褐色发酵乳饮料发酵剂的筛选及复配

褐色发酵乳饮料发酵剂的筛选及复配
刘红霞;乌云;高增丽;杨永龙;刘彦红;曹文慧;孙涛;李洪亮;母智深
【摘要】为开发和复配提高褐色发酵乳饮料产酸速度的发酵剂,以AMS-Alliance 乳品发酵酸化监控仪实时检测发酵奶pH值随发酵时间的变化曲线为主要技术手段,通过检测发酵奶的酸度、感官品评和持水力,对优选的基础发酵菌株Lpc-37、3支瑞士乳杆菌和乳酸乳球菌Lb46进行筛选和复配.试验结果表明,筛选出的Lpc-37、瑞士乳杆菌L.h1和乳酸乳球菌Lb46的复配的质量比例为100:1:2时,达到本次试验目的.在提高褐色发酵乳饮料的发酵速度的同时基本没有影响传统褐色发酵人特有的发酵风味,自主复配的发酵剂能够使褐色酸奶形成适宜的酸度,良好的风味和较好的组织状态.%Starter cultures which increase acidification speed was developed and distributed in brown fermented milk beverage. AMS-Alliance fermentation acidification monitor as a major means was applied to detect fermented milk pH curve along with the change of fermentation ctobacillus paracasei Lpc-37,3 strains of Lactobacillus helveticus and Lactococcus lactis Lb46 were screened and distributed by detecting fermented milk's acidity,sensory evaluation and Water-holding capacity. Experimental results showed that the mixture mass ratio of Screened Lpc 37, L.h1 and Lb46 was 100 : 1 : 2 mass ratio, achieved the purpose of this experiment.At the same time,the fermentation speed was not affected by the fermentation of traditional brown fermented milk.independent distribution of starter cultures can make brown yogurt to form the suitable acidity, good flavor and good organization. The self-administered starter
could make brown milk beverage to form appropriate acidity,good flavor and good organization state.
【期刊名称】《食品研究与开发》
【年(卷),期】2018(039)010
【总页数】5页(P99-103)
【关键词】褐色发酵乳饮料;发酵剂;筛选;复配;发酵
【作者】刘红霞;乌云;高增丽;杨永龙;刘彦红;曹文慧;孙涛;李洪亮;母智深
【作者单位】内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500;内蒙古蒙牛乳业(集团)股份有限公司,内蒙古呼和浩特011500【正文语种】中文
伴随着中国经济的飞速发展，人们的消费水平得到大幅提高，对食物的口味和营养要求也越来越高。

酸奶的口感、风味、营养及健康功能越来越被消费者追捧[1]。

酸奶产量以年平均25%的速度增长，已经成为我国第一大发酵乳制品，是最具盈利和发展潜力的产业[2-3]。

近年来，褐色乳饮料因具有抑制肿瘤、抗氧化、抗衰老等多种生理功效及良好风味
而风靡世界，生产量逐年攀升，越来越受消费者青睐[4]。

褐色乳饮料是以发生轻微褐变的发酵乳为基料，再经稀释、调配等工艺生产的呈浅褐色的乳酸菌饮料，以其特有的风味和色泽吸引消费者[5]。

国外相关的类似加工技术的产品有日本的养乐多，俄罗斯的格瓦斯，养乐多产品是采用牛奶中的蛋白质和葡萄糖经过美拉德反应，接种乳酸菌发酵再调配的一种乳饮料[6-7]。

格瓦斯则是面包屑接种酵母菌、乳酸菌发酵的一种生物饮品[8]。

国内褐色乳饮料主要有蒙牛优益C和伊利的每益添等产品，产品的加工过程与日本的养乐多产品相似，也取得了良好的销售成绩。

目前，市场上的褐色发酵乳饮料，发酵剂基本选择干酪乳杆菌、副干酪乳杆菌为基础发酵菌种，发酵的时间基本在72 h以上。

为提高褐色发酵乳饮料生产效率，在基本不影响传统发酵风味的前提下缩短发酵时间，需要进行菌株的筛选和复配，发酵时间控制在40 h～50 h 范围内，发酵奶酸度达到230 °T～280 °T，pH值达到3.20～3.65。

