益生菌在酸乳保鲜中的应用研究.docx
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益生菌在酸乳保鲜中的应用研究
益生菌在酸乳保鲜中的应用研究
摘要:
当前天然食品保鲜方案的开发和应用已成为国内外食品科技研究的前沿热点,生物保鲜以优越的特性获得人们越来越多的重视。
以商业生物保鲜菌为参照,研究了益生菌LactobacillusplantarumP-8(L.plantarumP-8)在酸乳发酵和贮藏过程中对酵母菌和霉菌污染的控制,并评价其对酸乳品质的影响。
结果表明,L.plantarumP-8添加量为3.0×10
6cfu/g时,酸乳25℃贮藏15d时能显著抑制酵母菌和霉菌的生长(P<0.05),对污染酸乳的酵母菌和霉菌控制效果良好,且在贮藏过程中不会影响酸乳的品质,此外益生菌L.plantarumP-8的活菌数在贮藏期间也维持稳定。
说明益生菌L.plantarumP-8具有作为生物保鲜菌的优良特性,可应用于酸乳制品的工业化生产。
关键词:
LactobacillusplantarumP-8;生物保鲜菌;酸乳品质
ApplicationofprobioticLactobacillusplantarumP-8inyoghurtas
preservativecultures
Abstract:
Fresh-keepingstrategyapplicationanddevelopmentinnaturalfoodbecomemoreandmore
popularincurrentfrontieroffoodbiotechnologyresearchandbio-freshkeepinghadarousedgreatpublic
focus.TheaimsofpresentstudywastoinvestigatetheeffectofprobioticLactobacillusplantarumP-8
(L.plantarumP-8)andcommercialfresh-keepingbacteriainyogurtduringstoragewithrespecttoyogurt
qualityandyeastandmouldcontrol.Theresultshowedthatadding3.00×10
6
cfu/gofL.plantarumP-8
inmilkcouldsignificantlyinhibitthegrowthofyeastandmouldduringthestorageofyogurtat25℃for
益生菌酸乳具有高营养价值,且含大量对人
体健康有益的活性益生菌,但酸乳保质期相对较
短,即便在冷藏条件下也不超过21d,这在一定
程度上限制了酸乳市场的拓展空间
[1]
。
影响酸乳保
质期的主要因素有2个:
一是酵母菌、霉菌及其他
杂菌的污染,表现为胀包,有异味;二是酸乳的
后酸化作用
[2]
。
过去酸乳里曾添加化学制剂山梨
酸,防止酵母菌及霉菌的生长,控制酸度和发酵
过程
[3]
。
但我国卫生部明确规定(GB2746—1999),
酸乳中不允许添加防腐剂,利用乳酸菌的抑菌作
用延长乳制品、发酵蔬菜和肉品货架期逐渐被应
用于食物的保鲜,并被认为是安全可靠的天然防
腐剂
[4]
。
L.plantarumP-8分离自内蒙古巴彦淖尔市
乌拉特中旗牧民家庭手工制作的酸牛乳样品中,
L.plantarumP-8在pH2.5人工胃液中消化3h,存
活率为90.16%;pH2.0人工胃液中消化3h,存活
率为42.85%,之后进入pH8.0的人工肠液消化12
h,存活率为94.87%。
L.plantarumP-8在胆盐浓
度为0.3%~1.8%范围内均具有耐受性
[5-6]
。
动物试
验证实L.plantarumP-8具有降胆固醇和降血脂的
功效
[7]
。
本试验以商业生物保鲜菌为参照,研究益生
菌L.plantarumP-8对酸乳发酵时间、酸乳发酵和
贮藏过程中对酵母菌和霉菌的抑制效果以及对酸
乳品质的影响,还有酸乳贮藏过程中益生菌活菌
数的变化情况,旨在为益生菌L.plantarumP-8进
一步应用于实际生产提供理论依据。
1材料与方法
1.1材料
1.1.1菌株来源L.plantarumP-8分离自内蒙古巴
彦淖尔市牧民家庭手工制作的酸牛乳样品中,由
