益生菌在冰淇淋中的存活率研究

益生菌在冰淇淋中的存活率研究

0益生菌益生菌的生產(chǎn)工藝及配方優(yōu)化隨著消費(fèi)者越來越重視食品的安全部門和健康，功能性食品越來越受到重視。目前,益生菌冰淇淋有兩種制法,其中加入發(fā)酵乳制備的冰淇淋要比直接加入發(fā)酵劑制備的冰淇淋益生菌活菌數(shù)高,但兩種樣品的活菌數(shù)的下降幅度是接近的本文通過考察益生菌冰淇淋的各個(gè)生產(chǎn)工藝過程以及配料中各組分對(duì)益生菌存活率的影響,得出其優(yōu)化生產(chǎn)工藝及配方,從而為該類產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。1材料和方法1.1菌株、儀器(1)原輔料。白砂糖,奶粉(全脂),椰子油,刺槐豆膠,瓜爾豆膠,卡拉膠,分子蒸餾單甘脂,以上均為食品級(jí)原輔料。(2)菌種。嗜酸乳桿菌(LactobacillusacidophilusLa14),干酪乳桿菌(LactobacilluscaseiLc11)乳雙歧桿菌(BifidobacteriuminfantisBI07),兩歧雙歧桿菌(BifidobacteriumbifidumBB02)。(3)儀器設(shè)備。WCBMF-50實(shí)驗(yàn)室專用凝凍機(jī),GEANiroSoaviS.P.A均質(zhì)機(jī),METTLERToledo電子天平,實(shí)驗(yàn)室用老化罐,水浴殺菌機(jī),哈東聯(lián)BCN-1360B超凈工作臺(tái),SanyoMLS-3780型全自動(dòng)高壓滅菌器,Thermo705超低溫冰柜。1.2基礎(chǔ)準(zhǔn)備冰淇淋基礎(chǔ)配方如表1和表2所示。1.3方法1.3.1工藝成型→配料→混勻→殺菌→均質(zhì)→老化(添加益生菌)→凝凍、硬化。1.3.2lactabacliussonal,bifidobacteru3000s將計(jì)數(shù)好的的4種供試益生菌LactobacillusacidophilusLa14,LactobacilluscaseiLc11,BifidobacteriuminfantisBI07與BifidobacteriumbifidumBB02按照1×101.3.3益生菌活菌實(shí)驗(yàn)參照丹尼斯克公司內(nèi)部的乳酸菌檢測(cè)方法,將100mL滅菌后的MRS培養(yǎng)基冷卻到55℃,添加用0.22μm過濾除菌的,質(zhì)量濃度為50mg/L的氯潔霉素(ClindamycinHydrochloride(Cleocin))0.2mL,37℃厭氧培養(yǎng)(H膨脹率的測(cè)定益生菌存活率=(益生菌活菌數(shù)/接種量)×100%。2結(jié)果與討論2.1益生菌菌粉比例老化時(shí)間對(duì)益生菌存活率的影響如圖1所示。由圖1可以看出,隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng),4株益生菌的存活率呈下降趨勢(shì),其中BifidobacteriuminfantisBI07與BifidobacteriumbifidumBB02下降的幅度較大。這可能是由于益生菌菌粉加入料液中溶解,失去了保護(hù)劑的保護(hù),由于對(duì)環(huán)境不不適應(yīng),導(dǎo)致其活菌數(shù)大量減少。而且雙歧桿菌是嚴(yán)格的厭氧菌,而老化過程的攪拌會(huì)給料液中帶入一定量空氣,所以其下降幅度比其他兩株菌大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出,添加益生菌宜在老化結(jié)束后添加,這樣可以降低益生菌的死亡率。2.2膨脹率對(duì)益生菌冰淇淋穩(wěn)定性的影響圖2為益生菌在不同膨脹率下的存活率變化情況。由圖2可以看出,4株益生菌的存活率隨著膨脹率的增大而逐漸增大,其中LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14增長(zhǎng)幅度較高。這可能是由于膨脹率較低時(shí),冰淇淋的冰晶較大,這些冰晶會(huì)破壞菌體的細(xì)胞膜,從而使菌體死亡,提高膨脹率可提高益生菌冰淇淋中益生菌的存活率,但如果膨脹率太高會(huì)影響冰淇淋的口感,無(wú)實(shí)物感,產(chǎn)品在貯藏過程中會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品的形狀變化,塌陷。同時(shí)我們也可以發(fā)現(xiàn),隨著膨脹率的增大,兩株雙歧桿菌的存活率變化不大,呈先增大后減少的趨勢(shì),且整體存活率低于LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14。