酸奶发酵剂中菌株分离重组及其在豆乳中的发酵特性

任海东1,李兴飞1,成吕睿3,鲁绪强2,刘军2,时玉强2,华欲飞1*

1(江南大学 食品学院,江苏 无锡,214122)2(禹王植物蛋白有限公司,山东 德州,251500) 3(上海协和双语高级中学,上海,201103)

摘 要 为研究不同乳酸菌在豆浆中的生长情况,筛选出适合豆浆发酵的菌种组合,从酸奶发酵剂中分离出乳酸菌26株,其中包括嗜热链球菌9株,保加利亚乳杆菌5株,嗜酸乳杆菌3株,副干酪乳杆菌2株,乳双歧杆菌2株,植物乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、瑞氏乳杆菌和长双歧杆菌各1株,从中选出9株乳杆菌和2株双歧杆菌分别和1株嗜热链球菌CG45-1进行混合发酵,分析发酵产品的微生物组成、质构特性以及游离氨基和风味物质含量。结果表明,保加利亚乳杆菌CG90-2具有较强的蛋白水解活性,由它制备的发酵豆乳中的游离氨基含量为0.958 mg/g(以亮氨酸计)。植物乳杆菌CG47-2和鼠李糖乳杆菌CGS-1风味物质产生能力较强,发酵豆乳中2,3-丁二酮含量分别为0.477 22和0.618 99 mg/kg。而发酵乳杆菌CGF-1和副干酪乳杆菌CG3K-2的发酵产品质构特性较好。综合分析,嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌、副干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌的乳酸菌组合适合于发酵豆浆,可应用于开发适合豆浆发酵的发酵剂。

关键词 发酵豆乳;乳酸菌;发酵特性;蛋白水解;质构特性;风味物质

大豆是一种优质的植物蛋白来源,具有很高的蛋白质含量,且氨基酸评分较高,和牛奶蛋白接近。研究显示,在每天的蛋白质摄入中若包含50%的植物性蛋白质将有助于减少食品系统对环境的影响,同时满足全球蛋白质需求,并且这样的饮食结构会更加均衡和健康[1-2],因此豆浆也被视作牛奶的替代品。豆浆经过乳酸菌发酵后,不仅保留了原有的品质,还可以降低异味成分和抗营养因子,产生“令人愉悦”的风味[3-4],同时促进葡萄糖苷元异黄酮转化为苷元异黄酮,提高异黄酮生物效价[5-6],因此发酵豆乳具有很好的开发前景。

现有的直投式发酵剂多是用于发酵牛奶,针对特定植物基酸奶发酵的较少,然而乳酸菌是影响发酵豆乳品质的重要因素,不同乳酸菌的生长和产酸活性、蛋白水解活性以及所产生的质构和风味特性有很大差异[7-11]。研究显示,在常规酸奶发酵剂YC381中加入1株乳双歧杆菌CCDM94后再进行豆浆发酵,最终产品中的各乳酸菌数量、乙醛以及异黄酮的含量均有所提升[12]。而POUDEL等[13]则通过实验确定了在豆乳中进行发酵的最优菌种组合为嗜热链球菌和副干酪乳杆菌。本文从现有的直投式发酵剂中分离出多种乳酸菌,分别研究它们在豆浆体系中进行单菌、混合菌发酵时的发酵特性,以及产品品质,以期进一步认识不同乳酸菌在豆浆中的发酵行为,为开发适合于豆浆发酵的菌种组合提供指导和依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 试验材料

直投式发酵剂A、B、C、D、E、F、G和H,表面有光泽、无霉变、颗粒饱满的精选大豆,蔗糖、葡萄糖、柠檬酸钠、K2HPO4,市售;采用无氧磨浆工艺制备的豆浆。

1.1.2 试剂

MRS固体培养基、MRS液体培养基、M17固体培养基、M17液体培养基,杭州百思生物技术有限公司;冰乙酸、三氯乙酸、β-巯基乙醇、邻苯二甲醛、邻苯二甲酸氢钾、十二烷基硫酸钠、四硼酸钠、甲醇、NaOH、L-亮氨酸,均为分析纯,国药集团化学试剂有限公司;2-甲基-3-庚酮标准物,西格玛-奥德里齐公司。

1.2 仪器与设备

UV-2100紫外可见分光光度计,尤尼科上海有限公司;AB204-N型分析天平、PHS-3TC pH计,梅特勒-托利多仪器有限公司;2.5 L圆底立式厌氧培养袋,百思一基生物耗材店;高速离心机M16,湘仪离心机仪器有限公司;血球计数板,上海市求精生化试剂仪器有限公司;HH-S数显恒温水浴锅,江苏省金坛市医疗器械厂;SCIONSQ-456-GC气质联用仪,美国布鲁克-道尔顿公司;FA25高速剪切乳化机,上海弗鲁克流体机械制造有限公司;TA.XTPlus型质构仪,英国SMS公司;萃取头(DVB/CA/PDMS-50/30 μm),美国Supelco公司;实验室自制磨浆系统。

