CN101911973B - 一种活性干酪乳杆菌饮品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性干酪乳杆菌饮品及其制备方法，涉及微生物发酵技术领域中的活性益生菌饮品。本饮品的组分是：按质量百分比，发酵乳25～40％，白砂糖8～12％，稳定剂0.3～0.5％，食用香精0.03～0.05％，净化水50～70％。本制备方法是：①基料配制；②基料发酵；③糖液配制、杀菌；④饮料配制。与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：①产品发酵时间明显缩短；②干酪乳杆菌菌数含量明显提高；③产品成本与发酵污染风险降低；④设备投资降低；⑤适合于我国乳品企业在现有设备条件下生产干酪乳杆菌益生菌饮品。

Description

一种活性干酪乳杆菌饮品及其制备方法

技术领域

本发明涉及微生物发酵技术领域中的活性益生菌饮品，尤其涉及一种活性干酪乳杆菌饮品及其制备方法。

背景技术

活性乳酸菌饮品是一种含有活性益生菌的发酵型饮料，其不但可以缓解乳糖不耐症，还含有经充分降解的小分子蛋白和多肽，可以促进乳蛋白的消化和吸收。同时，益生菌的整肠功能使该类产品逐渐受到了消费者的认同和欢迎。

不可忽略的是，活性益生菌饮品中，益生菌的种类和数量会明显影响饮品的益生功能和保健效果。大多乳酸菌，如普通乳酸菌饮料、酸奶所用的嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等经过人体消化道时，不耐胃酸和胆汁，大部分被消化液破坏，其存活率仅有0.01～0.065％[高松柏，发酵乳的最新进展，中国乳品工业，2004，32(8)：46-49]，因而调节肠道菌群平衡、改善肠道微环境等益生功能受到了很大限制。

干酪乳杆菌则能够有效耐受人体消化系统，包括口腔中的酶、低pH值的胃液以及小肠的胆汁酸等，所以干酪乳杆菌进入人体后可以在肠道内大量存活，发挥调节肠内菌群平衡、促进人体消化吸收等作用[辛羚等，3株乳杆菌在模拟消化环境中存活性能的研究，中国乳品工业，2005，33(5)：15-17]。同时，干酪乳杆菌具有降胆固醇、调节血脂、血压，促进细胞分裂，增强人体免疫及预防癌症和抑制肿瘤生长等益生保健功能[张和平等，L.casei Zhang对小鼠T淋巴细胞亚群及血清IgG和肠粘膜SIgA的影响，中国乳品工业，2006，34(10)：4-8]。光明乳业前期也进行了干酪乳杆菌优良菌株的筛选及其益生功能研究，并获得了具有降低血脂、抗高血压作用的干酪乳杆菌专利菌株[干酪乳杆菌Bd-II菌株及其在降低血脂方面的应用，专利号：ZL03128995.9；干酪乳杆菌LC2W菌株及其在抗高血压方面的应用，专利号：ZL03129450.2]。因此，开发合适的干酪乳杆菌发酵乳饮料，对于提高消费者健康水平，改善饮用者健康状况具有积极意义。

目前市场上益生菌饮料的生产主要存在两方面问题：普通乳酸菌饮料由于无法满足到达并定植于肠道的乳酸菌数量及活性，因而其益生功能大打折扣，产品售价、毛利率也较低，100mL市场价格约在0.5～1.0元；以常规发酵工艺生产的干酪乳杆菌益生菌饮料可以满足定植于肠道的乳酸菌数量及活性，益生功能显著，产品售价、毛利率较高，100mL市场价格约在2.0元，但其发酵周期过长(72h左右)，前期发酵产酸较慢，对发酵设备条件要求较苛刻。

国内乳酸菌饮料企业生产设备较简单，发酵条件较粗放，难以满足72h长时间发酵的要求。因此，深入研究干酪乳杆菌的生理生化特性、解除干酪乳杆菌的生长限制因子，开发出一种既能保证产品中活性干酪乳杆菌的数量，又能明显缩短发酵时间，降低发酵风险的生产工艺及产品，对满足消费者需求、干酪乳杆菌益生菌饮品的市场推广将会起到一定的推动作用。

