CN119014460A - 一种混菌发酵制备的酸奶及混菌发酵制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于酸奶及制备技术领域，具体涉及一种混菌发酵制备的酸奶及混菌发酵制备方法。该酸奶发酵制备所用的发酵剂为嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌；所用碳源为葡萄糖；所用发酵促进剂为菊粉；发酵温度42℃最佳。其中葡萄糖与菊粉的重量份比以8:1.5为佳。该酸奶及制备方法具有发酵速度快、原料成本低等工艺优势，产品持水性、后酸化的酸度符合要求，且产品粘度和活菌数较高。

Description

一种混菌发酵制备的酸奶及混菌发酵制备方法
技术领域
本发明属于酸奶及制备技术领域，具体涉及一种混菌发酵制备的酸奶及混菌发酵制备方法。
背景技术
酸奶也称为酸乳，是一种以生牛(羊)乳或乳粉为原料，经杀菌、发酵后制成的产品，具有酸甜可口的优点。通常酸奶是采用高脂、全脂、低脂、脱脂乳或乳粉，灭菌后加入益生菌即发酵剂等发酵制备而得。低脂牛奶含有1.5％～1.8％的脂肪，脱脂牛奶脂肪含量是不到0.5％，全脂牛奶含有约3％～3.5％的脂肪。根据发酵工艺的不同，可将酸奶分为搅拌型酸奶和凝固型酸奶等。其工艺区别在于发酵过程是否需要搅拌。此外，市售的酸奶也有添加各种植物或菌类成分的产品。
酸奶的发酵剂即所用益生菌是酸奶产品产酸和产香的基础。通常用的益生菌为双歧杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等。发酵所用碳源/益生元通常为蔗糖、乳糖、低聚果糖等，也可加入菊粉。2009年卫生部将菊粉列入新资源食品目录，且规定了菊粉的用量及质量要求。
酸奶的质量监测指标包括活菌数(例如GB 19302-2010规定发酵后不经热处理的发酵乳中，乳酸菌数不低于106CFU/g)、持水力、粘度、后酸化水平等。通常采用增稠剂等提高酸奶粘度。后酸化是影响口感和品质的问题之一。酸奶正常发酵后，在贮存、运输和销售过程中，虽然保持冷链环境，但菌体仍能利用葡萄糖等缓慢发酵，导致酸奶酸度增加，不利于人体吸收和肠胃健康。低pH值会增加酸奶中未离解的有机酸浓度；增强有机酸的抑菌作用，影响益生菌存活，也会缩短货架期，并导致产品多种缺陷，例如乳清脱水(徐成勇等.酸乳后酸化影响因子的初步研究.食品与发酵工,2006年；朱曼等.发酵乳后酸化的影响因素及其控制措施.食品研究与开发.2024年2月)。业内对于后酸化的处理方法之一时加入抑菌剂，但会降低活菌数。
另一种对后酸化的处理方法是碳源的选择。由于德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜热链球菌均可以葡萄糖、蔗糖、果糖等为碳源(Gaurav Kr Deshwal,et al.Review onfactors affecting and control of post-acidification in yoghurt and relatedproducts.Trends in Food Science&Technology,2021.)，具有碳源可替换性。因此常用碳源为蔗糖、果糖等，避免葡萄糖参与后酸化。其中大多数使用的碳源为蔗糖，也有部分使用低聚果糖等。但原料蔗糖、低聚果糖成本较高，约5700元RMB/吨、低聚果糖约6500元RMB/吨，而原料葡萄糖的成本较低，约为850元RMB/吨。
