低溫保藏對(duì)維持益生菌酸奶品質(zhì)作用的研究進(jìn)展

文 / 洪 川 張 昊 郭慧媛 任發(fā)政

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教育部-北京市共建功能乳品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

1 前言

益生菌（probiotics）是指通過攝取適當(dāng)?shù)牧?，?duì)食用者的身體健康能發(fā)揮有效作用的活性微生物[1]。其已被證實(shí)或有初步證據(jù)顯示的生理功能主要包括：改善制品的風(fēng)味，提高制品營養(yǎng)價(jià)值；治療腸道功能紊亂，維持腸道菌群平衡；抗腫瘤和免疫作用；降低膽固醇，維護(hù)心血管健康；控制體重；延緩衰老等[2～3]。

益生菌酸奶作為功能性乳制品的代表，是世界公認(rèn)的兼具營養(yǎng)與健康功效的佳品，近年來不僅一直是國內(nèi)各大乳品企業(yè)重要的主導(dǎo)產(chǎn)品，也持續(xù)受到廣大消費(fèi)者群體的熱捧。數(shù)據(jù)顯示，2007 年我國人均消費(fèi)益生菌酸奶 3.97 kg，比 2006年增加了0.25 kg，同比增長 6.72%[4]。2010年，亞太地區(qū)即飲型益生菌酸奶零售額同比增長4%，勺食型益生菌酸奶增長9%；與此同時(shí)，中國發(fā)酵乳及乳酸菌飲料銷售額已突破300 億元人民幣[5]?？梢姡嫔崮痰氖袌銮熬笆謴V闊。

目前，國內(nèi)外乳品企業(yè)均以0～6 ℃作為益生菌酸奶貨架期儲(chǔ)藏的標(biāo)準(zhǔn)溫度[6]。進(jìn)一步明確低溫貯藏對(duì)維持益生菌酸奶品質(zhì)的作用，對(duì)市場規(guī)范的細(xì)化、消費(fèi)者的購買選擇和商家的成本控制均具有重要的指導(dǎo)意義。

2 益生菌酸奶及其品質(zhì)特征

益生菌酸奶是用鮮奶（或奶粉）和白砂糖為主要原料，加入經(jīng)特殊篩選的益生菌發(fā)酵劑，在適宜溫度（一般為40 ℃左右）下發(fā)酵制成的乳制品[4]，其成品的生產(chǎn)需經(jīng)過均質(zhì)、殺菌、發(fā)酵、后熟及儲(chǔ)藏等制作工藝[6]，其中一個(gè)重要變化是原料乳中的乳糖被分解為葡萄糖和半乳糖，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為乳酸。益生菌酸奶的發(fā)酵是一個(gè)乳成分物質(zhì)不斷被益生菌分解，而易于人體消化吸收，同時(shí)益生菌數(shù)量也因?yàn)槿榘l(fā)酵環(huán)境適合其生長而大量增加，從而提升營養(yǎng)價(jià)值和功能性的過程。

益生菌酸奶作為乳制品中的一種，反映其產(chǎn)品品質(zhì)與質(zhì)量的基本因素包括感官指標(biāo)（色澤、組織狀態(tài)、滋味與氣味等），理化指標(biāo)（蛋白質(zhì)、脂肪、乳固體等物質(zhì)含量、比重、酸度等）和安全性指標(biāo)（原料標(biāo)準(zhǔn)、食品添加劑指標(biāo)、大腸桿菌數(shù)、細(xì)菌總數(shù)、抗生素含量、農(nóng)藥獸藥殘留）等[7]；而根據(jù)益生菌酸奶本身的特殊性，決定其產(chǎn)品檔次、營養(yǎng)價(jià)值、功能價(jià)值和消費(fèi)者嗜好程度的品質(zhì)特征主要體現(xiàn)在益生菌數(shù)量[主要是發(fā)酵劑中的乳酸菌，多以菌落形成單位（CFU）計(jì)]、質(zhì)地、酸度、 粘度和香氣等方面。

3 低溫保藏對(duì)維持益生菌酸奶品質(zhì)的作用

將食品的溫度降低到指定水平的貯藏稱為食品的低溫保藏或冷藏，一般分為冷卻冷藏和凍結(jié)冷藏兩類。低溫保藏的目的是為了使食品的新鮮度或活力得到最大的保持，延長食品的保藏期限[8]。

益生菌酸奶不同于其它普通乳品的最突出特點(diǎn)就是含有大量的活性益生菌，其在保藏過程中的生長、生理代謝行為對(duì)益生菌酸奶的品質(zhì)和消費(fèi)價(jià)值的變化有直接影響，這種變化在很大程度上與保藏溫度緊密相關(guān)。

