CN111484956B - 一种益生菌发酵剂及酸奶制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种益生菌发酵剂及酸奶制备方法，所述益生菌发酵剂包含木糖葡萄球菌和短双歧杆菌，为直投式发酵剂；两种菌株在酸奶发酵过程中具有协同作用，木糖葡萄球菌消耗氧气，为短双歧杆菌提供厌氧环境，同时其分解蛋白质产生多种氨基酸，为短双歧杆菌提供丰富的营养物质，均有利于短双歧杆菌增殖。该益生菌发酵剂发酵酸奶时，可提高发酵速度、缩短发酵时长，短双歧杆菌含量显著提高，酸奶质地和风味良好，为人体提供更多的肠道益生菌和营养物质。
Description
技术领域
本发明涉及一种益生菌发酵剂，还涉及一种利用所述益生菌发酵剂制备酸奶的方法。
背景技术
嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、乳酸乳球菌作为常规使用的酸奶发酵剂菌种，具有生长快、产酸快、产香产黏的特点，但是它们均不属于肠道优势菌群，胃肠道耐受性较低，益生功能较弱，严格说来，只能叫做酸奶菌。
优良的菌株应具备以下条件：肠道原籍菌，耐胃酸、耐胆盐，活着直达肠道。双歧杆菌是健康人体肠道内的优势菌种，双歧杆菌对于平衡肠道菌群，调节肠道功能，营养吸收和增强免疫力有很好的益处。不同于乳杆菌，双歧杆菌定植在大肠，对于维护大肠健康有着不可或缺的作用，研究表明，少量双歧杆菌就能缓解便秘。但是，由于双歧杆菌属于严格厌氧菌，对营养要求高，对氧气非常敏感，培养难度较高。
双歧杆菌在共同培养中因竞争优势弱，不能快速繁殖，在发酵过程中处于微增长或不增长状态，在酸奶生产中增长速度很慢，甚至难以启动对数生长期，通过酸奶补充双歧杆菌因达不到有效数量而作用甚微。
以单一双歧杆菌为主要发酵剂的酸奶因发酵条件高而难以实现，其需要在严格无菌、隔绝氧气、营养丰富、无其他优势菌存在条件下进行发酵，并且因成本高、时间长、易于染菌，引发质量风险；而与其他常用发酵菌种共同培养时，双歧杆菌因生长竞争劣势而被抑制。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种短双歧杆菌增殖显著和发酵效率高的益生菌发酵剂；第二目的是提供一种利用所述益生菌发酵剂制备酸奶的方法。
技术方案：本发明的生菌发酵剂包含木糖葡萄球菌和短双歧杆菌。
木糖葡萄球菌和短双歧杆菌具有协同作用，该益生菌发酵剂显著加快了其发酵速度，缩短了发酵过程，短双歧杆菌含量显著提高，形成质地、风味良好的酸奶。
葡萄球菌好氧发酵，在发酵初期消耗氧气，造成厌氧环境，有利于双歧杆菌生长。其次，葡萄球菌代谢分解蛋白质产生氨基酸，如Thr、Ser、Ala、Me、Leu、His等氨基酸含量呈现明显上升趋势，这些氨基酸为双歧杆菌提供丰富的营养物质，使双歧杆菌快速进入指数生长期。在和短双歧杆菌分别组合发酵中，葡萄球菌比起乳杆菌来说，代谢产物更有利于酪蛋白变性形成紧密的结构，使酸奶具有紧密质构，有利于运输和流通。
将木糖葡萄球菌应用于乳制品中，并与短双歧杆菌联合使用发酵酸奶，中速发酵(12～16小时)下，可以产生更多的营养成分。在中等发酵速度下，本发明益生菌发酵剂中的菌株通过脂肪酶对脂肪降解得更充分，可以产生种类丰富的脂肪酸，同时可以产生更多的共轭亚油酸，不饱和脂肪酸尤其是多不饱和脂肪酸对于维护心脑血管健康有着重要的作用。
优选，所述木糖葡萄球菌的活菌数为总菌数的20～50％，短双歧杆菌的活菌数为总菌数的50～80％。
优选，所述益生菌发酵剂的总菌数不低于1010cfu。
该益生菌发酵剂所需总菌数不高，发酵剂用量少，发酵时间短、效率高。
优选，所述益生菌发酵剂为直投式发酵剂。
该益生菌发酵剂可制备为固体粉末状直投式发酵剂，使用方便，易于保存；该益生菌发酵剂也可使用其深冷液，可减少冻干损耗，活性功能保留完全，发酵的酸奶风味更佳，发酵时间更短。
本发明的制备酸奶的方法，包括以下步骤：
(1)培养各益生菌；
(2)收集步骤(1)得到的各益生菌菌体；
(3)将步骤(2)收集得到的各益生菌菌体经冷冻干燥制成各益生菌菌粉或将所述各益生菌菌体分别与干冰混合制成各益生菌深冷液；
(4)将步骤(3)制备得到的各益生菌菌粉经粉碎、过筛后混合或将所述各益生菌深冷液混合，即得益生菌发酵剂；
(5)在灭菌牛乳中加入步骤(4)制备的益生菌发酵剂，进行发酵；
