CN115895979A - 一种低温益生菌酸奶发酵剂及酸奶制备方法 - Google Patents

一种低温益生菌酸奶发酵剂及酸奶制备方法 Download PDF

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韩景
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Abstract

本发明公开了一种低温益生菌酸奶发酵剂及酸奶制备方法，按活菌数比例计，所述低温益生菌酸奶发酵剂的组成为：10‑20％嗜热链球菌ST81、40‑50％德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42、15‑25％植物乳杆菌N13、10‑20％婴儿双歧杆菌BI45。本发明的益生菌酸奶发酵剂具有良好的发酵特性。发酵时，发酵温度维持在35‑40℃。发酵所得到的酸奶双歧杆菌属活菌比例达25％。该益生菌发酵剂制备的酸奶，具有发酵速度快，发酵产品优等特点。通过益生菌的协同作用发酵的凝固型酸奶凝乳状态好、风味独特、口感细腻。

Description

一种低温益生菌酸奶发酵剂及酸奶制备方法
技术领域
本发明属于乳品发酵技术领域，尤其涉及一种低温益生菌酸奶发酵剂及酸奶制备方法。
背景技术
益生菌酸奶以其稳定的品质、良好的安全性、独特的风味和保健价值逐渐被大众消费者所接受。大量研究表明，益生菌对人体具有多重保健功效，如调节肠道菌群，维持菌群内平衡，促进食物消化，改善便秘，降低胆固醇水平，缓解乳糖不耐，抑制肠道内有害菌增殖和有害物质的产生，抑制机体的衰老等。由此可见，益生菌的生理功能与机体的生命活动融为一体。
一般而言，低温发酵的酸奶其品质要比同等情况下高温发酵的酸奶品质要高，且低温发酵的酸奶在凝固之后风味程度要高。在熟化和冷藏阶段，低温发酵的酸奶要比高温发酵的酸奶酸度更稳定。此外，低温发酵的酸奶脂肪含量要比高温发酵的酸奶要略微高一些。但是过低的温度，其发酵时间也会更长，因此，选择一个合适的温度来作为发酵的控制温度，显得尤为重要。
目前，酸奶的发酵温度以适宜嗜热乳杆菌、保加利亚乳杆菌的温度——42℃为主，而益生菌(多为厌氧型且对温度极为敏感)，这个温度下，一般的益生菌难以通过酸奶的发酵过程实现跨103级数的增殖。为此我们将研究的方向定在了适合于益生菌生长的37℃作为酸奶的发酵温度。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种低温益生菌酸奶发酵剂，以具有良好发酵特性的益生菌组合而成，用来发酵牛奶制作益生菌酸奶，以满足消费者的需求。
本发明的第一个目的是提供一种低温益生菌酸奶发酵剂，按活菌数比例计，所述低温益生菌酸奶发酵剂的组成为：10-20％嗜热链球菌ST81、40-50％德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42、15-25％植物乳杆菌N13、10-20％婴儿双歧杆菌BI45；
其中，所述嗜热链球菌ST81(Streptococcus thermophilus)已于2018年5月11日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15752，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42(Lactobacillus delbrueckiisubsp.bulgaricus)已于2018年5月11日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15751，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述植物乳杆菌N13(Lactobacillus plantarum)已于2020年8月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.20496，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述婴儿双歧杆菌BI45(Bifidobacterium infantis)已于2017年12月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15134，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
进一步地，所述低温益生菌酸奶发酵剂中总活菌数≥6×108cfu/g。
本发明的第二个目的是提供一种益生菌酸奶的制备方法，包括采用上述低温益生菌酸奶发酵剂进行发酵的步骤。
进一步地，发酵温度为35-40℃，最优选为37℃。
进一步地，发酵后的活菌数为1×109cfu/g以上。
进一步地，酸度达到78～79.5°T时停止发酵。
进一步地，所述益生菌酸奶由以下步骤制备得到：
S1、采用生牛乳或复原乳进行复配使原料蛋白含量＞4％；
S2、进行均质和灭菌；
S3、灭菌后采用所述低温益生菌酸奶发酵剂进行发酵，保持发酵温度为35-40℃；
S4、发酵停止后进行冷藏后熟，得到所述益生菌酸奶。
进一步地，所述均质压力为220～250bar，温度为60～65℃。
进一步地，所述冷藏后熟为，控制温度1-5℃静置10-20h。
