料 中图分类号：TS201.3 文献标识码：A 文章编号：0254-5071（2010）11-0053-03 Production of fermented beverage by combined probiotics starter TANGWeiyuan1,2,3, ZHANG Yiming1，2，4*, WANGWenping2,3, DONG Yonggang3, ZHANG Hong2,3 (1. Institute of Entomology, Guizhou University, Guiyang 550025, China; 2. Guizhou Provincial Key Lab of Fermentation Technology and Biological Pharmacy, Guiyang 550003, China; 3.Chemical Engineering School, Guizhou University, Guiyang 550003, China;4.Guizhou Institute of Industrial Technology, Guiyang 550008, China) Abstract: The fermented beverage was produced by the compound starter of Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus aci- dophilus and Bifidobacterium. The optimal formulation was determined by orthogonal experiments as follows: 25% yogurt, 65% distilled water, 10% sucrose, 0.10%CMC, 0.15% xanthan, 0.10% pectin and pH value 3.85. Under these conditions, the beverage product with good stability and tasty was obtained. The protein content，acidity and the total solid content meet the national quality standard. The number of viable lactobacillus reached 3.2× 109 cfu/ml. Key words: compound probiotics; starter culture; fermented beverage with lactic acid bacteria 收稿日期：2010-07-02 基金项目：贵州省科学技术基金（黔科合J字[2010]2062号）；贵州大学自然科学青年科研基金（贵大自青基合字[2007]023号） 作者简介：唐维媛（1977-），女（汉），贵州遵义人，讲师，研究方向为生物技术；张义明*，教授，通讯作者。 研究报告 53· · 2010 No．11 Serial No．224 China Brewing 5 发酵乳添加量对产品的影响 Table 5. Effects of different amount of yogurt on the product 乳添加量/% 口感 稳定性 色泽 5 发酵乳香味太淡，口感稀薄，不爽口 好 差 15 发酵乳香味较淡，口感稀薄，较爽口 较好 较好 25 有浓郁的发酵乳香味，酸甜适中，爽口 好 好 35 发酵乳香味浓郁，黏稠度高，较爽口 较好 好 45 发酵乳香味浓郁，黏稠度太高，不爽口 不好 好 辅料预处理：按配方称取白砂糖、稳定剂、柠檬酸等辅 料。把一部分白砂糖和稳定剂混合干磨，然后加少量冷水 进行搅拌，最后在加热状态下溶解并且不断搅拌，促使其 充分溶解，不含凝块；剩下的白砂糖制成65%糖液；柠檬酸 按10%浓度制成酸液，混合料80℃~85℃杀菌10min后冷却 为3℃~5℃。 破碎凝乳：一边在低温条件下打碎发酵乳凝块一边 混入已杀菌的混合料，搅拌充分。 混合调配：以快速搅拌、慢速添加为原则，将混合液加 入到打碎的发酵乳中，然后5℃~10℃加入柠檬酸调节pH值 为3.8~4.0，补足水分，搅拌均匀。 均质：均质压力20 MPa ~25MPa。 灌装：将制品灌装于容器中，2℃~5℃冰箱贮藏。 1.6 质量评价方法 1.6.1 感官指标的测定 按表1进行感官质量分析。 1.6.2 理化指标的测定 酸度：酸度计；蛋白质含量测定：凯氏定氮法；可溶性 固形物含量测定：手持式折光仪。 1.6.3 微生物指标 乳酸菌菌数测定：根据GB/T4789.35-2008，采用平板 菌落计数法；大肠菌群数测定：根据GB/T4789.3-2003，采 用3个稀释度9管法。 