(6)发酵至终点，即得酸奶。
优选，步骤(1)中所述各益生菌培养的接种量为5～10％，培养时间为20～50小时。
优选，步骤(3)中所述各益生菌菌粉的水分低于5％，所述各益生菌菌体分别与干冰混合的质量比为1：4～1：10。
优选，步骤(4)中所述各益生菌菌粉的粉碎温度为0～20℃，过筛目数为20～40目。
优选，步骤(5)中益生菌发酵剂的加入量为105～106cfu/mL。
优选，步骤(6)中发酵至终点的发酵时间为12～16小时，酸奶pH值为4.2～4.5。
经离心分离的益生菌菌体与干冰混合，可迅速冻结，并形成厌氧环境，这种立即冷冻保存方式可避免益生菌在冻干过程中的损伤，最高程度保持菌种活力，进一步缩短发酵时长。
该发酵剂发酵时间短、效率高，发酵过程中短双歧杆菌增长明显，可提高酸奶品质。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)益生菌发酵剂中两种菌株具有协同作用，发酵剂用量更少，最低用量为105cfu/mL；发酵过程中短双歧杆菌增长明显，至少增殖100倍；可提高酸奶品质，发酵效率更高，并且制备成直投式发酵剂，使用和保存更方便；
(2)酸奶制备方法简便易行，无需特殊工艺条件，发酵时间短，制备的酸奶富含肠道益生菌及营养物质，质地、风味更好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实验材料：
材料及菌种：短双歧杆菌BB-G95(润盈生物提供，CCTCC M 2013687)，木糖葡萄球菌ATCC 29971(润盈生物提供)，嗜热链球菌(润盈生物提供)，植物乳杆菌(润盈生物提供)；培养基(青岛海博生物科技有限公司)；莫匹罗星锂盐(青岛海博生物科技有限公司)；厌氧产气袋(Merk公司)。
主要仪器及设备：SW-CJ-IF超净操作台(苏州净化)；生化培养箱(天津市泰斯特仪器有限公司)；LDZX-50KBS蒸汽压力灭菌器(上海申安医疗器械厂)。
实施例1
(1)益生菌的培养：选用二次活化的益生菌接种到培养基中进行培养20～50小时。所述的益生菌为木糖葡萄球菌和短双歧杆菌，接种量为5％～10％；
(2)益生菌的冻干：将培养后的益生菌使用离心的方法收集菌体，冻干，水分低于5％，冻干粉在-18℃冰箱中备用；
(3)将益生菌冻干粉在0～20℃粉碎、过40目筛；
(4)将各益生菌菌粉按如下益生菌发酵剂组成比例进行混合，即得益生菌发酵剂；
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 木糖葡萄球菌 | 20 |
| 短双歧杆菌 | 80 |
(5)在牛乳或复原溶解的奶粉(蛋白含量在3.0％)中加入其质量8～10％的乳糖，混匀后加热到55～65℃均质，均质后将牛乳高温蒸汽灭菌后，降至37℃，加入发酵剂，益生菌发酵剂添加量达到105～106cfu/mL；
(6)37℃发酵12～16小时，pH达到4.3终止发酵。
实施例2
与实施例1的区别在于将各益生菌菌体分别按照质量比1：10加入干冰，制成各益生菌深冷液，然后将各益生菌深冷液按照如下益生菌发酵剂组成比例进行混合：
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 木糖葡萄球菌 | 50 |
| 短双歧杆菌 | 50 |
实施例3
与实施例1的区别在于将各益生菌菌体分别按照质量比1：4加入干冰，制成各益生菌深冷液，然后将各益生菌深冷液按照如下益生菌发酵剂组成比例进行混合：
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 木糖葡萄球菌 | 65 |
| 短双歧杆菌 | 35 |
实施例4
与实施例2的区别在于用蔗糖替换乳糖。
对比例1
(1)牛乳加入适量蔗糖，溶解后加热灭菌，降至37℃，备用；
(2)短双歧杆菌菌粉或菌液加入50～100倍牛乳搅拌溶解；
(3)将上述含短双歧杆菌的牛乳倒入待发酵牛乳中；
(4)将上述牛乳通入氮气，排走氧气；
(5)将牛乳37℃发酵48～72小时。
对比例2
(1)牛乳加入适量蔗糖，溶解后加热灭菌，降至37℃，备用；
(2)如下配比的混合菌粉加入50～100倍牛乳搅拌溶解；