益生菌酸奶在終止發(fā)酵之后需經(jīng)過冷卻加工，以迅速而有效地抑制益生菌酸奶中乳酸菌的生長，使益生菌酸奶的品質(zhì)特征達(dá)到所設(shè)定的要求（主要是促進(jìn)香味物質(zhì)的產(chǎn)生，改善益生菌酸奶的硬度等），一般在12～14 h內(nèi)完成，這段時(shí)間被稱為益生菌酸奶的后熟期。后熟期的保藏溫度一般控制在2～7 ℃。從后熟階段一直到益生菌酸奶過期，低溫保藏一直扮演著重要的“護(hù)航”角色。

3.1 低溫保藏對(duì)益生菌酸奶中菌相的影響

益生菌酸奶的發(fā)酵劑通常是乳酸菌（應(yīng)用最為廣泛和成熟的菌株是保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌），它們承載著益生菌酸奶最核心的益生作用，如對(duì)人體腸道菌群的調(diào)節(jié)作用。因此，益生菌酸奶中乳酸菌數(shù)量的多少直接影響到其保健功能的強(qiáng)弱。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每毫升酸牛奶中的乳酸菌活菌數(shù)需大于106CFU[6]。孫健等對(duì)普通益生菌酸奶的研究表明，儲(chǔ)藏溫度的差異對(duì)于益生菌酸奶中的乳酸菌活菌總數(shù)存在顯著影響：在4 ℃條件下存放 29 天，酸奶中乳酸菌活菌數(shù)可以一直維持在108CFU/mL以上。而隨著溫度的上升，乳酸菌數(shù)量下降速度急劇增加，室溫下放置7 天活菌數(shù)就低于國家標(biāo)準(zhǔn)，2 周后就檢測不到活菌[6]。白鳳翎綜合檢測了益生菌酸奶貯藏過程中乳酸菌和雜菌的數(shù)量變化后指出，貯藏溫度是影響凝固型益生菌酸奶微生物菌相演變的主要因素，并發(fā)現(xiàn)在0～5 ℃條件下貯藏時(shí)，乳酸菌在30 天內(nèi)數(shù)量可保持較高的水平，第17 天后雜菌增殖才出現(xiàn)明顯增加，在3 周內(nèi)酸奶未變質(zhì)[9]。高微娟等對(duì)酸羊奶的研究表明，嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌數(shù)在低溫環(huán)境中也會(huì)出現(xiàn)下降，在4 ℃以下的溫度中下降速率要慢一些，有3～4 天的保持期[10]。Kim等人對(duì)冷凍益生菌酸奶的研究顯示，-18～-12 ℃冷凍5 個(gè)月后，活乳酸菌數(shù)量仍能保持1/5；-20 ℃保存時(shí)，細(xì)菌數(shù)下降速度很慢，7 周內(nèi)下降10%，且不同的菌種抗凍能力不同，兩歧雙歧桿菌強(qiáng)于嗜酸乳桿菌[11]。這說明進(jìn)一步降低保藏溫度可以更好地延長益生菌酸奶的保質(zhì)期，但會(huì)提高保藏成本，也不符合我國普通銷售商戶的實(shí)際情況。

因此，低溫貯藏對(duì)維持益生菌酸奶中益生菌活菌數(shù)，抑制雜菌繁殖有重要意義。高微娟認(rèn)為，4 ℃左右的保存期限為2 周[10]，但若考慮到發(fā)揮最大保健功能，建議在低溫保存前3 天內(nèi)飲用。

3.2 低溫保藏對(duì)益生菌酸奶后酸化過程和酸度的影響

益生菌酸奶的酸味具有嗜好性，酸度與產(chǎn)品的風(fēng)味和質(zhì)量變化息息相關(guān)，是評(píng)價(jià)消費(fèi)者對(duì)普通益生菌酸奶接受程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。高酸度的產(chǎn)品在我國特別是東北地區(qū)很難被接受[12]。所以，研究保藏條件中對(duì)益生菌酸奶的酸度和pH值的影響是十分必要的。