内蒙古农业大学乳品与生物技术教育部重点实验
室乳酸菌菌种库保藏,其发酵剂活菌数为2×10
11
cfu/g。
商业生物保鲜菌活菌数为1.3×10
11
cfu/g。
1.1.2菌株的活化将冷冻干燥保存的菌粉(接种
量1%)接种于MRS液体培养基中,37℃培养18h传
代培养2次。
1.2主要试剂和仪器
全脂乳粉、脱脂乳粉:
新西兰恒天然公司;
蔗糖、鲜牛乳(无抗生素等添加剂):
市售;商业发
酵剂L822:
丹麦科汉森公司。
雷磁PHS-3CpH计:
上海精密科学仪器
有限公司;NSC-ⅡA-1200无菌工作台:
日
本;HIRAYAMAHA-300MⅢ型全自动高压灭
菌器;ADVANTECSP-650全自动高压干热灭菌
器;STAC-S45F恒温培养箱;BrookfieldDV-1
VISCOMETE黏度仪。
1.3方法
表1为试验的分组和设计。
表1试验分组和设计
编号组别
L.plantarumP-8添加量
/(cfu/g)
1L822(2%)0
2商业生物保鲜菌+L822(2%)1.30×10
6
3P-8+L822(2%)2.40×10
6
4P-8+L822(2%)3.00×10
6
5P-8+L822(2%)3.60×10
6
1.3.1酸乳的制备全脂乳粉或脱脂乳粉10%、蔗
糖6.5%,经巴氏杀菌后冷却至42℃,分别接种汉
森发酵剂L822(接种量2%)和L.plantarumP-8或汉
森发酵剂L822和商业生物保鲜菌,于42℃发酵至
终点pH4.5±0.05。
采用市售新鲜牛乳直接制备酸乳(未灭菌)。
42℃时,分别接种汉森发酵剂L822(接种量2%)和
L.plantarumP-8或汉森发酵剂L822和商业生物保
鲜菌,于42℃培养6.5h。
发酵结束时,将发酵样
品迅速降温至4℃,并在4℃后熟,于发酵前、
后熟后、3、15d时分别取样检测酵母菌及霉菌活
菌数。
新鲜牛乳预热至(55±5)℃,将白砂糖完全溶
解其中,过滤后于20MPa(65℃)均质,95℃杀菌5
min,冷却至42℃分别接种汉森发酵剂L822(接种
15d(P<0.05).ItsuggestedthatL.plantarumP-8showedfavorableinhibitoryeffectoncontaminated
yoghurt.ThequalityofyoghurtwasnotinfluencedbyaddingL.plantarumP-8duringthestorageandthe
viablecountsofL.plantarumP-8didnotchangesignificantly.TheseresultsindicatedL.plantarumP-8
possessedthepotentialpreservativeabilityforindustrialapplication.
Keywords
:
LactobacillusplantarumP-8;preservativeculture;thequalityofyogurt食品科技
FOODSCIENCEANDTECHNOLOGY
2013年第38卷第10期
生物工程
·4·
量2%)和L.plantarumP-8或汉森发酵剂L822和商
业生物保鲜菌,置于42℃培养6.5h。
发酵结束
时,将发酵乳样品迅速降温至4℃,并在4℃后
熟,之后于25℃贮藏21d,每7d测定酸乳的pH
值、滴定酸度、黏度、持水性和L.plantarumP-8
活菌数。
1.3.2pH值的测定试验样品调整温度至20~22
℃,用雷磁PHS-3C型pH计测量。
1.3.3酸度(°T)的测定参照GB541334—2010食品
安全国家标准乳和乳制品酸度的测定方法。
1.3.4霉菌和酵母菌检验
[8]
参考GB/T4789.15—
2010,采用孟加拉红培养基。
1.3.5酵母菌和霉菌抑制率的测定
抑制率(%)=(对照组活菌数-商业生物保鲜
菌组活菌数或L.plantarumP-8组活菌数)/对照
组活菌数
1.3.6黏度测定将发酵乳样品调整温度至
20~22℃,采用BrookfieldDV-1VISCOMETER
黏度仪(BrookfieldEngineeringLaboratories,inc,
Middleboro,MA)4#转子进行测定,其中转子转速