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 嗜热链球菌 | 10 |
| 短双歧杆菌 | 90 |
(3)将上述含嗜热链球菌与短双歧杆菌的牛乳倒入待发酵牛乳中；
(4)将牛乳37℃发酵3～8小时。
对比例3
(1)牛乳加入适量蔗糖，溶解后加热灭菌，降至37℃，备用；
(2)如下配比的混合菌粉加入50～100倍牛乳搅拌溶解；
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 植物乳杆菌 | 40 |
| 短双歧杆菌 | 60 |
(3)将上述含植物乳杆菌与短双歧杆菌的牛乳倒入待发酵牛乳中；
(4)将牛乳37℃发酵12～16小时。
对比例4
与实施例1的区别在于益生菌发酵剂组成如下：
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 木糖葡萄球菌 | 10 |
| 短双歧杆菌 | 90 |
对比例5
与实施例2的区别在于益生菌发酵剂组成如下：
| 益生菌 | 总菌数占比(％) |
| 木糖葡萄球菌 | 60 |
| 短双歧杆菌 | 40 |
实施例5：各益生菌发酵剂制备酸奶的评价
1、木糖葡萄球菌计数
将发酵好的酸奶用无菌生理盐水溶解制成菌悬液，然后将其以10倍梯度稀释，再取合适稀释度的菌悬液1mL接种于营养琼脂培养基计数，生化培养箱37℃培养2d，观察计数，取其平均值并换算为单位体积的活菌数。
2、短双歧杆菌计数
将发酵好的酸奶用无菌生理盐水溶解制成菌悬液，然后将其以10倍梯度稀释，再取合适稀释度的菌悬液1mL接种于BMD培养基计数(加入莫匹罗星锂盐)，放入厌氧培养盒(加入厌氧产气袋)，生化培养箱37℃培养2d，观察计数，取其平均值并换算为单位体积的活菌数。
3、质构(硬度)的感官评价
酸奶质构的感官评价通过感官评定小组打分决定。由教师5人，学生20人组成感官评定小组，按照标准对各样品组酸奶进行打分。通过门牙使产品达到变形或穿透所感知力度的大小进行评价(在口中，它是通过牙齿间(固体)或舌头与上颚间(半固体)对产品的压迫而感知到的)。感官评分采用0～9点标度，0和9分别代表非常小和非常大。一般来说，酸奶硬度至少大于1.5，才能形成稳定紧密的结构。
各发酵剂所制备酸奶的各项参数统计结果见表1。
表1各发酵剂所制备酸奶的各项参数统计
由表1可见，与使用对比例1的单一短双歧杆菌发酵剂制备酸奶相比，本发明的益生菌发酵剂制备酸奶时无需严格的无氧环境，发酵剂使用量少，最低为105cfu/mL，制备的酸奶中短双歧杆菌含量显著提升，发酵开始为105～106cfu/mL至发酵结束为≥108cfu/mL，至少增长了100倍，发酵时间明显缩短，酸奶质构更好；与使用对比例2的嗜热链球菌及短双歧杆菌混合发酵剂制备酸奶相比，本发明的益生菌发酵剂制备酸奶时发酵剂使用量少，最低为105cfu/mL，制备的酸奶中短双歧杆菌含量显著提升，发酵开始为105～106cfu/mL至发酵结束为≥108cfu/mL，至少增长了100倍；与使用对比例3的植物乳杆菌及双歧杆菌混合发酵剂制备酸奶相比，本发明的益生菌发酵剂制备酸奶时发酵剂使用量少，最低为105cfu/mL，制备的酸奶中短双歧杆菌含量显著提升，发酵开始为105～106cfu/mL至发酵结束为≥108cfu/mL，至少增长了100倍；与对比例4～5的益生菌发酵剂相比，本发明的发酵剂制备酸奶时发酵剂使用量少，最低为105cfu/mL，制备的酸奶质构紧密，具有酸奶稳定的结构，便于运输和流通，品质感更高。实施例2与实施例4制备的酸奶相比，短双歧杆菌数量更多，说明乳糖作为碳源更有利于短双歧杆菌快速增殖。
本发明的益生菌发酵剂无论采用菌粉还是深冷液，均可以提高酸奶品质和发酵效率，使酸奶富含肠道益生菌，更有益健康。
实施例6：各益生菌发酵剂制备酸奶的脂肪酸成分分析
脂肪酸的前处理方法参照国标GB/T 21676-2008《乳与乳制品脂肪酸的测定气相色谱法》，选用Agilent HP-88专用脂肪酸甲酯毛细管柱，37种脂肪酸甲酯混标样购自美国Sigma公司，c9，t11 CLA甲酯和tl0，cl2CLA甲酯购自美国Matreya公司。
采用程序升温的步骤：初始温度140℃，保持5min，以6℃/min升温到200℃，保持20min，再以2℃/min升温到220℃，保持20min。脂肪酸的数据采用SAS软件进行方差分析。