本发明的第三个目的是提供上述制备方法得到的益生菌酸奶。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种低温益生菌酸奶发酵剂，由嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、婴儿双歧杆菌、植物乳杆菌精细配比而成。本发明制作的益生菌酸奶发酵剂具有良好的发酵特性。发酵时，发酵温度维持在35-40℃。发酵所得到的酸奶双歧杆菌属活菌比例达25％。该益生菌发酵剂制备的酸奶，具有发酵速度快，发酵产品优等特点。通过益生菌的协同作用发酵的凝固型酸奶凝乳状态好、风味独特、口感细腻。
附图说明
图1为发酵温度实验结果；
图2为发酵酸奶pH-滴定酸度-时间变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述实施例中涉及的材料如下：
下述实施例中涉及的菌种均购买自微康益生菌(苏州)股份有限公司；葡萄糖、果糖、蔗糖、木糖醇、低聚半乳糖、低聚果糖均为食品级原料，购买自浙江一诺生物科技有限公司。
下述实施例中涉及的益生菌菌粉制备方法如下：
(1)菌株活化
益生菌按照以下步骤进行活化：
a)菌株接种至液体食品级MRS培养基，37℃培养16～24h，为第一代；
b)取第一代，按10％的添加量加入脱脂奶中，培养16～24h，为第二代；
c)取第二代，按10％的添加量加入脱脂奶中，培养16～24h，为第三代，此称为活化菌种；
(2)菌粉制备
益生菌按照以下顺序进行的步骤来制备：
a)将活化菌种接入37℃发酵罐内进行发酵，厌氧发酵12～16小时；
b)发酵液通过管式离心机进行低温(4℃)固液分离，分离出的湿菌体按照1：3加入保护剂进行乳化，得到乳化液；
c)将乳化液放入真空冷冻干燥机内冻干(常规法)：温度控制在-40～-35℃，通过金属探针检测水分活度至水活度＜0.2行质量控制，得到冻干菌体；
d)将冻干菌体放入粉碎机内进行粉碎，粉碎后过120目筛，最终制得上述益生菌菌粉，其中菌株活菌数≥2×1011cfu/g。
下述实施例中涉及的酸奶发酵方法如下：
酸奶的实验室研发方法，按照以下步骤顺序进行(均在乳品实验室进行)：
1)复原乳复配：按照还原后的复原乳蛋白含量＞4％进行复配；
2)复原乳均质：原料调配后，通过均质机中进行均质，均质压力：220～250bar，均质温度自然；均质后倒入100ml马口铁玻璃瓶中。
3)复原乳灭菌：灭菌温度：90℃；灭菌时间：10分钟；灭菌压力：0.015～0.02MPa；
4)发酵：灭菌后，冷却至室温，在无菌操作台上按1％的添加量，加入发酵剂，震荡摇匀。恒温培养箱温度控制37℃。发酵6h后，置于-4℃冰箱冷藏后熟。
本发明中：
与传统的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌相比双歧杆菌、植物乳杆菌等能够耐受胃酸和胆汁酸，在肠道内的定殖作用较强。通过它们的共代谢产生不同的营养物质和风味，因此将双歧杆菌、植物乳杆菌等与传统的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌共同作为酸奶发酵剂，生产出具有不同营养价值和风味的酸奶。
传统酸奶的风味物质主要是保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌在发酵过程中产生的乳酸以及各种有机芳香化合物，其中包括牛奶中本身具有的芳香化合物和发酵过程中产生的芳香化合物。乳糖、乳蛋白和乳脂肪通过微生物的发酵或酶促反应产生有机酸、酮、醛酯、芳香族化合物、含硫化合物等风味物质。
在控制嗜热链球菌总活菌数与乳杆菌总活菌数的比例的基础上，增加了一部分双歧杆菌，按照一定的比例进行复配发酵，分析复配发酵乳中的挥发性风味化合物,并筛选出风味良好的复配菌株作为发酵剂，测定其发酵及贮藏阶段的发酵特性和挥发性风味化合物。采用快速气相电子鼻分析比较各个组别的发酵乳中的挥发性风味化合物以及感官评价，筛选出一组被广泛接受且发酵稳定性良好的发酵剂配方。
通过多组实验，测定其在发酵乳制作过程中的pH值、滴定酸度。发酵完成时的活菌数、粘度及脱水收缩性。结果显示，其在发酵乳制作及贮藏阶段各指标整体变化显著(P＜0.05)，最终，我们选取了其中一组，pH值始终不低4.5，滴定酸度最高不超过80°T的一组配方，符合消费者对发酵乳酸度的接受水平。同时我们进行了试生产。贮藏期内的活菌数始终保持在800-1000亿cfu/100g。
在发酵及贮藏期间的pH值、滴定酸度与活菌数符合常规酸奶的品质要求,且具有良好的粘度和持水性。
实施例1低温酸奶发酵的菌种筛选
以嗜热链球菌ST81和德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42为基本发酵菌种，发酵温度选择37℃；对照组依次添加短双歧杆菌X608、干酪乳杆菌S09、干酪乳杆菌S30、两歧双歧杆菌BBi32、罗伊氏乳杆菌S528、瑞士乳杆菌LH76、鼠李糖乳杆菌S144、婴儿双歧杆菌BI45、长双歧杆菌亚种X638、植物乳杆菌N13，添加量为100万菌活菌粉/ml。
表1低温酸奶发酵的菌种筛选结果
组别 添加菌种 发酵前cfu/ml 发酵终止cfu/ml
1 短双歧杆菌X608 <![CDATA[0.95*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[3.1*10<sup>8</sup>]]>
2 干酪乳杆菌S09 <![CDATA[1.01*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.49*10<sup>9</sup>]]>
3 干酪乳杆菌S30 <![CDATA[1.00*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.23*10<sup>9</sup>]]>