此外，在发酵过程中添加各种调味剂等也是抑制酸奶后酸化及调节酸奶口味的解决方法之一，例如CN201410288953.2发现可通过添加浓缩牛奶蛋白、乳清蛋白粉来克服酸奶的酸甜度、粘度等问题，抑制后酸化带来的不良影响。但额外的添加剂仍导致酸奶成本的升高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种混菌发酵制备的酸奶及混菌发酵制备方法。该酸奶及混菌发酵制备方法在发酵效率、活菌数、粘度、持水力、后酸化程度方面具有综合优势，从而利于维持产品质量和口味，同时原料价格低廉。
基于此，本发明首先提供一种混菌发酵制备的酸奶，所述酸奶发酵制备所用的发酵剂为嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌；所述酸奶发酵制备所用碳源为葡萄糖；所述酸奶发酵制备所用的发酵促进剂为菊粉；所述酸奶发酵制备的发酵温度为37℃～45℃。
术语“酸奶”是指GB 19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》中定义的酸乳，尤其以牛乳或牛乳粉，包括高脂乳、全脂乳、低脂乳、脱脂乳或乳粉发酵制备的产品。
优选地，所述酸奶采用脱脂乳或脱脂乳粉发酵制备而得。
优选地，所述酸奶发酵制备的发酵温度为42℃。
优选地，所述酸奶发酵制备所用碳源与发酵促进剂的重量份比为8:1～8:4；进一步优选地，所述酸奶发酵制备所用碳源与发酵促进剂的重量份比为8:1～8:2。进一步优选地，所述酸奶发酵制备所用碳源与发酵促进剂的重量份比为8:1.5。
本发明还提供一种酸奶的混菌发酵制备方法，包括以下步骤：
向液态奶料中加入葡萄糖、菊粉及嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌，37℃～45℃发酵至pH为4.5±0.05，冷却、终止发酵。其中葡萄糖与菊粉的重量份比为8:1～8:4。根据本领域公知的常识，酸奶制备中，液态奶料需经过灭菌处理方可发酵，而碳源等可在发酵剂(菌株)加入前或加入后加入，因此碳源等的加入次序不做限定。根据本领域公知的常识，酸奶制备中，制备结束需进行冷却(通常为4℃)结束发酵，进行分装冷藏；或分装后开始发酵，然后冷却结束发酵进行冷藏。作为常规工序，在此不做限定。
优选地，所述液态奶料为脱脂乳粉的水溶液；所述水溶液中脱脂乳粉的浓度为5g/100mL～15g/100mL。进一步优选地，所述水溶液中脱脂乳粉的浓度为12g/100mL。
优选地，所述发酵温度为42℃。
优选地，所述液态奶料中混合菌的加入量为10μg/100mL～30μg/100mL。进一步优选地，所述液态奶料中混合菌的加入量为20μg/100mL。
优选地，所述液态奶料中葡萄糖的加入量为4g/100mL～16g/100mL，所述葡萄糖与菊粉的重量份比为8:1～8:2。进一步优选地，所述所述液态奶料中葡萄糖的加入量为8g/100mL，所述葡萄糖与菊粉的重量份比为8:1.5。
优选地，所述混合菌为商用发酵剂或自配发酵剂。
在一个优选的方案中，所述混合菌为商用发酵剂。进一步优选地，所述商用发酵剂为发酵剂Premium 1.0。该商用发酵剂由嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种组成，其中嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种的重量份比为198:1，活菌数不低于1.8×1010CFU/g。
在另一个优选的方案中，所述混合菌为自配的发酵剂，所述嗜热链球菌选自嗜热链球菌CH-1菌株、嗜热链球菌TA040菌株中的至少一种，所述德氏乳杆菌保加利亚亚种选自德氏乳杆菌保加利亚亚种Lb0925B菌株、德氏乳杆菌保加利亚亚种CICC6032、德氏乳杆菌保加利亚亚种LB340中的至少一种。
本发明的有益效果:
本发明的酸奶混菌发酵制备方法可提高酸奶发酵效率、降低产品成本；效率高于蔗糖、低聚果糖等常用发酵碳源的工艺；而成本低于此类发酵碳源的工艺。