在《一种活性乳酸菌饮料的制备方法》(公开号：CN 1899053A)中，35～38℃下采用干酪乳杆菌干酪亚种单独发酵60～120小时，发酵时间和产品生产周期过长，不利于实际生产；在42～45℃下采用嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌和罗伊氏乳杆菌进行混合发酵，干酪乳杆菌不能占据发酵优势，上述嗜热链球菌等菌种的耐胃酸、胆汁酸和耐盐能力均比干酪乳杆菌弱，终产品的益生功能也会因此而削弱。

在《活性乳酸菌饮料及其制备方法》(公开号：CN 1357269A)中，饮料产品中含有由柠檬酸、酒石酸和食用醋酸按照一定比例组成的混合酸液，产品配制过程中调酸的目的在于弥补发酵乳中酸度的不足，这也势必会影响到发酵基料中干酪乳杆菌的活菌数量和乳蛋白的充分降解，也会最终影响到饮料产品的益生功能和保健功效。

发明内容

本发明的目的是针对干酪乳杆菌在乳中生长缓慢等技术难题，深入研究干酪乳杆菌与嗜热链球菌等的共生作用，外加碳源、氮源、无机盐对干酪乳杆菌的促进作用，提供一种缩短干酪乳杆菌发酵时间、提高干酪乳杆菌含量的活性干酪乳杆菌饮品及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

在发酵乳基质中添加果葡糖浆或葡萄糖、大豆多肽或鱼胶原肽、锰盐等干酪乳杆菌易于分解利用的碳源、氮源以及无机盐等生长促进因子，干酪乳杆菌与嗜热链球菌按1∶1～100∶1的比例进行接种，37℃发酵24～36小时，再经和灭菌糖液混合、均质和冷却等过程制成的干酪乳杆菌益生菌饮品，产品外观、口感、风味和货架期等与72小时发酵制成的干酪乳杆菌益生菌饮品无明显差异，益生菌含量、产品营养价值与益生功能相当或优于72小时发酵产品。

向脱脂乳中加入适量的果葡糖浆或葡萄糖、硫酸锰或葡萄糖酸锰以及活性多肽，对发酵基料进行优化。由于干酪乳杆菌的乳糖酶活性不强、分解利用乳中乳糖能力较差，添加碳源中的葡萄糖更易被干酪乳杆菌吸收利用，成为干酪乳杆菌优先利用的碳源，促进干酪乳杆菌的生长繁殖、加快发酵体系酸度上升、pH值降低速度。加入的锰盐主要以Mn²⁺的形式进入干酪乳杆菌细胞内，发挥维持和增强乳酸脱氢酶、超氧化物歧化酶等催化活性的重要作用，而这些酶是干酪乳杆菌发挥产酸、清除细胞内氧毒性阴离子以及高酸性环境中的细胞活性等功能的重要酶类。实验表明，0.3～1.2ppm锰盐可以显著提高发酵体系酸度和干酪乳杆菌含量，同时产品中Mn元素添加量也在GB 14880规定的食品营养强化剂营养强化范围内。大豆多肽、鱼胶原肽等是一种短肽混合物，主要成份为3～8肽，加入适量的活性多肽类物质，对发酵基料进行优化。由于干酪乳杆菌分解牛乳蛋白能力较差，低分子量的活性多肽能显著促进干酪乳杆菌的生长发育和代谢繁殖，使发酵速度提高、干酪乳杆菌含量增加。

将干酪乳杆菌和嗜热链球菌进行组合搭配发酵，并从产酸速度、发酵结束后活性干酪乳杆菌数量等方面与干酪乳杆菌和保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌等乳酸菌的组合方式进行评价、比较。实验结果表明，干酪乳杆菌与嗜热链球菌以1∶1～100∶1的比例进行混合发酵，优于干酪乳杆菌单独发酵或干酪乳杆菌与其他乳杆菌混合发酵。这种组合方式，充分利用了干酪乳杆菌与嗜热链球菌的共生关系和协同发酵作用，与单独使用干酪乳杆菌进行发酵相比，发酵体系酸度上升速度明显加快，凝乳时间明显缩短。发酵前期，嗜热链球菌生长速度较快，能迅速发酵产酸，同时，其产生的一些代谢产物能促进干酪乳杆菌的生长繁殖，发酵中后期，在高酸度、低pH值基料中，嗜热链球菌的生长繁殖受到强烈抑制，干酪乳杆菌占据发酵主导地位、增殖很快。