Seo等人對(duì)4 ℃儲(chǔ)存的益生菌酸奶進(jìn)行了pH值和滴定酸度的持續(xù)測定，發(fā)現(xiàn)貯存20 天內(nèi)滴定酸度上升，pH值由4.21降到了3.94[13]。孫健等研究發(fā)現(xiàn)，益生菌酸奶在4 ℃儲(chǔ)藏29 天，15 ℃儲(chǔ)藏7 天，均可以維持較好的pH值（4.00～4.25）；在15 ℃下儲(chǔ)存14～29 天，益生菌酸奶的pH值迅速下降，酸度過高，口感下降；在25 ℃和37 ℃溫度條件下存放，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的延長，pH值會(huì)迅速下降，7 天內(nèi)降低到3.75左右，已很不適合飲用[6]。上述結(jié)果表明，益生菌酸奶在貯藏過程中酸度會(huì)持續(xù)增加，這稱為益生菌酸奶的后酸化現(xiàn)象[14]。低溫保藏的益生菌酸奶相對(duì)于常溫條件保存的益生菌酸奶，后酸化過程可以得到顯著抑制。

后酸化主要是由于乳酸菌的后發(fā)酵作用引起的。益生菌酸奶中的乳糖經(jīng)乳酸菌體內(nèi)的β-半乳糖苷酶作用分解產(chǎn)生乳酸，提高了益生菌酸奶酸度，影響了益生菌酸奶的口感和質(zhì)量。對(duì)于低溫冷藏抑制后酸化的原因，郭清泉認(rèn)為，β-半乳糖苷酶對(duì)低溫較敏感，5 ℃左右β-半乳糖苷酶的活性較低，只能利用很少的乳糖代謝產(chǎn)生乳酸。但β-半乳糖苷酶的活性損失較少，一旦溫度上升到適宜溫度，其活性又能恢復(fù)[14]。林召豐等的研究顯示，乳酸對(duì)不同乳酸菌發(fā)酵的益生菌酸奶在冷藏過程中的 β-半乳糖苷酶活力抑制程度不同，這使不同乳酸菌發(fā)酵的益生菌酸奶在冷藏過程中的β-半乳糖苷酶活性大小不同，并且下降幅度也存在差異，直接體現(xiàn)在各類酸奶在酸度的變化上[15]。因此，4 ℃低溫保藏有利于保持益生菌酸奶的酸度和良好的風(fēng)味。

3.3 低溫保藏對(duì)益生菌酸奶粘度的影響

益生菌酸奶的感官品質(zhì)明顯區(qū)別于普通牛奶的一點(diǎn)在于粘稠細(xì)膩，近來“老酸奶”的流行也與其粘稠的“質(zhì)感”密切相關(guān)。其機(jī)理是益生菌酸奶在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的乳酸，使牛奶中的酪蛋白在磷酸鈣的作用下聚集成均勻的水合蛋白網(wǎng)絡(luò)，形成狀態(tài)均一的粘稠狀乳。此過程儲(chǔ)藏溫度的影響較為關(guān)鍵[6]，粘度也是衡量酸乳品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[16]。

李靜等發(fā)現(xiàn)，不同溫度下發(fā)酵的益生菌酸奶在冷藏初期粘度都有一個(gè)恢復(fù)上升的過程，而后均會(huì)出現(xiàn)粘度降低的現(xiàn)象[17]。孫健等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示，在4 ℃和15 ℃儲(chǔ)藏條件下存放的益生菌酸奶，在存放4 天時(shí)粘度會(huì)有一個(gè)顯著的升高，后逐漸降低，在15 ℃存放第21 天時(shí)益生菌酸奶已經(jīng)變質(zhì)，而在25 ℃以上條件下存放的益生菌酸奶粘度變化較小，甚至出現(xiàn)粘度下降，并且在1 周內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重變質(zhì)，外觀呈絮狀[6]。

現(xiàn)在的觀點(diǎn)認(rèn)為，低溫儲(chǔ)存環(huán)境可促使益生菌酸奶由于加工過程而分離的凝乳微粒重新凝聚到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，加上變性的乳清蛋白膨潤，而使得保水率上升，粘度得到暫時(shí)提高[6]。而后期由于乳酸菌蛋白酶的繼續(xù)作用，導(dǎo)致蛋白質(zhì)亞膠體分子團(tuán)改變，親合鏈接作用減弱，進(jìn)而引起益生菌酸奶膠體的剛性降低和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)松散，最終導(dǎo)致酸乳粘度降低[11]。低溫環(huán)境可以抑制蛋白酶的催化作用，延緩粘度下降。因此，短期內(nèi)的低溫保藏有助于保持甚至改善益生菌酸奶的粘度口感。