這可能是由于在膨脹率較小時(shí)冰淇淋中的冰晶對(duì)益生菌的破壞作用較大,隨著逐步升高膨脹率,冰淇淋實(shí)體中存在的小氣泡也隨之增多,所以氧氣對(duì)雙歧桿菌的破壞作用也逐漸增強(qiáng),同時(shí)冰晶對(duì)雙歧桿菌的破壞作用減少,所以兩株雙歧桿菌的存活率呈先增長(zhǎng)后降低的趨勢(shì)。2.3發(fā)酵菌種對(duì)冰酒存活率的影響4種益生菌在冰淇淋的生產(chǎn)過程及貯藏過程中,益生菌的存活率如圖3所示。由圖3可以看出,4種益生菌在生產(chǎn)結(jié)束后均出現(xiàn)了下降趨勢(shì),其中以BifidobacteriuminfantisBI07下降幅度最大,存活率僅為21%,這可能是由于BifidobacteriuminfantisBI07是厭氧菌,在冰淇淋的制作過程中,需要往料液中通氣,從而造成其大量死亡,另料液在經(jīng)凝凍機(jī)刮刀的剪切,也會(huì)使其存活率降低。而LactobacilluscaseiLc11在生產(chǎn)結(jié)束后,其存活率達(dá)到了60.7%,這可能是由于干酪乳桿菌是兼性厭氧菌,空氣幾乎不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響,且LactobacilluscaseiLc11的菌體體積較小,刮刀對(duì)其的損傷有限,所以其在生產(chǎn)結(jié)束后存活率較高。在冷藏過程中,存活率下降最快的是BifidobacteriumbifidumBB02,由于其是嚴(yán)格厭氧菌,而冰淇淋中存在許多空氣,所以在長(zhǎng)期的貯藏過程中會(huì)對(duì)其產(chǎn)生破壞作用。而LactobacilluscaseiLc11在長(zhǎng)期的貯藏過程中,其活菌數(shù)下降較小,這可能是由于其菌體較小以及其對(duì)氧氣的耐受性。根據(jù)以上結(jié)果,實(shí)驗(yàn)最終選定具有較好的機(jī)械耐受力與和良好的低溫貯藏穩(wěn)定性的LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14作為后期應(yīng)用的菌種。2.4白砂糖的保護(hù)劑作用白砂糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)益生菌數(shù)量及存活率的影響如圖4所示。如圖4可以看出,LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14在冰淇淋的存活率逐漸升高,這可能是由于白砂糖在冰淇淋的貯藏過程中,不僅是冰淇淋的重要組成部分,又可以作為乳酸菌保護(hù)劑,他是一種能能透過細(xì)胞壁,但不能透過細(xì)胞膜的保護(hù)劑,同時(shí)它也可以維持益生菌貯藏環(huán)境的正常滲透壓。但到了白砂糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)升到15%以后,隨著糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高,益生菌的存活率變化并不大,這可能是由于白砂糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已經(jīng)足量,再增加糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)不會(huì)影響益生菌的存活率2.5益生菌氣的存活率奶粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)益生菌存活率的影響如圖5所示。由圖5可以看出,隨著奶粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,益生菌的存活率在逐漸增大,但是兩株菌存活率的增大幅度并不是很大。很多研究表明,乳粉是一種非常有效的冷凍干燥保護(hù)劑,它對(duì)益生菌菌體有極顯著的保護(hù)作用。因?yàn)槊撝榭沙尸F(xiàn)過冷狀態(tài),即在冰點(diǎn)下的相同溫度下該溶液中的溶質(zhì)(電解質(zhì))濃度較小,蛋白質(zhì)的鹽析變性也較少,且乳清蛋白能在菌體外形成蛋白膜,這一方面可以使菌體表面暴露于外界的區(qū)域進(jìn)一步減少,而且乳粉成分復(fù)雜,乳中的其它成分也可能提高乳酸菌的冷凍存活率2.6益生菌的菌存活率油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)益生菌存活率的影響如圖6所示。