具体地说：

一、活性干酪乳杆菌饮品的组分

按质量百分比，

发酵乳            25～40％，

白砂糖            8～12％，

稳定剂            0.3～0.5％，

食用香精          0.03～0.05％，

净化水            50～70％；

所述的发酵乳其基料的组分是：

脱脂乳粉          11～15％，

果葡糖浆          10～15％，或葡萄糖粉5～8％，

生物活性多肽      0.1～1.0％，

锰盐              0.3～1.2ppm，以元素锰计，

发酵剂            0.002～0.005％，

                  含干酪乳杆菌和嗜热链球菌，比例100∶1～1∶1，

净化水            70～80％。

质量百分比验证：

各组分的下限之和小于100％，各组分的上限之和大于100％；

每一组分的下限与其它组分的上限之和大于或等于100％；

每一组分的上限与其它组分的下限之和小于或等于100％。

由此可见，上述组分的重量百分比符合要求。

二、活性干酪乳杆菌饮品的制备方法

活性干酪乳杆菌饮品的制备方法包括以下步骤：

①基料配制

将脱脂奶粉还原或鲜牛乳脱脂，加入果葡糖浆或葡萄糖粉、硫酸锰或葡萄糖酸锰和大豆多肽或鱼胶原肽，充分搅拌混合均匀，96℃左右保温杀菌120min，冷却至37℃左右；

②基料发酵

在基料中加入干酪乳杆菌和嗜热链球菌，总接种量约为0.004％，37℃下发酵24～36小时；

③糖液配制和杀菌

将白砂糖或其它甜味物质和稳定剂溶于净化水中，95℃、5分钟杀菌后，冷却至10℃以下备用；

④饮料配制

将发酵好的酸奶基料与灭菌冷却后糖液混合，加入食用香精，20～30℃、18～20MPa均质后，通过降温板片冷却，灌装和冷藏。

三、活性干酪乳杆菌饮品品质

本活性干酪乳杆菌饮品呈均匀一致的黄褐色，口感清爽、酸甜适口，具有干酪乳杆菌特有的发酵风味，允许有少量的沉淀，无分层现象。

产品的理化、微生物指标为：

项目	指标
		脂肪，g/100mL	≤0.1
蛋白质，g/100mL	1.0～1.5
		酸度，°T	55～80
活性干酪乳杆菌，CFU/mL	2.0×108～5.0×109
		大肠菌群，MPN/100mL	≤3
霉菌，CFU/mL	≤30
		酵母，CFU/mL	≤50
致病菌	不得检出

与现有技术相比，本发明具有以下优点和积极效果：

①产品发酵时间明显缩短

产品到达终点酸度或pH值的时间为24～36小时，而传统的干酪乳杆菌单独发酵达到同样的酸度或pH值需要72小时甚至更长时间。

②干酪乳杆菌菌数含量明显提高

干酪乳杆菌单独发酵时的发酵乳基料其含量约为1.5×10⁹CFU/mL，饮料产品干酪乳杆菌含量在5×10⁸CFU/mL左右；本发酵乳基料干酪乳杆菌含量可达6.0×10⁹CFU/mL，益生菌饮料干酪乳杆菌含量可达2.0×10⁹CFU/mL，具有调理肠胃、增强免疫力等益生功能的干酪乳杆菌含量明显提高。

③产品成本与发酵污染风险降低

本发明由于生产周期缩短，生产成本降低，同时，发酵乳基料前期产酸较快、pH值下降迅速，能较好抑制杂菌污染，产品发酵失败风险大大降低。

④设备投资降低

日本Yakult等公司生产干酪乳杆菌益生菌饮品设备条件要求高，仅发酵杀菌罐、配料罐和均质机等投资就达500万元以上，本发明利用乳品工厂现有配料罐和均质机，仅需对普通酸奶发酵罐和均质机进行小的改造，发酵杀菌罐、配料罐和均质机等投资约为40万元。