3.4 低溫保藏對(duì)益生菌酸奶其它品質(zhì)特征的影響

傳統(tǒng)的益生菌酸奶制品中，乙醛、雙乙酰及一些揮發(fā)性酸是構(gòu)成香氣的主體部分[17]；雙乙酰被認(rèn)為是構(gòu)成益生菌酸奶典型風(fēng)味的重要化合物[17]。李靜和林召豐等的研究結(jié)果都顯示，冷藏過程中雙乙酰含量變化和益生菌酸奶粘度變化類似，先短暫上升后持續(xù)下降，并且降低貯藏溫度可以抑制雙乙酰的減少，保持益生菌酸奶良好風(fēng)味[17～18]。其原因可能是低溫對(duì)雙乙酰揮發(fā)或相關(guān)酶作用的抑制。

另外，M Renan等發(fā)現(xiàn)攪拌型益生菌酸奶的比重、乳膠強(qiáng)度、乳清析出程度等品質(zhì)特征與攪拌后24 h內(nèi)的貯存溫度直接相關(guān)，4 ℃下的變化程度顯著小于室溫條件[18]。由此可見，低溫保藏對(duì)維持益生菌酸奶其它品質(zhì)特征有明顯作用。

4 總結(jié)

低溫保藏對(duì)益生菌酸奶制品的品質(zhì)保持確實(shí)有著十分重要的作用。綜合上述討論，筆者認(rèn)為，4 ℃保藏1 周之內(nèi)的益生菌酸奶具有最優(yōu)的消費(fèi)價(jià)值，若站在補(bǔ)充活性益生菌的角度考慮越早飲用越好，若想得到最佳的風(fēng)味可以在保存3～4 天后飲用。

[1]張丹鳳，馬君剛，張靜.益生菌乳制品及其發(fā)展趨勢.新疆畜牧業(yè)，2008（5）：16-17.

[2]Gaggia F，Mattarelli P，Biavati B.Probiotics and prebiotics in animal feeding for safe food production.Int J Food Microbiol，2010（141）：S15-S28.

[3]Granato D，Branco G F，Cruz A G，et al.Probiotic dairy products as functional foods.Compr Rev Food Sci F，2010，9（5）：455-470.

[4]陳靜，翁心剛，陳紅麗.低溫發(fā)酵乳制品的冷鏈技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建研究.物流技術(shù)，2010（9）：99-101.

[5]第六屆乳酸菌與健康國際研討會(huì)暨2011年CIFST乳酸菌分會(huì)年會(huì)在杭州召開.食品與發(fā)酵科技，2011（4）：72.

[6]孫健，陳靜，翁心剛.酸奶的儲(chǔ)存溫度對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響.食品工業(yè)科技，2010（12）：140-141.

[7]李勇，董翠芳.酸奶生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)及影響酸奶品質(zhì)的因素.管理科學(xué)，2008（3）：30-34.

[8]隋繼學(xué).制冷與食品保藏技術(shù).北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2005.

[9]白鳳翎.凝固型酸奶在貯藏過程中的微生物菌相演變研究.食品研究與開發(fā)，2005（4）：8-10.

[10]高微娟，張富新，陳偉.貯藏溫度對(duì)酸羊奶品質(zhì)的影響.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2011（1）：18-20.

[11]Kim S H，Lim C H，Lee C，et al.Optimization of growth and storage conditions for lactic acid bacteria in yogurt and frozen yogurt.J Korean Soc Appl Bi，2009，52（1）：76-79.

[12]葉向庫，劉漢勛，賀紅軍.常溫下市售酸奶乳酸菌數(shù)和pH值的變化研究.食品科技，2005（11）：59-61.

[13]Seo M H，Lee S Y，Chang Y H，et al.Physicochemical, microbial, and sensory properties of yogurt supplemented with nanopowdered chitosan during storage.J Dairy Sci，2009，92（12）：5907-5916.

[14]郭清泉，張?zhí)m威，王艷梅.酸奶發(fā)酵機(jī)理及后發(fā)酵控制措施.中國乳品工業(yè)，2001（2）：17-19.

[15]林召豐，王子龍，王志耕.酸奶冷藏過程的酸度變化與發(fā)酵菌2 種酶活性的關(guān)系研究.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（5）：212-213.

[16]李靜，任發(fā)政，李曉鵬，等.低溫發(fā)酵乳品質(zhì)特性研究.中國奶牛，2011（18）：50-54.

[17]林召豐，王子龍，王志耕.酸奶在冷藏過程中酸度、粘度和雙乙酰的變化和關(guān)系研究.包裝與食品機(jī)械，2009（3）：22-24，54.

[18]Renan M，Guyomarc'h F，Arnoult-Delest V，et al.Rheological properties of stirred yoghurt as affected by gel pH on stirring, storage temperature and pH changes after stirring.Int Dairy J，2009，19（3）：142-148.