2 结果与讨论 2.1 不同复合稳定剂的作用效果评价 试验考查了CMC、黄原胶及果胶的复合作用效果，复 合稳定剂使用量为0.35%。 由表2结果可知，CMC ∶黄原胶 ∶果胶的配比以0.10 ∶ 0.15∶0.10较为适宜。 2.2 加糖量对成品品质的影响 发酵乳添加量40%、复合稳定剂添加量为0.35%时，改 变白砂糖添加量，其影响结果见表3。 由表3可知，随着白砂糖添加量的增加，制品的稳定性 越来越好。但由于添加过多白砂糖口感甜腻，且成本较 高，故选择10%为最适添加量。 2.3 pH值对益生菌发酵乳酸菌饮料的影响 在稳定剂0.35%、白砂糖10%、发酵乳40%和去离子水 50%混合均匀的基础上，用10%柠檬酸调节产品pH值，分别 考查pH值为3.80、3.85、3.90、3.95、4.00时产品的感官质量。 由表4可知，在pH值为3.90时，该饮料酸甜适中，风味 纯正，效果最佳。 2.4 发酵乳添加量对益生菌发酵乳酸菌饮料的影响 乳酸菌饮料制作过程中，发酵乳添加量过多或过少都 会严重影响产品品质，试验在白砂糖添加量为10%、复合 稳定剂添加量为0.35%时，改变发酵乳的添加量，考查其 对产品品质的影响。 表1 产品感官评定标准 Table 1. Standards of sensory evaluation of the product 指标 标准 分数 滋气味 （30分） 有浓郁的发酵乳香味，风味纯正，无异味 25～30 发酵乳香味较淡，风味稍差 20～25 发酵乳香味不足，风味淡薄 <20 口感 （30分） 酸甜适中，柔和爽口，黏稠度适宜 25～30 黏稠度稍差，偏酸或偏甜 20～25 酸甜失衡，口感黏滞，不爽口 <20 组织状态 （30分） 呈乳浊液状，均匀细腻，无沉淀，无分层，无气泡 25～30 沉淀量较少，轻微分层，上部稍有清液，有少许气泡 20～25 沉淀量较多，分层严重，有明显凝块，有大量气泡 <20 色泽 （10分） 均匀一致的乳白色或稍带微黄色，有光泽 8～10 略带棕黄色，有光泽 5～8 褐变严重，呈褐色，无光泽 <5 表2 不同复合稳定剂的稳定效果 Table 2. Stability effects of different combined stabilizer 编号 不同稳定剂配比 静置 4d 静置 15d 1 CMC∶黄原胶=0.30∶0.05 有清液析出， 明显分层 大量清液析出， 明显分层 2 CMC∶黄原胶=0.25∶0.10 有少许清液， 无明显分层 有清液析出， 明显分层 3 CMC∶黄原胶=0.20∶0.15 有清液析出， 明显分层 大量清液析出， 明显分层 4 CMC∶黄原胶∶果胶=0.15∶0.10∶0.10 不分层 有清液析出， 无明显分层 5 CMC∶黄原胶∶果胶=0.10∶0.10∶0.15 不分层 稍有分层 6 CMC∶黄原胶∶果胶=0.10∶0.15∶0.10 不分层 不分层 表3 白砂糖添加量对产品的影响 Table 3. Effects of different amount of sucrose on the product 白砂糖添加量/% 4 6 8 10 12 口感 酸 偏酸 偏酸 甜酸适中 偏甜 稳定性 差 一般 较好 好 好 表4 不同pH值对产品的影响 Table 4. Effects of different pH value on the product 产品号 pH值 口感 气味及风味 1 3.80 太酸 发酵乳香味不足，风味淡薄 2 3.85 偏酸 发酵乳香味较淡，风味稍差 3 3.90 酸甜适中 有浓郁的发酵乳味，风味纯正 4 3.95 偏甜 发酵乳香味偏腻 5 4.00 太甜 发酵乳香味太腻 Research Report54· · 中 国 酿 造 2010年 第 11期 总第 224期 由表5可知，发酵乳的添加量为25%时，发酵乳香味浓 郁，口感细腻。 2.5 正交试验 在单因素试验基础上，以L9（34）正交表安排试验，正 交试验因素水平见表6，结果见表7，方差分析见表8。 由分析可知，各因素的影响主次为D＞A＞B＞C，即 发酵乳添加量＞稳定剂配比＞白砂糖用量＞pH值，混合 益生菌发酵剂制备乳酸饮料的最佳工艺组合为A2B2C3D2， 即稳定剂CMC ∶黄原胶 ∶果胶为0.10 ∶0.15 ∶0.10（添加量 0.35%）、白砂糖10%、pH值为3.85、发酵乳25%、去离子水 65%。在最佳工艺组合条件下，进行验证试验，所得产品感 官综合评价的平均值均为88分，A2B2C3D2为最优组合。 3 产品质量评价 3.1 感官指标 根据感官评价标准进行感官分析，结果见表9。 