⑤适合于我国乳品企业在现有设备条件下生产干酪乳杆菌益生菌饮品。

具体实施方式

本发明范围不受所述具体实施方案限制，所述实施方案只作为阐明本发明各方面的单个例子，本发明范围还包括功能等同的方法和组分。

下述实施例中，原料及其来源于：

1、脱脂奶粉：来源于新西兰恒天然公司。

2、L.casei-01：含单独的干酪乳杆菌菌株，来源于丹麦科·汉森公司。

3、L.casei BD-Ⅱ：含单独的干酪乳杆菌，来源于光明乳业公司筛选的专利菌株，以下简称BD-Ⅱ。

4、嗜热链球菌BODY-3发酵剂：含单独的嗜热链球菌，来源于丹麦科·汉森公司，以下简称S.t BODY-3或BODY-3。

5、CH-1、YFL822、YFL904发酵剂：含嗜热链球菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种，来源于丹麦科·汉森公司。

6、L.acidophilus NCFM发酵剂：含单独的嗜酸乳杆菌菌株，来源于丹麦丹尼斯克公司，以下简称NCFM。

7、Bifidobacterium bifidum Bb02发酵剂：含单独的双歧杆菌菌株，来源于丹麦丹尼斯克公司，以下简称Bb02。

8、嗜热链球菌TA40发酵剂：含单独的嗜热链球菌，来源于丹麦丹尼斯克公司，以下简称S.t TA40或TA40。

9、大豆多肽、胶原蛋白肽：大豆蛋白、鱼鳞胶原蛋白用酶解或微生物发酵法生产，相对分子量在5000以下，主要成分为肽的粉末状物质，来源于武汉天天好生物制品公司，以下简称大豆肽、胶原肽。

10、F42果葡糖浆(食品级)：含果糖42％的果葡糖浆，来源于山东鲁洲生物科技公司，以下简称为F42。

11、葡萄糖粉(食品级)：来源于上海唐皓堂食品科技公司，以下简称为G。

12、葡萄糖酸锰、硫酸锰(食品级)：来源于郑州瑞普生物工程公司。

13、稳定剂大豆多糖：来源于福建味博食品公司。

14、食用香精：来源于上海华宝香精公司的HBS4640型养乐多香精。

实施例1

(1)脱脂奶粉按12.0％进行还原、水合，400g/瓶分装于500mL三角瓶内，96℃水浴杀菌120min后，冷却至37℃下备用。

(2)无菌条件下，按总接种量0.04‰、表1所示比例，分别在各三角瓶中接入不同的菌种，混合均匀，37℃发酵36h后，测定发酵体系酸度和干酪乳杆菌活菌数，结果如表1所示。

表1 不同菌种搭配方式及其对发酵的影响

9	L.casei-01	CH-1	10∶1	15×107	221
						10	L.casei-01	CH-1	50∶1	21×107	214
11	L.casei-01	YFL822	1∶1	49×107	125
						12	L.casei-01	YFL822	10∶1	57×107	134
13	L.casei-01	YFL904	1∶1	31×107	124
						14	L.casei-01	YFL904	10∶1	52×107	127

结果表明，干酪乳杆菌L.casei-01与嗜热链球菌BODY-3、TA40以1∶1～100∶1的比例进行搭配时，具有较好的协同发酵作用，酸度上升较快、L.casei活菌数达到最高。干酪乳杆菌与双歧杆菌混合发酵时，其协同效果没有达到最佳状态，L.casei活菌数较少，酸度较低，与嗜酸乳杆菌混合发酵时，酸度虽然上升较快，但L.casei含量较低，可能是由于嗜酸乳杆菌占据发酵主导地位。而当L.casei-01与CH-1共发酵时，虽然酸度很高，但是L.casei的生长明显受到抑制、产品几乎无干酪乳杆菌发酵特有风味，可能是由于CH-1中L.bulgaricus和S.thermophilus的协同发酵占据了优势地位，从而对L.casei的生长产生抑制作用。L.casei-01与YFL822、YFL904共发酵时则酸度上升较慢、L.casei含量也偏低。