由圖6可以看出,隨著油脂含量的不斷增加,兩種益生菌存活率均出現(xiàn)了上升趨勢(shì),但上升幅度并不大,這可能是由于油脂是冰淇淋的重要組成部分,而隨著油脂含量的不斷增加,冰淇淋的總干物質(zhì)也不斷增加,而冰淇淋總干物質(zhì)的增加會(huì)使冰淇淋中冰晶的數(shù)量減少,冰晶的體積也相應(yīng)變小,這會(huì)使這兩種益生菌的細(xì)胞膜破壞也相應(yīng)減少,所以存活率出現(xiàn)了上升趨勢(shì)。2.7穩(wěn)定劑復(fù)合飲料油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)益生菌存活率的影響如圖7所示。由圖7可以看出,隨著穩(wěn)定劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增加,兩種益生菌的存活率也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)。這是由于穩(wěn)定劑是一類能夠分散在液相中大量結(jié)合水分子的物質(zhì),是冰淇淋配方中普遍采用的配料。穩(wěn)定劑具有親水性,能夠形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),防止水分子自由移動(dòng)。使用穩(wěn)定劑的主要目的是穩(wěn)定和改善冰淇淋的物理性質(zhì)和組織狀態(tài),提高冰淇淋的黏度和膨脹率,且阻止或減少溫度波動(dòng)時(shí)冰晶體的重結(jié)晶和乳糖晶體的生長(zhǎng)(或是掩蔽對(duì)晶體生長(zhǎng)的影響),從而使產(chǎn)品均一穩(wěn)定,產(chǎn)品的融化過程延緩。利用顯微技術(shù)觀察加入穩(wěn)定劑的冰淇淋時(shí)發(fā)現(xiàn),在波動(dòng)的溫度下貯存后它比不加穩(wěn)定劑的冰淇淋有更小的冰結(jié)晶體。2.8acidophilusacidophilusla14的存活率不同益菌因子對(duì)益生菌存活率的影響如表3和圖8所示。由圖8可以看出,不同益菌因子都能增加Lacto-bacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14的存活率,其存活率均高于對(duì)照。這是由于異麥芽糖、低聚異麥芽糖、菊粉、利體素、木糖醇這些益菌因子均為大分子多糖類物質(zhì),他們不能透過乳酸菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜,但他們可以它使溶液呈過冷狀態(tài),即可在特定溫度下降低溶質(zhì)濃度,從而起到對(duì)菌體的保護(hù)作用。另外,這些多糖類物質(zhì)應(yīng)具有多個(gè)羥基,在冷凍過程中可取代水分子與菌體細(xì)胞膜磷脂中的磷酸基團(tuán)或與菌體蛋白質(zhì)極性基團(tuán)形成氫鍵,保護(hù)細(xì)胞膜和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的完整性2.9不同菌種的存活率通過以上實(shí)驗(yàn)中可知白砂糖、奶粉、菊粉、Vc可以較好的提高兩種益生菌存活率,所以實(shí)驗(yàn)以上述4種冰淇淋組分作為4個(gè)影響因素,分別設(shè)定3個(gè)濃度梯度,設(shè)計(jì)了L表5中,菌種存活率是指LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14的平均存活率。計(jì)算方法為存活率=(Lc11的存活率+La14的存活率)/2。由表5可以看出,白砂糖對(duì)兩種益生菌存活率的影響較大,極差達(dá)到了0.107,而菊粉對(duì)兩種益生菌的存活率影響相對(duì)較小,極差為0.023。冰淇淋配料中白砂糖、奶粉、菊粉、Vc的較優(yōu)組合為A3ilusla14的存活率⑴通過實(shí)驗(yàn)可知,4株益生菌的存活率隨著隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì),隨著膨脹率的增大而逐漸增大,隨著凍藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低降低,其中LactobacilluscaseiLc11與LactobacillusacidophilusLa14的存活率明顯高于BifidobacteriuminfantisBI07與BifidobacteriumbifidumBB02的存活率,所以,實(shí)驗(yàn)選定LactobacilluscaseiLc11與Lacto