本发明的酸奶不仅持水力、后酸化酸度等符合要求，与蔗糖、低聚果糖等常用发酵碳源的产品无显著差异；且发酵结束后14d开始酸奶的酸度开始逐渐降低；并具有粘度高和活菌数高的优势。而蔗糖、低聚果糖等常用发酵碳源的产品至21d酸度仍继续降低，且活菌数和粘度也较低。
基于产品生产效率、产品成本、质量、后酸化程度等指标综合对比，本发明的酸奶及混菌发酵制备方法具有更高的综合优势。
附图说明
图1为本发明实施例1中酸奶样品的发酵速度结果比较图；
图2为本发明实施例1中酸奶样品的活菌数结果比较图；
图3为本发明实施例1中酸奶样品的粘度结果比较图；
图4为本发明实施例1中酸奶样品的持水力结果比较图；
图5为本发明实施例1中酸奶样品的后酸化酸度结果比较图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，具体实施例仅用于解释本发明，不用于限定本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中制备的酸奶样品及采用的制备方法均未添加其他辅料，如调味剂、增稠剂、香精等。
实施例1酸奶样品的制备
将脱脂乳粉加入65℃的蒸馏水中，充分均质，然后在95℃下灭菌20min。利用商业发酵剂Premium 1.0(由嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种组成，嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种的重量份比为198:1，活菌数为1.8×1010CFU/g；购自丹麦科汉森公司)，发酵至pH 4.5±0.05制备酸奶。不同样品的制备条件如表1所示。
表1酸奶制备的实验条件
注：“/”表示未添加。P为商业发酵剂Premium 1.0。
实施例2酸奶样品的监测指标及评估
2.1监测指标及检测方法
(1)pH值：用发酵监测仪在发酵至pH 4.5±0.05过程中记录每小时样品的pH值。
(2)活菌数：将1.0mL样品加入9.0mL0.85％无菌生理盐水溶液中，梯度稀释。在厌氧条件下，于37℃在M17琼脂中培养48h常规测定活菌数。
(3)粘度：用粘度计测定样品在4℃下储存12h后的粘度，粘度计的主轴编号为LV-4(64)，转速为100rpm/min，在30s时取粘度值。
(4)持水力：将发酵乳转移到50mL离心管中，在5500rpm转速下离心30min。倒置10min后弃去上清液并称量沉淀。持水力计算公式如下：
持水力(％)＝(m3-m1)/(m2-m1)x100。
其中，m1为空离心管的质量(g)，m2为发酵乳和离心管的质量(g)，m3为除去上清液后发酵乳和离心管的质量(g)。
(5)后酸化：在4℃储存期间测定第7、14和21天时样品的酸度。将300mL左右的蒸馏水加热100℃，冷却后备用，1g NaOH固体溶于250mL水中。取10mL样品，溶于20mL水中，记录当pH为8.3时所消耗的0.1000mol/L的NaOH标准溶液的mL数，作为后酸化的酸度指标(°T)。
2.2分组对比
为考察发酵温度、碳源及菊粉等对酸奶样品各指标的影响，方便对样品进行对比，对表1的样品进行归类，详见表2。
表2酸奶样品制备的分组分类及条件变量一览
2.3评估结果
2.3.1发酵速度
在说明书附图1中，多角度比较了不同发酵条件的发酵速度(达到pH 4.5±0.05所需的时间)。
其中图1A为不添加菊粉时，37℃及42℃下不同碳源的发酵速度。其中三种碳源均为42℃发酵速度快于37℃；其中碳源为葡萄糖时发酵速度最快，可在7h内达到pH 4.5±0.05。其他碳源则需要8h～9h。