提高褐色乳饮料发酵速率，对于生产效率和降低能耗具有较好的理论及实践意义。

1 材料与方法
1.1 材料
L.h1、L.h2和L.h3为瑞士乳杆菌，Lb46为乳酸乳球菌乳脂亚种，以上菌种均从新疆样品中自行分离并经过生理生化及分子生物学鉴定，副干酪乳杆菌Lpc-37：杜邦公司提供，菌株发酵特征见表1。

表1 菌株发酵特性Table 1 The bacterial fermentation characteristic菌种名称菌株特征L.h1 瑞士乳杆菌，水解能力强，发酵速度快，发酵后有奶油味L.h2 瑞士乳杆菌，水解能力强，奶香味较好，发酵稳定性较好L.h3 瑞士乳杆菌，降酸稍慢，发酵风味较好，发酵奶质构细腻Lb46 乳酸乳球菌，发酵味清新，发酵奶质构细腻，可明显改善风味Lpc-37 副干酪乳杆菌,发酵缓慢,发酵风味好，有明显刹口
感
脱脂乳粉、葡萄糖和白砂糖蒙牛公司研发中心提供。

发酵基料：10%脱脂乳+3%
葡萄糖+5%白砂糖。

1.2 仪器与设备
AMS-Alliance乳品发酵监控仪：法国爱利安斯仪器公司；IKA EUROSTAR高速
分散机：德国IKA；HITACHI CT6E离心机：日本日立；梅特勒MS603电子天平：瑞士梅特勒；均质机APV-1000：德国APV；LRH-250A生化培养箱：泰宏医疗
器械有限公司。

1.3 方法
1.3.1 发酵试验
1）检测4株辅助发酵菌株的发酵特性，取适量乳基，巴氏杀菌（90℃～95℃，5 min～10 min），冷却至43℃。

依据试验方案设置的接种量，静置于43℃发酵。

发酵过程中监测乳体系pH值变化情况，pH值接近4.5时即可停止发酵，取出，
冷却于4℃条件下后酸化12 h～24 h后，进行相关指标的测定，并进行感官品评。

2）依据单菌株发酵试验结果设计复配方案。

1.3.2 检测方法
1）发酵曲线：借助Cinac酸度监控仪检测发酵样品的pH值随发酵时间的变化曲线。

2）感官品评：挑选25名发酵奶质检人员（经常性进行酸奶感官评定培训）对样
品进行品评[9]。

发酵乳冷却至4℃～8℃过夜，观察和品尝发酵样品，记录酸奶状态。

3）酸奶酸度的滴定方法：取10 g酸奶放入250 mL三角瓶中，加入20 mL蒸馏水，再加入2滴～3滴0.5%的酚酞酒精溶液，小心摇匀，用浓度为0.1 mol/L氢
氧化钠标准溶液滴定至微红色，在30 s内不消失为宜。

消耗浓度为0.1 mol/L氢
氧化钠标准溶液的毫升数乘以 10，即为酸度°T。

4）发酵乳持水力测定[7]：准确称取发酵乳样品10 g置于离心管中，4 000
r/min离心10 min，称重发酵乳上清（乳清），质量记为 n，g。

持水力/%=
（m-n）/m×100，其中m为发酵乳样品质量，g[10-11]。

试验结果取3次重复
测定的平均值。

2 结果与分析
2.1 单菌株发酵酸奶的pH值变化情况和感官结果
2.1.1 单菌株发酵酸奶的pH值变化情况
4株辅助菌株单独发酵的添加量及其发酵酸奶24 h pH值见表2，单菌株发酵酸奶pH值随发酵时间的变化曲线如图1所示。

表2 菌株添加量及其发酵酸奶24小时pH值Table 2 The strain content and
the pH value of the fermented yogurt for 24 hours方案菌株接种量/
（cfu/mL）pH值1 L.h1-1 2×106 3.60 2 L.h1-2 2×107 3.56 3 L.h2 2×106
3.75 4 L.h3 2×106 3.70 5 Lb46 2×107 3.88
由图1可以看出，发酵乳的pH值呈现出平台（延滞期）-迅速下降（对数生长期）-缓慢下降（稳定期）的变化趋势。