为100r/min、扭矩10%~100%、测定时间30s。
1.3.7持水性的测定称取20.0g酸乳样品,置于带
有滤纸的漏斗中,4℃放置2h,收集滤液称重。
持水性(%)=1-(滤液质量g/样品质量g)×100
1.3.8活菌数的测定对L.plantarumP-8的选择培
养:
10.0g酸乳样品与90.0g生理盐水溶液(质量分
数为0.85%NaCl)中,于水平摇床(200r/min)振摇
20min,然后于上述生理盐水溶液梯度稀释,采
用MRS-V(万古霉素10mg/L)固体培养基平板倾注
法,37℃厌氧培养48h。
1.4数据及统计分析
每个样品的pH值、滴定酸度、黏度、持水性
等指标均做3个平行样,试验结果用平均数±标准
差(Means±SD)来表示,采用DPS软件在P<0.05水
平进行ANOVA分析,采用Origin8.0软件做图。
2结果与讨论
2.1L.plantarumP-8对酸乳发酵时间的影响
制备酸乳的原料成分不同对其发酵速度有影
响
[9]
,为了排除鲜乳成分不稳定因素的干扰,本
部分试验分别采用复原脱脂乳及复原全脂乳进行
发酵。
如图1所示,L.plantarumP-8的添加可以不同
程度地缩短复原脱脂乳(RSM)和复原全脂乳(RWM)
的发酵时间,其原因在于L.plantarumP-8能够在发
酵过程中产生微量的有机酸,并促进酸乳菌种的
生长,从而加快酸乳发酵速度,缩短发酵时间。
以L.plantarumP-8添加量为3.0×10
6
cfu/g为例,
添加L.plantarumP-8的RSM与添加商业生物保鲜
菌组发酵时间没有显著差异(P>0.05),RWM的发
酵时间没有变化。
并且复原脱脂乳的发酵时间普
遍较复原全脂乳的发酵时间长。
谢继志
[10]
研究发
现,在乳固体含量相同的原料乳中,由于复原脱
脂乳中要比复原全脂乳含有更高的非脂乳固体,
产生较少的游离脂肪酸。
结果表明,L.plantarum
P-8不会对酸乳发酵时间造成显著影响。
2.2L.plantarumP-8在酸乳发酵和贮藏过程中
对酵母菌及霉菌的抑制作用
图1L.plantarumP-8对复原脱脂乳/复原全脂乳发酵
时间的影响
图2L.plantarumP-8在发酵和贮藏过程中对酵母菌和
霉菌的抑制作用
酸乳保质期限制的主要因素是乳中酵母菌和
霉菌的污染,酸乳的较高酸度会抑制大部分细菌
的生长,而酵母菌及霉菌生长所需的pH值范围较
宽(pH2.0~8.5),尤其是弱酸性环境(3.0 利于其生长繁殖,因此,酸乳本身的条件决定了 其可作为霉菌和酵母菌生长的理想培养基质 [11] 。 试验对未经过灭菌的市售鲜牛乳,测定酵母 菌和霉菌的活菌数分别为3.47×10 4 、1.00×10 3 cfu/mL。 如图2所示,酸乳后熟完成时,酵母菌 活菌数增加了近一个数量级,而霉菌活菌数减·5· 食品科技 FOODSCIENCEANDTECHNOLOGY 2013年第38卷第10期 生物工程 少近一个数量级。 以1#(对照组)为基础,2#(商业 生物保鲜菌组)与L.plantarumP-8组(2.40×10 6 、 3.00×10 6 、3.60×10 6 cfu/g)对酵母菌的抑制率分 别为3.37%、2.84%、3.55%、1.95%,对霉菌的抑 制率分别为8.65%、4.81%、6.25%、8.17%。 添加 3.00×10 6 cfu/g的L.plantarumP-8能较好地抑制酵 母菌的生长,且与商业生物保鲜菌的抑制作用没 有显著差异(P>0.05)。 酸乳25℃贮藏3d,与对照组相比,商业 生物保鲜菌组与L.plantarumP-8组(2.40×10 6 、 3.00×10 6 、3.60×10 6 cfu/g)对酵母菌的抑制率分 别为3.30%、2.15%、3.01%、2.44%,对霉菌的 抑制率分别为8.42%、7.63%、9.21%、7.89%。 添加L.plantarumP-8组与商业生物保鲜菌组对 酵母菌的抑制作用没有显著差异(P>0.05),添加 3.00×10 6 cfu/g的L.plantarumP-8抑制霉菌的效果 优于商业生物保鲜菌。 酸乳在贮藏15d时,与对 照组相比,商业生物保鲜菌组与L.plantarumP-8 组(2.40×10 6 、3.00×10 6 、3.60×10 6 cfu/g)对酵母 菌的抑制率分别为18.20%、17.16%、19.24%、 18.37%,对霉菌的抑制率分别为15.68%、 10.27%、14.59%、11.35%。 