其中图1D为添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的发酵速度。其中三种碳源均为42℃发酵速度快于37℃，其中碳源为葡萄糖时发酵速度最快，可在6h内达到pH 4.5±0.05。其他碳源则需要7h～8h。可见葡萄糖联合菊粉，相对于葡萄糖而言，可进一步提高酸奶的发酵速度，且以42℃发酵速度最快。
其中图1B和图1C分别比较了37℃或42℃添加与不添加菊粉时，不同碳源的发酵速度，结果与图1A、图1D相同。42℃添加菊粉且碳源为葡萄糖时发酵速度最快，可在6h内达到pH 4.5±0.05；其他碳源与菊粉组合时则需7h～9h达到pH 4.5±0.05。
说明碳源为葡萄糖且联合菊粉时，发酵剂Premium 1.0发酵制备酸奶的速度最快。
2.3.2活菌数
在说明书附图2中，多角度比较了不同发酵条件的酸奶产品活菌数。
图2A为不添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品活菌数。37℃时不同碳源的酸奶产品活菌数由高到低依次为葡萄糖>蔗糖>低聚果糖；42℃时不同碳源的酸奶产品活菌数由高到低依次为葡萄糖>低聚果糖>蔗糖。两个发酵温度下，均以葡萄糖为添加碳源时酸奶的活菌数最高，且显著高于其他碳源(p<0.05)。即在42℃最佳发酵温度下，葡萄糖为添加碳源时酸奶的活菌数也高于蔗糖或低聚果糖作为碳源时至少约4x108CFU/mL(p<0.05)。而42℃时葡萄糖为添加碳源时酸奶(样品编号6)的活菌数比37℃时葡萄糖为添加碳源时酸奶产品(样品编号5)的活菌数高约2x108CFU/mL(p<0.05)。可见温度和碳源均对酸奶产品活菌数影响较大。
其中图2D为添加菊粉时，37℃或42℃下添加不同碳源的酸奶产品活菌数。两个温度下，活菌数由高到低的规律均为葡萄糖>低聚果糖>蔗糖。两个温度下均以葡萄糖为添加碳源时酸奶的活菌数最高，且显著高于其他碳源(p<0.05)。即使在42℃最佳发酵温度下，葡萄糖为添加碳源且添加菊粉时酸奶的活菌数也高于蔗糖或低聚果糖作为碳源且添加菊粉时至少约2x108CFU/mL(p<0.05)。
其中图2B和图2C分别比较了37℃或42℃添加与不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品活菌数。结果与图2A、图2D相同。添加菊粉且碳源为葡萄糖时酸奶的活菌数最高，且显著高于其他碳源(p<0.05)。其中各种碳源联合菊粉时的酸奶产品活菌数均显著高于非联合菊粉的酸奶产品(p<0.05)。在42℃最佳发酵温度下，葡萄糖联合菊粉的酸奶产品(样品编号8)活菌数比非联合菊粉的酸奶产品(样品编号6)活菌数高约3x108CFU/mL(p<0.05)。
说明碳源为葡萄糖且联合菊粉时，发酵剂Premium 1.0发酵制备酸奶的活菌数具有出乎预料的升高效果。其中以42℃、碳源为葡萄糖且联合菊粉时，发酵剂Premium 1.0发酵制备酸奶的活菌数最高(样品编号8酸奶比样品编号7酸奶的活菌数高约2x108CFU/mL，p<0.05)。
2.3.3粘度
在说明书附图3中，多角度比较了不同发酵条件的酸奶产品粘度。
图3A为不添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品粘度。碳源为蔗糖时，42℃下发酵所得酸奶的粘度显著高于37℃下发酵所得酸奶的粘度(p<0.05)。而碳源为葡萄糖时，42℃下发酵所得酸奶的粘度低于37℃下发酵所得酸奶的粘度(p<0.05)。碳源为低聚果糖时，42℃发酵的酸奶粘度与37℃发酵的酸奶粘度无显著差异。说明碳源为葡萄糖时，升高发酵温度不利于提高酸奶的粘度。
其中图3D为添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品粘度。碳源为葡萄糖或蔗糖时，42℃发酵的酸奶粘度显著均高于37℃发酵的酸奶粘度(p<0.05)；碳源为低聚果糖时，42℃发酵的酸奶粘度与37℃发酵的酸奶粘度无显著差异。说明碳源为葡萄糖联合菊粉时，升高发酵温度仍利于提高酸奶的粘度。