对比方案1和方案2，菌种添加量会影响发酵
速度，发酵乳的pH值变化在延滞期和对数生长期出现较明显的区别，增加瑞士乳杆菌L.h1的菌种添加量，可缩短延滞期，提高发酵速率，但随着发酵时间的延长，终点pH值相差不大，所以从成本节约的角度考虑，应该选择瑞士乳杆菌L.h1较
低的添加浓度。

图1 单菌株发酵酸奶pH值随发酵时间的变化曲线Fig.1 The pH value of fermented yogurt with single strain changed with the fermentation time
单菌株的产酸速率各不相同，3支瑞士乳杆菌，只有L.h1发酵24 h可以把pH值降到3.60左右。

3支瑞氏乳杆菌的添加量相同的情况下，L.h2的延滞期最短，发
酵接近6 h后，pH值迅速下降，说明该阶段菌体处于对数生长期，发酵接近16 h，pH值下降变缓，产酸速率降低，说明此时发酵已进入平稳阶段（稳定期）。

持续发酵24 h，终点pH值达到3.75。

3支瑞士乳杆菌，菌株L.h1的延滞期最长，发酵约8 h以内，L.h1的pH值下降
最慢，发酵8 h以后，菌株L.h1发酵进入对数生长期，pH值迅速下降阶段，发
酵大约9 h左右，pH值下降速度赶超菌株L.h3，发酵接近13 h左右，菌株L.h1的pH值下降速度又赶超菌株L.h2，说明瑞氏乳杆菌L.h1在对数生长期产酸速度快，快速将发酵乳pH值降到最低。

发酵24 h后，瑞氏乳杆菌L.h1、L.h2和
L.h3发酵酸奶的pH值分别为3.60、3.75 和 3.70。

乳酸乳球菌Lb46发酵的延滞期较长，发酵大约9 h后进入对数生长期，pH值开
始迅速下降，与3支瑞士乳杆菌相比，对数生长期pH值下降速度比较平缓，一直到发酵22 h，pH值下降明显变缓，发酵进入稳定期，持续发酵24 h，终点pH
值达到3.88。

选择乳酸乳球菌Lb46的目的是补充褐色酸奶快速发酵过程中损失
的香味和酸奶质构，产酸速度不作为主要参考指标。

2.1.2 单菌株发酵酸奶的感官结果
发酵酸奶品尝结果见表3。

由表3可以看出，乳酸乳球菌Lb46产酸速度慢，但发酵奶的风味和质构均比较理想，选择乳酸乳球菌L46的目的就是改善发酵奶的风味和质构，这株菌满足试验
需求和目的。

3支瑞士乳杆菌，同等浓度添加量发酵奶，酸奶质构和发酵风味最好的是L.h2，其次为L.h1，L.h3的酸奶质构和风味均不理想，但是菌株L.h2产酸
速度较慢，不能满足产品菌种复配需求。

所以选择发酵速度最快的瑞士乳杆菌
L.h1和产香菌株Lb46与基础发酵菌株Lpc-37（副干酪乳杆菌）进行复配试验，检测发酵曲线、发酵奶的持水性和进行感官品评，以期确定单株瑞士乳杆菌L.h1
对产酸和单株乳酸乳球菌Lb46对产香的影响程度，同时摸索出3株菌复配的理想
比例，开发出提高褐色发酵乳饮料发酵效率的发酵剂。

表3 发酵酸奶品尝结果Table 3 Fermented yoghurt tasted results方案菌株观察状态品尝风味1 L.h1-1 光滑细腻，短结构，不拉丝酸味柔和，奶香味好2
L.h1-2 光滑细腻，轻微颗粒感酸味刺激，奶香味不明显3 L.h2 更光滑细腻，均匀无颗粒酸味柔和，奶香味好，后面有奶酪香味4 L.h3 有不愉快气味，颗粒感明显
酸味柔和，略有苦味，后面有烧焦味5 Lb46 比较细腻，无颗粒感，拉丝酸味柔和，奶香味好，有水果香味
2.2 不同复配比例发酵乳的pH值变化情况和感官结果
优选出的3株乳酸菌复配方案见表4，菌种复配比例依据活力单位cfu/mL计算。