4 两歧双歧杆菌BBi32 <![CDATA[1.03*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[5.3*10<sup>8</sup>]]>
5 罗伊氏乳杆菌S528 <![CDATA[1.05*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.17*10<sup>9</sup>]]>
6 瑞士乳杆菌LH76 <![CDATA[1.07*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.33*10<sup>9</sup>]]>
7 鼠李糖乳杆菌S144 <![CDATA[1.01*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.71*10<sup>9</sup>]]>
8 婴儿双歧杆菌BI45 <![CDATA[0.99*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[7.1*10<sup>8</sup>]]>
9 长双歧杆菌亚种X638 <![CDATA[0.97*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[4.7*10<sup>8</sup>]]>
10 植物乳杆菌N13 <![CDATA[1.01*10<sup>6</sup>]]> <![CDATA[1.65*10<sup>9</sup>]]>
实施例2低温酸奶发酵剂益生菌中乳杆菌属的比例调节选用恒天然全脂乳粉调配为复原乳，复原乳蛋白含量＞4％，以28份嗜热链球菌ST81和72份德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42作为对照组，实验组依次添加一定比例的瑞士乳杆菌LH76、植物乳杆菌N13替换原有的保加利亚乳杆菌。设置替换梯度依次为10％，20％，30％，40％，50％。通过感官评价，最终我们优选植物乳杆菌N13替换原有的30％德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42。
表2乳杆菌属的比例调节
组别 受欢迎程度
10％瑞士乳杆菌LH76 ++
10％植物乳杆菌N13 ++
20％瑞士乳杆菌LH76 ++
20％植物乳杆菌N13 +++
30％瑞士乳杆菌LH76 +++
30％植物乳杆菌N13 +++++
40％瑞士乳杆菌LH76 +++
40％植物乳杆菌N13 +++
50％瑞士乳杆菌LH76 +
50％植物乳杆菌N13 ++
实施例3低温酸奶发酵剂益生菌中双歧杆菌的比例调节
依据实施例2的组成作为对照组(即加了30％植物乳杆菌N13)，实验组别依次为两歧双歧杆菌BBi32、婴儿双歧杆菌BI45。分别按照嗜热链球菌与乳杆菌属总活菌数的10％，20％，30％加入。最终我们发现添加量在20％-30％之间，双歧杆菌有一个比较明显的增殖过程，其中婴儿双歧杆菌的增殖尤为明显。
表3双歧杆菌的比例调节
组别 双歧杆菌增殖效果
10％两歧双歧杆菌BBi32 +
10％婴儿双歧杆菌BI45 ++
20％两歧双歧杆菌BBi32 ++
20％婴儿双歧杆菌BI45 +++++
30％两歧双歧杆菌BBi32 ++
30％婴儿双歧杆菌BI45 +++
实施例4发酵包的制备及实验发酵
按上述实施例的筛选结果，本实施例的下述实验均以嗜热链球菌ST81、德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42、植物乳杆菌N13、婴儿双歧杆菌BI45为实验菌株，配比为22份：41份：17份：20份。
1.糖发酵特性实验
将上述纯化菌株挑取单菌落进行平板划线，37℃培养48h，分别挑取一接种环菌株接入糖发酵管中，37℃培养48h，观察颜色变化。其结果对发酵剂的配方具有一定的指导作用，通过益生元的加入，可以替换发酵剂中原有的糖，可发酵更低GI的酸奶，且增加的益生元可以促进益生菌代谢出更多的短链脂肪酸，更有利于消费者的健康。具体结果见下表。
表4糖发酵结果
2.发酵温度实验
优选一般发酵乳的发酵温度(42℃)和益生菌的普适性生长温度(37℃)，其发酵凝乳时间稳定在5至6小时，其发酵终点的活菌数见图1。
相关益生菌的检测方法依据：
GB4789.35—2016食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验
GB4789.34—2016食品安全国家标准食品微生物学检验双歧杆菌检验从数据结果来看(图1)，37℃具有明显的发酵优势。
3、发酵滴定酸度测定
单次重复10个及以上的平行样，依次在1h、2h、3h、4h、5h、6h称取5g样品，置于150mL锥形瓶中,用40mL新煮沸冷却到40℃的蒸馏水稀释均匀,滴3滴酚酞指示剂,然后用0.1mol/L的NaOH溶液滴定,至微红,并在30s内红色不消失,所用NaOH溶液的毫升数×20即为该样品的酸度值(°T),每个样品,重复测三次，结果取平均值。
4、发酵pH测定
使用pH计依次在1h、2h、3h、4h、5h、6h测定发酵乳的pH值。结果见下表(图2)。
表5发酵酸奶pH-滴定酸度-时间变化
时间/h 1 2 3 4 5 6
pH 6.52 6.33 5.67 5.11 4.79 4.63
滴定酸度 7.2 16.8 34.8 45.2 63.4 79.3
实施例5一种低温益生菌酸奶的生产方法