添加L.plantarum P-8组与商业生物保鲜菌组对霉菌的抑制作用 没有显著差异(P>0.05),添加3.00×10 6 cfu/g的 L.plantarumP-8对酵母菌的抑制效果优于商业生 物保鲜菌。 与对照组相比,添加商业保鲜菌组 和添加益生菌L.plantarumP-8组抑制酵母和霉菌 的作用显著(P<0.05),且添加3.00×10 6 cfu/g的 L.plantarumP-8抑菌效果较好。 贮藏15d的酸乳 与贮藏3d的酸乳相比,对照组、商业生物保鲜 菌组、L.plantarumP-8组(2.40×10 6 、3.00×10 6 、 3.60×10 6 cfu/g)酵母菌活菌数分别减低17.22%、 29.97%、27.40%、31.07%、30.74%;霉菌活菌 数分别减低2.63%、10.34%、8.03%、8.41%、 6.82%。 其中,酸乳添加3.00×10 6 cfu/g的L. plantarumP-8抑制酵母菌和霉菌的能力较好,且 抑制酵母菌的能力优于商业生物保鲜菌。 有研究者发现,由乳酸菌分泌的细菌素在pH 降低到5.5的情况下可以对革兰阴性细菌及酵母菌 发挥抑菌作用 [12] 。 低pH值联合EDTA类的螯合剂可 以使革兰阴性细菌和酵母菌对于乳酸菌分泌的细 菌素产生过敏反应,这一效果的产生主要由于细 菌素干扰细胞壁的通透性及破坏细胞外膜的完整 性 [13] 。 然而,我们不能忽略一点即由有机酸(乳酸 或者乙酸)造成的低pH环境,对酵母菌和霉菌的生 长及致腐败作用有一定的抑制效果 [14] 。 通过上述试验得出,添加3.00×10 6 cfu/g的L. plantarumP-8能有效抑制酵母菌和霉菌的生长, 且不影响酸乳的发酵时间。 后续的试验主要研究 添加3.00×10 6 cfu/g的L.plantarumP-8对酸乳贮藏 期间品质的影响以及贮藏期间益生菌L.plantarum P-8活菌数的变化情况。 2.3酸乳贮藏期间pH值、滴定酸度、黏度和持水 性的变化 酸乳于25℃贮藏21d期间,pH值、滴定酸 度、黏度和持水性的变化如图3、图4所示。 图3酸乳贮藏期间pH、滴定酸度的变化 图4酸乳贮藏期间黏度、持水性的变化 如图3所示,随着贮藏时间的延长,3组样 品的pH呈降低趋势,相应的滴定酸度呈上升趋 势。 后熟完成时,3组样品的酸度差异不显著 (P>0.05)。 贮藏7d时,商业生物保鲜菌组和L. plantarumP-8组的酸度显著高于对照组(P<0.05), 这可能是由于商业生物保鲜菌和L.plantarumP-8 与发酵菌L822发生共生作用,样品中有更多的乳 酸和乙酸生成,导致样品中酸度的增加 [15] 。 贮藏 14d时,商业生物保鲜菌组的酸度显著高于对照 组和L.plantarumP-8组(P<0.05)。 贮藏21d时, 商业生物保鲜菌组的酸乳酸度显著高于对照组酸 乳酸度(P<0.05),虽然L.plantarumP-8组酸乳酸食品科技 FOODSCIENCEANDTECHNOLOGY 2013年第38卷第10期 生物工程 ·6· 度高于对照组酸乳酸度,但没有显著性差异(P> 0.05),L.plantarumP-8组酸乳酸度低于商业生物 保鲜菌组酸乳酸度。 这说明,与这种生物保鲜菌 相比,益生菌L.plantarumP-8对酸乳的后酸化影 响较小。 王水泉 [16] 研究L.plantarumP-8在豆乳及 牛乳中发酵特性的研究时发现,L.plantarumP-8 与ThermophillusND05复配发酵酸乳,具有黏度 高、酸度适宜、无乳清析出、拉丝性和风味好的 优点。 酸乳的黏度受很多因素影响,主要包括原 料乳的热处理、酪蛋白含量、发酵剂和培养温度 等。 乳酸菌分泌的乳酸使乳中酪蛋白凝固并通过 氢键和二硫键形成一个网状结构。 当酸乳中的蛋 白含量下降或者酸乳受到机械处理时,会导致可 接触链数量上的减少及脆弱化学键的断裂,从而 引起酸乳表观黏度的降低。 如图4所示,贮藏7d时,酸乳的黏度有所增 加,之后逐渐减低,酸乳的持水性则是持续减 低。 这可能是因为乳酸菌中的酶作用乳中酪蛋 白胶束,使黏度和持水性减低 [17] 。 