表4 菌种复配方案Table 4 Strain compounded scheme方案 Lpc-37 L.h1
Lb46 1 100 1 2 100 1 2 3 100 10 4 100 10 1 5 100 10 2 6 100 2
2.2.1 不同复配比例发酵乳的pH值变化情况
不同复配方案发酵乳pH值随发酵时间的变化曲线见图2。

由复配方案和发酵曲线可以看出，方案1和方案3的区别在于观察瑞士乳杆菌添
加比例对发酵基料产酸速度的影响。

在发酵40 h前，方案1的pH值下降速度明显比方案3的速度慢，但随着发酵时间的延长，40 h后，2个方案的发酵乳pH
值随发酵发酵时间下降的曲线基本重合，说明瑞士乳杆菌L.h1添加比例会影响发
酵基料前期的产酸速度，但是随着发酵时间的延长，发酵基料的pH值相近，发酵40 h后基本不影响发酵基料的终点pH值，综合试验结果和成本优化，选择基础
发酵菌株Lpc-37和瑞士乳杆菌L.h1添加比例为100 ∶1。

图2 不同复配方案发酵乳pH值随发酵时间的变化曲线Fig.2 The pH value of fermented milk with different scheme changed with the fermentation time 方案4和方案5的试验目的是对比乳酸乳球菌Lb46菌株添加比例对发酵速度的影响，由发酵曲线可以看出，从发酵开始到结束，这两条曲线基本是重合的，说明
Lb46菌株添加比例对发酵乳pH值下降速度影响不大。

由方案6的发酵曲线可以看出，基础发酵菌和乳酸乳球菌Lb46单独复配不能满足本次褐色乳饮料发酵剂复配目的，发酵终点pH值较高。

对比方案1和方案2的发酵曲线，发现乳酸乳球
菌Lb46会影响发酵基料前期的产酸速度，缩短发酵延滞期，加快产酸速度，同时可以补充发酵乳风味和质构。

2.2.2 不同复配比例发酵乳的持水力比较
不同复配比例发酵乳的持水力见图3。

图3 不同复配方案发酵乳的持水力Fig.3 The water retention of fermented
milk of different scheme
乳清的析出主要受到发酵乳中酪蛋白分子重排和胶质钙离子溶解速率的影响[12]，有研究表明，发酵乳中的一些大分子物质，例如胞外多糖，由于其具有较强结合水分的能力，并能和乳蛋白相互结合形成较稳定的网状结构[13]，从而能够有效地降低乳清的析出，提高发酵制品的感官品质和稳定性。

利用重力和离心力是测定发酵乳持水性能的经典手段[14-15]。

本研究采用离心测定析水力的方法分析了发酵乳
的持水能力，结果如图3所示，可以看出，方案1、方案2和方案6制备的发酵
乳经离心后，持水力较高，说明乳清析出量较少，制成的发酵乳体系比较稳定。

与之相比，方案3、方案4和方案5发酵乳的持水力较低，说明发酵乳上清析出量
较高，同时也说明瑞士乳杆菌L.h1添加比例太高，会加快产酸速度，正是因为发
酵速度快从而影响发酵乳的质构，更容易析水，发酵奶体系相对不稳定。