其中图3B和图3C分别比较了37℃或42℃添加与不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品粘度。结果与图3A、图3D相同。添加菊粉且碳源为葡萄糖时酸奶的粘度最高，且显著高于其他碳源(p<0.05)。
其中图3B为37℃添加与不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品粘度。仅碳源为葡萄糖时，联合菊粉发酵可提高酸奶的粘度(样品编号7酸奶比样品编号5酸奶的活菌数高)；其中图3C为42℃添加与不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品粘度。仅碳源为葡萄糖时，联合菊粉发酵可提高酸奶的粘度(样品编号8酸奶比样品编号6酸奶的粘度高，p<0.05)；其中发酵温度42℃、菊粉联合葡萄糖发酵时，发酵剂Premium 1.0发酵所得酸奶的粘度超过3000，高于37℃的发酵产品(样品编号8酸奶比样品编号7酸奶的粘度高，p<0.05)。
说明就产品粘度而言，温度、碳源、菊粉对发酵剂Premium 1.0发酵酸奶的粘度影响极为复杂，尽管升高温度可提高某些酸奶的粘度(如碳源为蔗糖时)；但也会降低某些产品的酸奶粘度(如碳源为葡萄糖时)。而加入菊粉虽然可提高某些酸奶的粘度(如碳源为葡萄糖时)，但却不利于提高另一些酸奶的粘度(如图3C所示，碳源为蔗糖或低聚果糖时，42℃发酵且加入菊粉导致粘度降低显著，p<0.05)。
本部分实验分析发现，碳源为葡萄糖且联合菊粉时，发酵剂Premium 1.0在42℃发酵制备酸奶的粘度最高。
2.3.4持水力
在说明书附图4中，多角度比较了不同发酵条件的酸奶产品持水力。
图4A为不添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品的持水力；图4D为添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品的持水力。42℃下不同碳源发酵的酸奶产品持水力均显著高于37℃(p<0.05)。
图4B为37℃添加或不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品的持水力；添加或不添加菊粉时，不同碳源的酸奶产品的持水力无显著差异。图4C为42℃添加或不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品的持水力；添加或不添加菊粉时，不同碳源的酸奶产品的持水力无显著差异。
本部分实验分析发现，升高发酵温度有利于提高添加不同碳源的酸奶产品的持水力，而菊粉的加入对酸奶产品的持水力无显著影响。
2.3.5后酸化
在说明书附图5中，多角度比较了不同发酵条件的酸奶产品后酸化的酸度，检测了发酵结束后7d～21d的样品酸度值(第0d终止发酵时，样品间酸度值无差异)。
图5A为不添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品的酸度，升高发酵温度导致各种碳源发酵后产品的酸度不同程度提高。但至第21d，葡萄糖作为碳源时，酸奶产品的酸度升高值较小；且42℃发酵时，至第21d，葡萄糖作为碳源的酸奶酸度值低于蔗糖、低聚果糖。
图5D为添加菊粉时，37℃及42℃下添加不同碳源的酸奶产品的酸度，升高发酵温度导致各种碳源发酵后产品的酸度提高。至第21d，低聚果糖作为碳源的酸奶产品的酸度最高，而碳源为葡萄糖与碳源为蔗糖的酸奶产品的酸度无显著差异。42℃发酵时，葡萄糖联合菊粉发酵的产品酸度自14d开始明显降低；而蔗糖或低聚果糖联合菊粉发酵的产品酸度在14d至21d仍继续升高。可见，菊粉的加入利于缓解葡萄糖作为碳源时，不同温度发酵酸奶的后酸化，而对蔗糖、低聚果糖未发现类似的效果。