在贮藏过程 中,虽然添加L.plantarumP-8的酸乳在贮藏过程 中,持水性和黏度都有所下降,但L.plantarum P-8组黏度和持水性比商业生物保鲜菌组较高, 且具有显著性差异(P<0.05),说明添加益生菌L. plantarumP-8的酸乳在贮藏过程中黏度和持水性 维持较好。 2.4酸乳贮藏期间L.plantarumP-8活菌数变化 益生菌酸乳于25℃贮藏21d期间,益生菌 L.plantarumP-8活菌数变化如图5所示。 P-8活菌数在贮藏过程中保持恒定。 而大量研究表 明,益生菌在酸乳贮藏过程中存活率较低 [18-20] , 后酸化导致的低pH值是造成其存活率较低的主要 原因,这显示出益生菌L.plantarumP-8在益生菌 酸乳中的优势。 3结论 酸乳中添加3.00×10 6 cfu/g的益生菌L. plantarumP-8,能够有效控制霉菌和酵母菌对酸 乳的污染,起到延长酸乳保质期的作用。 益生菌 L.plantarumP-8对酸乳发酵时间的影响较小,不 会显著增加酸乳的后酸化进程,对酸乳贮藏期的 酸度、黏度和持水性无不良影响。 酸乳中的益生 菌L.plantarumP-8在25℃,21d贮藏期间活菌数 不会显著减低。 综上所述,益生菌L.plantarum P-8具有作为生物保鲜菌的潜在优良特性。 参考文献: [1] 李向东,吕加平,范贵生.长保质期酸乳的研究进展[J].食 品与发酵工业,2006,32(10): 119-123 [2] 潘利华,夏云梯,朱克美,等.Nisin对酸乳品质的影响研究 [J].合肥工业大学学报,2002,25(4): 619-623 [3] 陈历俊,乔为仓.酸乳加工与质量控制[M].北京: 北京轻工 业出版社,2010 [4] BuddeBB,HornbaekT,JacobsenT,etal.Leuconostoc carnosum4010hasthepotentialforuseasaprotective cultureforvacuum-packedmeats: cultureisolation, bacteriocinidentification,andmeatapplication experiments[J].InternationalJournalFoodMicrobiology, 2003,83 (1): 171-184 [5] 魏爱彬,于洁,王鑫,等.益生乳酸菌Lactobacilluscasei Zhang和LactobacillusplantarumP8对全价饲料pH及微生 物类群变化的研究[J].微生物学杂志,2012,32 (2): 1-8 [6] BaoY,ZhangY,LiHP,etal.Invitroscreenof Lactobacillusplantarumasprobioticbacteriaand theirfermentedcharacteristicsinsoymilk[J].Annalsof Microbiology,2012,62(3): 1311-1320 [7] BaoY,WangZL,ZhangY,etal.EffectofLactobacillus plantarumP-8onlipidmetabolisminhyperlipidemic ratmodel[J].EuropeanJournalofLipidScienceand Technology,2012,114(11): 1230-1236 [8] GB/T4789.15—2010,食品安全国家标准: 食品微生物学 检验[S].北京: 中国标准出版社,2010 [9] AhmadaS,GaucheraI,RousseauF,etal.Effectsof acidificationonphysico-chemicalcharacteristicsofbuffalo milk: acomparisonwithcow’smilk[J].FoodChemistry, 2008,1(106): 11-17 图5酸乳贮藏期间L.plantarumP-8活菌数变化 (25℃,21d) 如图5所示,酸乳贮藏期间,L.plantarumP-8 活菌数变化没有显著性差异(P>0.05),始终保持 在1.9×
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