实施例2

(1)脱脂奶粉按12.0％进行还原、水合，400g/瓶分装于500mL三角瓶内，按表2所示向不同三角瓶内加入不同种类和浓度的碳源和金属离子，搅拌均匀、充分溶解，96℃水浴杀菌120min后，冷却至37℃下备用。

表2 不同碳源、无机盐添加量

编号	发酵体系	实验组	发酵体系
				1	CK(12.0％脱脂乳)	4	CK+4％ Glucose
2	CK+10％ F42果葡糖浆	5	CK+2ppm MnSO4
				3	CK+12％ F42果葡糖浆	6	CK+3.5ppm MnSO4

(2)按0.04‰的接种总量，L.casei-01：S.t BODY-3＝10∶1的比例，接入发酵剂，37℃发酵36小时，发酵结束后测定酸度和干酪乳杆菌含量，结果如表3所示。

表3 不同碳源、无机盐添加量对L.casei发酵的影响

编号	发酵体系	酸度(°T)	L.casei含量(CFU/mL)
				1	CK(12.0％脱脂乳)	152	112×107
2	CK+10％ F42果葡糖浆	164	209×107
				3	CK+12％ F42果葡糖浆	163	215×107
4	CK+4％ Glucose	162	187×107
				5	CK+2ppm MnSO4	176	246×107
6	CK+3.5ppm MnSO4	185	297×107

向发酵体系中添加碳源和金属离子，均对L.casei的增殖起到促进作用，果葡糖浆与葡萄糖的增殖效果相当，并以果葡糖浆略优，3ppm左右的MnSO₄可以明显提高发酵乳中L.casei的活菌数和酸度。

实施例3

(1)脱脂奶粉按12.0％进行还原、水合，400g/瓶分装于500mL三角瓶内，按表4所示向不同三角瓶内加入不同种类和浓度的活性多肽，搅拌均匀，96℃水浴杀菌120min后，冷却至37℃下备用。

(2)按照总接种量0.04‰，BD-Ⅱ∶TA40＝50∶1的比例接入发酵剂，37℃发酵36小时后，测定发酵体系酸度和干酪乳杆菌含量，结果如表4所示。

表4 添加不同活性多肽对发酵的影响

编号	发酵体系	L.casei活菌数(CFU/mL)	酸度(°T)
				1	CK(11.5％脱脂乳)	125×107	154
2	CK+1‰大豆多肽	143×107	178
				3	CK+2‰大豆多肽	180×107	190
4	CK+5‰大豆多肽	195×107	193
				5	CK+1‰鱼胶原肽	126×107	164
6	CK+2‰鱼胶原肽	171×107	170
				7	CK+5‰鱼胶原肽	192×107	179

活性多肽对干酪乳杆菌的增殖具有明显促进作用，且以大豆多肽略优，2‰左右的大豆多肽或鱼胶原肽能够促进发酵乳酸度的提升和L.casei活菌数的增加，且对产品风味、组织状态等无影响，适合在发酵基料中添加。

实施例4

(1)脱脂奶粉按12.0％进行还原、水合，1000g/缸分装于1Kg搪瓷缸内，然后按表5所示在不同实验组中添加不同成分，搅拌均匀，96℃水浴杀菌120min后，冷却至37℃下备用。

(2)加入36.4mg的干酪乳杆菌L.casei-01和3.6mg的嗜热链球菌S.tBODY-3，37℃发酵36小时，以12.0％脱脂乳只添加40.0mg干酪乳杆菌L.casei-01发酵72小时为对照，发酵体系、发酵菌种、发酵时间等见表5。

表5 发酵乳体系设置

编号	发酵体系	发酵剂	发酵时间
				1	脱脂乳	L.casei-01	72hrs
2	脱脂乳+F42	L.casei-01、BODY-3(10∶1)	36hrs
				3	脱脂乳+F42+大豆肽+硫酸锰	L.casei-01、BODY-3(10∶1)	36hrs
4	脱脂乳+G+胶原肽+葡萄糖酸锰	L.casei-01、BODY-3(10∶1)	36hrs