图5B为37℃添加或不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品的酸度。图5C为42℃添加或不添加菊粉时，添加不同碳源的酸奶产品的酸度。添加菊粉不同程度地升高了各种碳源发酵产品的酸度值。至第21d，添加菊粉且低聚果糖作为碳源的酸奶产品的酸度最高；而添加菊粉，碳源为葡萄糖与碳源为蔗糖的酸奶产品的酸度无显著差异。37℃或42℃发酵时，葡萄糖联合菊粉发酵的产品酸度自14d开始明显降低；而蔗糖或低聚果糖联合菊粉发酵的产品酸度在14d至21d仍继续升高。
本部分实验分析发现，升高发酵温度可不同程度升高酸奶的货架期酸度值，但仍在可接受范围内。添加菊粉时，以37℃和42℃进行发酵的酸奶的后酸化差异性不显著。但葡萄糖联合菊粉发酵的产品酸度自14d开始明显降低，利于抑制过度后酸化，改善酸奶口味；且与蔗糖联合菊粉发酵的产品酸度无显著差异，利于降低生产成本。
综上，本发明利用商业发酵剂Premium 1.0对不同碳源、菊粉、发酵温度等对脱脂乳粉发酵酸奶的工艺条件及产品特性进行了考察。以脱脂乳粉为原料，发酵剂Premium 1.0为发酵用混合菌、葡萄糖为碳源和菊粉为发酵促进剂(其中部分文献也将葡萄糖、菊粉统一称为益生元)，42℃发酵所得酸奶持水性、后酸化酸度等品质符合要求(4℃贮存，21d内检测的样品酸奶最大酸度为128°T时，pH为4.08；而采用该工艺制备的样品酸奶最大酸度低于128°T)。产品粘度高、活菌数较高。且原料成本低、发酵效率高。

Claims (10)

1.一种混菌发酵制备的酸奶，其特征在于，所述酸奶发酵制备所用的发酵剂为嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌；所述酸奶发酵制备所用碳源为葡萄糖；所述酸奶发酵制备所用的发酵促进剂为菊粉；所述酸奶发酵制备的发酵温度为37℃~45℃。
2.根据权利要求1所述的酸奶，其特征在于，所述酸奶发酵制备的发酵温度为42℃。
3.根据权利要求1所述的酸奶，其特征在于，所述酸奶发酵制备所用碳源与发酵促进剂的重量份比为8:1~8:4。
4.根据权利要求3所述的酸奶，其特征在于，所述酸奶发酵制备所用碳源与发酵促进剂的重量份比为8:1~8:2。
5.一种酸奶的混菌发酵制备方法，其特征在于，所述混菌发酵制备方法包括以下步骤：
向液态奶料中加入葡萄糖、菊粉及嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌，37℃~45℃发酵至pH为4.5±0.05，冷却、终止发酵；
所述葡萄糖与菊粉的重量份比为8:1~8:4。
6.根据权利要求5所述的混菌发酵制备方法，其特征在于，所述液态奶料为脱脂乳粉的水溶液；所述水溶液中脱脂乳粉的浓度为5g/100mL~15g/100mL。
7.根据权利要求5或6任一项所述的混菌发酵制备方法，其特征在于，所述发酵温度为42℃。
8.根据权利要求7所述的混菌发酵制备方法，其特征在于，所述液态奶料中混合菌的加入量为10μg/100mL~30μg/100mL。
9.根据权利要求7所述的混菌发酵制备方法，其特征在于，所述液态奶料中葡萄糖的加入量为4g/100mL~16g/100mL，所述葡萄糖与菊粉的重量份比为8:1~8:2。
10.根据权利要求7所述的混菌发酵制备方法，其特征在于，其特征在于，所述嗜热链球菌和德氏乳杆菌保加利亚亚种的混合菌为发酵剂YoFlex Premium 1.0。
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