本发明的低温益生菌酸奶的生产过程包括原料调配、均质、杀菌、发酵、冷藏后熟五个阶段。
1.原料调配：生牛乳/复原乳投入混料罐中，搅拌，预热至60～65℃；
2.均质：原料调配后，通过管道输入均质机中进行均质，均质压力：220～250bar，均质温度60～65℃；
3.杀菌：灭菌温度：90℃；灭菌时间：5～10分钟；灭菌压力：0.015～0.02MPa；
4.发酵：杀菌后的料液注入发酵罐，温度控制37℃，按照料液比：1000L：10kg，将发酵剂加入发酵罐中，搅拌30～45min；关闭搅拌。测定发酵剂投入之后，实时监测发酵罐中的pH变化，当pH达到4.65左右时，测定体系酸度，保持78～79.5°T，即停止发酵；其中，发酵剂组成见下表。
5.冷藏后熟：发酵停止后，控制发酵罐温度4℃，静置12小时。
经过成熟发酵产线，发酵的酸奶其品质更可靠，其感官评价与实验室研究阶段区别不大，且通过理化参数的控制，保障了发酵的稳定性。
对比例1
将植物乳杆菌N13替换为鼠李糖乳杆菌S144，其余同实施例5。
对比例2
将植物乳杆菌N13替换为干酪乳杆菌S09，其余同实施例5。
对比例3
将婴儿双歧杆菌BI45替换为短双歧杆菌X608，其余同实施例5。
对比例4
将婴儿双歧杆菌BI45替换为长双歧杆菌亚种X638，其余同实施例5。
对比例5
将发酵温度控制在42℃，其余同实施例5。
测试例
将实施例5制备的益生菌酸奶和对比例1-5制备的益生菌酸奶进行酸度测定和pH测定，结果如下。
酸奶 活菌数cfu/g 酸度测定 pH测定
实施例5 9.7亿 78.6 5.32
对比例1 10.2亿 81.8 5.28
对比例2 7.3亿 75.4 5.34
对比例3 5.4亿 72.9 5.37
对比例4 5.3亿 73.1 5.36
对比例5 6.6亿 73.9 5.34
结果显示，对比例2-5活菌数明显减少，对比例1虽活菌数高，但不适合食用，而且酸度高，菌衰亡快。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低温益生菌酸奶发酵剂，其特征在于，按活菌数比例计，所述低温益生菌酸奶发酵剂的组成为：10-20％嗜热链球菌ST81、40-50％德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42、15-25％植物乳杆菌N13、10-20％婴儿双歧杆菌BI45；
其中，所述嗜热链球菌ST81(Streptococcus thermophilus)已于2018年5月11日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15752，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述德氏乳杆菌保加利亚亚种LB42(Lactobacillus bulgaricus)已于2018年5月11日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15751，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述植物乳杆菌N13(Lactobacillus plantarum)已于2020年8月6日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.20496，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号；
所述婴儿双歧杆菌BI45(Bifidobacteriuminfantis)已于2017年12月27日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15134，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
2.根据权利要求1所述的低温益生菌酸奶发酵剂，其特征在于：所述低温益生菌酸奶发酵剂中总活菌数≥6×108cfu/g。
3.一种益生菌酸奶的制备方法，其特征在于：包括采用权利要求1或2所述的低温益生菌酸奶发酵剂进行发酵的步骤。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：发酵温度为35-40℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：发酵后的活菌数为1×109cfu/g以上。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：酸度达到78～79.5°T时停止发酵。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述益生菌酸奶由以下步骤制备得到：
S1、采用生牛乳或复原乳进行复配使原料蛋白含量＞4％；
S2、进行均质和灭菌；
S3、灭菌后采用所述低温益生菌酸奶发酵剂进行发酵，保持发酵温度为35-40℃；
S4、发酵停止后进行冷藏后熟，得到所述益生菌酸奶。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述均质压力为220～250bar，温度为60～65℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述冷藏后熟为，控制温度1-5℃静置10-20h。
10.权利要求3-9任一项所述的制备方法得到的益生菌酸奶。
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