脱脂乳浓度：12.0％；果葡糖浆F42添加量10％；葡萄糖粉添加量4％；硫酸锰添加量为3.5ppm；葡萄糖酸锰添加量为4ppm；大豆肽、胶原肽添加量2‰。

(3)发酵结束后，测定酸度和干酪乳杆菌含量，结果如表6所示。

表6 同时添加多种成分对发酵的影响

编号	发酵体系	L.casei含量(CFU/mL)	酸度(°T)
				1	12.0％脱脂乳	145×107	196
2	12.0％脱脂乳+F42	272×107	192
				3	脱脂乳+F42+大豆肽+MnSO4	639×107	243
4	脱脂乳+G+胶原肽+葡萄糖酸锰	451×107	211

结果表明，与不添加任何物质相比，在发酵体系中同时加入适量的果葡糖浆或葡萄糖、大豆肽或胶原肽，以及MnSO₄或葡萄糖酸锰，可以显著提高L.casei和S.thermophilus共发酵时L.casei的活菌数和发酵体系的酸度，而发酵乳的质地、口感和风味并无明显差异。

(4)干酪乳杆菌益生菌饮品的制作及其活菌含量测定：以表5所示四种方式进行配料、接种，以200°T为终点酸度，记录达到发酵终点酸度所用时间。发酵结束后，搅拌破乳，将110g白砂糖和3g可溶性大豆多糖溶于536.5g纯净水中，搅拌溶解后于95℃下水浴杀菌5分钟，冷却后，取350g发酵基料与糖液混合，加入0.5g食用香精、搅拌均匀，20～30℃、18MPa压力下均质，无菌灌装，于2～6℃下冷藏，按照GB4789.35-2010的标准进行检测，结果表明，添加嗜热链球菌、果葡糖浆或葡萄糖、锰盐、多肽的实验组到达发酵终点速度明显快于单独的干酪乳杆菌发酵，益生菌饮料终产品中的L.casei含量也以其含量明显较高，结果见表7。

表7 基料发酵时间及终产品L.casei活菌数

编号	发酵乳基料体系	发酵时间	终产品L.casei含量
				1	12.0％脱脂乳	78小时	53×107CFU/mL
2	脱脂乳+F42	47小时	115×107CFU/mL
				3	脱脂乳+F42+大豆肽+MnSO4	25小时	206×107CFU/mL
4	脱脂乳+G+胶原肽+葡萄糖酸锰	28小时	155×107CFU/mL

Claims (1)

1.一种活性干酪乳杆菌饮品，其特征在于组分是：

按质量百分比，

发酵乳            25～40％，

白砂糖            8～12％，

稳定剂            0.3～0.5％，

食用香精          0.03～0.05％，

净化水            50～70％，

各组分的质量百分比之和为100％；

所述的发酵乳其基料的组分是：

脱脂乳粉    11～15％，

果葡糖浆    10～15％，或葡萄糖粉5～8％，

生物活性多肽0.1～1.0％，

锰盐        0.3～1.2ppm，以元素锰计，

发酵剂      0.004％，

            干酪乳杆菌和嗜热链球菌，比例100∶1～1∶1，

净化水      70～80％，

各组分的质量百分比之和为100％；

活性干酪乳杆菌饮品的制备方法包括以下步骤：

①基料配制

将脱脂乳粉还原，加入果葡糖浆或葡萄糖粉、硫酸锰或葡萄糖酸锰和大豆多肽或鱼胶原肽，充分搅拌混合均匀，96℃保温杀菌120min，冷却至37℃；

②基料发酵

在基料中加入干酪乳杆菌和嗜热链球菌，总接种量为0.004％，37℃下发酵24～36小时；

③糖液配制和杀菌

将白砂糖和稳定剂溶于净化水中，95℃、5分钟杀菌后，冷却至10℃以下备用；

④饮料配制

将发酵好的酸奶基料与灭菌冷却后糖液混合，加入食用香精，20～30℃、18～20MPa均质后，通过降温板片冷却，灌装和冷藏。