3.2 理化指标（见表10） 3.3 微生物指标（见表11） 4 结论 研究采用复合益生菌发酵剂制备乳酸菌饮料，在发 酵温度为43℃，发酵乳添加量25%、水65%、白砂糖10%、 CMC 0.10%、黄原胶0.15%、果胶0.10%，使用复合酸味剂 调节酸度条件下，所得产品呈乳白色，色泽均匀，有光泽， 酸甜适中，口感爽滑细腻，具有发酵乳风味，无异味，无异 物，无分层现象。成品中蛋白质含量为1.05%，总固体含量 为11.8%，酸度为43°T~83°T，乳酸菌数为3.2×109cfu/mL。 2℃~5℃时保存，产品感官、理化和微生物指标均符合相 关标准。 参考文献： [1] GOTCHEVA V, HRISTOZOVA E, HRISTOZOVA T, et al. Assessment of potential probiotic properties of lactic acid bacteria and yeast strains [J]. Food Biotechnol, 2002, 16(3): 211-225. [2]郭本恒.益生菌[M].北京：化学工业出版社，2004. [3]王 俊，李安平，黄卫文，等.响应面法优化活性乳酸菌饮料乳化稳定 剂配方[J].中国酿造，2009（3）：121-123. [4]李凤林，崔福顺.乳及发酵乳制品工艺学[M].北京：中国轻工业出版 社，2008. [5]李平兰，贺稚非.食品微生物学实验原理与技术[M].北京：中国农业出 版社，2008. [6]张 刚.乳酸细菌 -基础技术和应用[M].北京：化学工业出版社，2006. [7]辛若竹，丁 梅.乳酸菌饮料中乳酸菌微生物学检验技术的分析与探 讨[J].中国酿造，2005（11）：47-49. [8]白凤翎.国家食品卫生标准大肠菌群检验方法探究[J].食品工业科 技，2005，26（11）：179-181. 表6 优化配方正交试验因素水平 Table 6. Factors and levels of orthogonal test of formula optimization 水平 A稳定剂配比 B白砂糖用量/% C pH值 D发酵乳添加量/% 1 0.10:0.10:0.15 12 3.95 35 2 0.10:0.15:0.10 10 3.90 25 3 0.15:0.10:0.10 8 3.85 15 试验号 A B C 1 1 1 1 2 1 2 2 3 1 3 3 4 2 1 2 5 2 2 3 6 2 3 1 7 3 1 3 8 3 2 1 9 3 3 2 K1 82.333 82.333 83.000 K2 83.987 83.667 82.667 K3 83.000 83.000 83.333 R 1.654 1.334 0.666 D 1 2 3 3 1 2 2 3 1 81.333 85.333 82.333 4.000 感官评分 （满分100分） 80 85 82 82 83 86 85 83 81 表7 优化配方正交试验结果与分析 Table 7. Results and analysis of orthogonal test of formula optimization 表9 产品的感官评价结果 Table 9. Results of sensory evaluation of the product 项目 指标 评定结果 结论 组织 状态 呈乳浊状，均匀一致不分 层，允许有少量沉淀，无气 泡、无异物 呈均匀的乳浊状，无气泡， 无异物，无沉淀 合格 滋气 味 具有该乳酸菌饮料应有的 滋味和气味，无异味 具有发酵乳芳香气味，酸甜 适中，无酒精发酵味、霉味 和不良气味 合格 口感 口感细腻、甜度适中、酸而 不涩 酸甜适中，柔和爽口， 黏稠度适宜 合格 色泽 呈均匀一致的乳白色，稍带 微黄色或相应的果类色泽 色泽均匀一致，呈乳白色 合格 表10 产品的理化指标检测结果 Table 10. Physical and chemical index result of the product 项目 检测结果 国家标准 结论 蛋白质含量/% 1.05 0.7 合格 总固体含量/% 11.8 11 合格 酸度 /°T 43~83 40~90 合格 表11 产品的微生物指标检测结果 Table 11. Microbial index result of the product 项目 国家标准 检测结果 结论 乳酸菌数 /（cfu·mL-1） ≥1×106 3.2×109 合格 大肠菌群数 /（MPN·100mL-1） ≤3 2 合格 因素 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 显著性 A 2.667 2 0.333 3.110 B 2.667 2 0.333 3.110 C 0.667 2 0.083 3.110 D 26.000 2 3.250 3.110 * 误差 32.00 8 表8 正交试验方差分析 Table 8. ANOVA of orthogonal 研究报告 55· ·