由此可知，发酵剂菌株产酸的速率也会显著影响乳清的析出，因此在复配发酵剂菌株时，应同时考虑菌株对发酵奶体系稳定性和发酵风味的影响。

2.2.3 不同复配比例发酵乳的终点pH值、滴定酸度和感官评价结果
不同复配比例发酵乳的终点pH值、滴定酸度和感官评价结果见表5。

表5 不同复配方案发酵乳的终点pH值、酸度和感官评价结果Table 5 The pH
value，acidity and sensory evaluation results of fermentation milk of different scheme方案 pH值滴定酸度感官品评1 3.47 279.8 酸味较3号柔和，但仍很刺激，奶香味较好2 3.54 263.2 酸味柔和，奶香味好，后面有水果清香3 3.53 279.9 酸味刺激，不柔和，后面有奶酪香味4 3.55 276.3 酸味柔和，风味较弱，略有不愉悦气味5 3.54 272.9 酸味刺激，后香不好，香味不协调6 3.72 205.9 风味较差，奶香味重，无水果清香
综合终点pH值、滴定酸度和品评结果，首先排除方案6，因终点pH值和滴定酸度不能满足本次复配褐色发酵乳饮料发酵剂的试验目的，同时发酵乳的风味也比较差；其余方案发酵乳的终点pH值和滴定酸度均满足试验需求，但是只有方案2发酵乳的发酵奶风味最好，满足试验需求，其余4个方案的发酵风味均不太愉快，
所以从感官品评试验结果选择试验方案2的复配比例。

复配比例不同，对发酵的酸奶的产酸速率、酸奶持水力（质构或稳定性）和发酵奶风味的影响程度不同。

乳酸乳球菌Lb46与基础菌株Lpc-37单独复配，发酵乳的终点pH值、滴定酸度和发酵风味均不能满足试验需求；瑞士乳杆菌L.h1和基础
菌株Lpc-37单独复配，发酵乳的终点pH值和滴定酸度可以满足复配发酵剂对产酸要求，但发酵乳的持水力和发酵风味均不太理想；瑞士乳杆菌L.h1比例的增加，产酸速率明显提高，酸奶的持水力和发酵风味均下降，所以，瑞士乳杆菌L.h1的
复配比例不宜太高。

依据试验结果，结合本次复配发酵剂的目的，基础发酵菌株基础菌株Lpc-37，需
适量搭配产酸能力较强的瑞氏乳杆菌L.h1和产香乳酸乳球菌Lb46。

综合评价复
配方案，2号方案比较理想，所以选择基础菌株Lpc-37、瑞士乳杆菌L.h1和乳酸乳球菌Lb46的复配比例为100∶1∶2。

3 结论
试验结果表明，可以通过菌种筛选和不同菌种间的合理复配提高褐色发酵乳饮料的
发酵速度，进而提高产品的生产效率。

依据复配发酵剂试验目的，结合不同菌种和菌株的发酵特性，合理选择基础发酵菌种副干酪乳杆菌Lpc-37，通过单菌株发酵实验优选出水解能力较强的瑞氏乳杆菌L.h1，用以提高基础发酵菌株Lpc-37的发酵速度，选择产香菌株乳酸乳球菌
Lb46，用以补充和改善因快速发酵产酸损失的褐色发酵奶特有的风味和质构。

依据试验结果，提高褐色发酵乳的发酵速度，发酵时间控制在40 h～50 h，在不影响褐色发酵乳饮料特有的风味和同时兼顾发酵奶的稳定性的前提下，通过单菌株和复配菌株发酵试验，优选出的发酵剂复配比例为：基础菌株Lpc-37：瑞士乳杆菌L.h1：乳酸乳球菌Lb46为100∶1∶2。

试验结果显示筛选和复配方案均比较理想，基本达到本次复配发酵剂的目的。

4 展望
随着消费意识的逐步提高，酸奶等发酵制品的营养功效已被广大消费者所认知。

要生产出具有优良品质的发酵制品，不仅取决于产品的原料、加工工艺，更依赖于发酵剂本身的发酵特性。

中国拥有年销售额上百亿的酸奶市场，但是酸奶发酵剂这一酸奶发酵的源头却掌握在西方国家的手里[16]。

我国拥有丰富的乳酸菌资源，完全可以筛选和复配出更好的功能性生产菌株。

通过借鉴国内外已有的理论成果和实践经验，利用国内丰富的菌种资源，筛选和复配自主知识产权的优良酸奶发酵剂，为公司生产具有企业特点和个性化的发酵乳制品奠定基础和提供技术储备。

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