将实施例1～4及对比例1～5制备的酸奶在发酵终点后冷藏过夜，于第二天测定脂肪酸组成，具体分析结果见表2。
表2各发酵剂所制备酸奶的脂肪酸相对百分含量(％)
| 组别 | 饱和脂肪酸(％) | 单不饱和脂肪酸(％) | 多不饱和脂肪酸(％) |
| 实施例1 | 58.012±2.103 | 25.949±1.212 | 16.039±2.518 |
| 实施例2 | 57.179±1.523 | 27.066±1.545 | 15.755±0.062 |
| 实施例3 | 57.284±1.311 | 26.789±1.346 | 15.927±1.275 |
| 实施例4 | 58.597±1.227 | 26.106±1.307 | 15.297±0.124 |
| 对比例1 | 62.917±2.226 | 26.121±2.537 | 10.962±1.768 |
| 对比例2 | 60.284±1.217 | 27.789±1.421 | 11.927±1.513 |
| 对比例3 | 59.839±1.019 | 27.983±1.310 | 12.178±1.486 |
| 对比例4 | 61.159±1.236 | 26.266±1.229 | 12.575±0.985 |
| 对比例5 | 61.534±1.172 | 26.256±1.218 | 12.210±0.109 |
由表2可见，与对比例1～3益生菌发酵剂制备的酸奶相比，本发明益生菌发酵剂制备的酸奶所含多不饱和脂肪酸含量更高，说明本发明益生菌发酵剂中的选定菌株间相互协同性更好，可更有效利用脂肪酶，使脂肪降解得更充分，产生更多人体有益的营养物质；与对比例4～5益生菌发酵剂制备的酸奶相比，本发明益生菌发酵剂制备的酸奶所含多不饱和脂肪酸含量更高，说明本发明益生菌发酵剂中的选定菌株配比可使菌株间发挥更好的协同性，可更有效利用脂肪酶，使脂肪降解得更充分，产生更多人体有益的营养物质。
本发明的益生菌发酵剂无论采用菌粉还是深冷液，均可以提高酸奶品质，使酸奶富含营养物质，更有益健康。
Claims (6)
1.一种利用益生菌发酵剂制备酸奶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）培养各益生菌；
（2）收集步骤（1）得到的各益生菌菌体；
（3）将步骤（2）收集得到的各益生菌菌体经冷冻干燥制成各益生菌菌粉或将所述各益生菌菌体分别与干冰混合制成各益生菌深冷液；
（4）将步骤（3）制备得到的各益生菌菌粉经粉碎、过筛后混合或将所述各益生菌深冷液混合，即得益生菌发酵剂；
（5）在牛乳中加入其质量8~10%的乳糖，混匀后加热到55~65℃均质，均质后将牛乳高温蒸汽灭菌后，降至37℃，加入步骤（4）制备的益生菌发酵剂，进行发酵；
（6）发酵至终点，即得酸奶；
其中，所述益生菌发酵剂由木糖葡萄球菌和短双歧杆菌组成，所述木糖葡萄球菌的活菌数为总菌数的20~50%，短双歧杆菌的活菌数为总菌数的50~80%；
步骤（5）中益生菌发酵剂的加入量为105~106cfu/mL；
步骤（6）中发酵至终点的发酵时间为12~16小时，酸奶pH值为4.2~4.5。
2.根据权利要求1所述的制备酸奶的方法，其特征在于，步骤（1）中所述各益生菌培养的接种量为5~10%，培养时间为20~50小时。
3.根据权利要求1所述的制备酸奶的方法，其特征在于，步骤（3）中所述各益生菌菌粉的水分低于5%，所述各益生菌菌体分别与干冰混合的质量比为1：4~1：10。
4.根据权利要求1所述的制备酸奶的方法，其特征在于，步骤（4）中所述各益生菌菌粉的粉碎温度为0~20℃，过筛目数为20~40目。
5.根据权利要求1所述的制备酸奶的方法，其特征在于，所述益生菌发酵剂的总菌数不低于1010cfu。
6.根据权利要求1所述的制备酸奶的方法，其特征在于，所述益生菌发酵剂为直投式发酵剂。
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| 双歧杆菌芦荟酸奶生产工艺的研制;张一江等;《食品研究与开发》;20060528(第05期);第44-46页 * |
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