1.3 实验方法

1.3.1 乳酸菌的筛选

从直投式酸奶发酵剂中分离鉴定的26株乳酸菌中筛选出适合在豆浆体系中发酵的乳酸菌种。首先采用血球计数板进行乳酸菌计数,分别接种3×106 CFU/g,发酵6 h,以发酵终点的pH、酸度为指标,从多种嗜热链球菌中筛选出产酸较快的菌株。再将其他乳杆菌以及双歧杆菌和嗜热链球菌分别进行混合发酵,筛选出合适的乳酸菌。

1.3.2 乳酸菌的复配

经研究发现,嗜热链球菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、副干酪乳杆菌、植物乳杆菌、保加利亚乳杆菌具有较好的发酵性能,其中保加利亚乳杆菌具有较强的蛋白水解活性,植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌具有良好的风味物质形成能力,副干酪乳杆菌和发酵乳杆菌产黏特性较好。故以嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌为基础菌种,同时添加不同的产黏菌和产香菌进行多种菌的混合发酵实验,并且和现有的直投式发酵剂作对比。

1.3.3 发酵豆乳工艺

豆浆→60 ℃预热→调制→杀菌(95 ℃,5 min)→冷却至42 ℃→接种→发酵至终点pH 4.5→冷藏→后熟→待用。

1.3.4 发酵性能测定

1.3.4.1 pH值的测定

用 PHS-3TC型高精密度pH计测定。

1.3.4.2 酸度的测定

根据国家标准GB 5009.239—2016中的第二法pH计法,取10 g样品加入10 g煮沸后冷却的水,再用0.1 mol/L NaOH溶液滴定至pH 8.30,记录消耗的NaOH标准溶液的体积。酸度/°T=消耗的NaOH 溶液体积(mL)×10。

1.3.4.3 游离氨基含量的测定

采用邻苯二甲醛(o-phthalaldehyde, OPA)法[14]。取3 g左右的豆浆样品,定容至10 mL,然后取3 mL,加入5 mL 0.75 mol/L三氯乙酸溶液,混匀后静置10 min,过滤,取滤液200 μL加入4 mL OPA试剂,室温反应2 min后测定340 nm处吸光度。OPA试剂组成为:25 mL 10 mmol/L四硼酸钠溶液,2.5 mL 20%十二烷基硫酸钠,40 mg OPA(用1 mL甲醇溶解)和100 μL β-巯基乙醇。标曲制作采用的是梯度稀释的L-亮氨酸溶液(0~2 mmol/L)。

1.3.4.4 活菌数的测定

参照谭允冰[15]的方法。用9 g/L的NaCl溶液梯度稀释样品,M17琼脂培养基进行球菌活菌数计数,冰醋酸酸化的MRS琼脂培养基(pH 5.4)进行杆菌活菌数计数,数据表示为CFU/g。

1.3.4.5 质构测定

用TA.XT-Plus型质构仪对大豆酸奶进行测定,测定方法采用Yogurt back extrusion,采用圆柱形探头P25;测试前探头下降速度1 mm/s;测试速度0.5 mm/s;测试后探头回程速度0.5 mm/s;应变程度30%。

1.3.4.6 风味成分分析

GC-MS条件:采用DB-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),升温程序:起始温度40 ℃,保持3 min;以6 ℃/min升温至100 ℃;再以10 ℃/min升温至230 ℃,保持7 min;不分流进样。

质谱条件:离子源EI源,离子源温度200 ℃,接口温度250 ℃,电子能量70 eV,扫描范围m/z 33~350,采集方式为Scan。

样品预处理方法:准确称取15 g酸奶,加入少许16 g/L的NaCl溶液,转移至容量瓶,定容至100 mL,并向其中加入20 μL的内标物(2-甲基-3-庚酮),其质量浓度为32 μg/mL,摇匀,然后进行微剪切,再用移液管移取5 mL放置于萃取瓶中,放置在已经设定好温度的60 ℃水浴锅中。将老化的固相微萃取针插入样品瓶,边搅拌边顶空吸附30 min。

1.4 数据分析

酸奶质构特性测试完成后,软件Texture Expert Exceed可自动对数据进行存储分析生成表格进行统计。采用Origin 9.1软件得到乳酸菌在发酵豆浆过程中的pH和酸度随时间的变化趋势图。并用SPSS 17.0对结果的显著性进行分析。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌的筛选

嗜热链球菌是酸奶发酵的常见菌种,其优良的产酸性能使其成为酸奶发酵的常用菌种。从表1可知,分离的9株嗜热链球菌中,CG45-1产酸能力最强,发酵6 h后豆浆的pH、酸度和其他嗜热链球菌相比存在显著差异(P<0.05)。而对于蛋白水解活性而言,由于起始豆浆中L-亮氨酸含量为0.779 mg/g,故对所有的嗜热链球菌而言,在发酵6 h后其蛋白水解度均低于起始值,说明嗜热链球菌在豆浆中生长,其蛋白水解能力要低于其对小肽和氨基酸的消耗能力。

表1 不同嗜热链球菌的发酵性能
Table 1 Fermentation performance of different S.thermophilus strains

菌种pH值酸度游离氨基含量/(mg·g-1)(以L-亮氨酸计)CGX1-14.55b76.62b0.549bCG93-14.69e69.13e0.592aCG94-15.14g54.08g0.527hCG45-14.41a82.52a0.541cCG90-15.17h49.77h0.530gCG41-14.57c76.11c0.539eCG47-14.61d75.92d0.540cdCG3K-14.81f60.68f0.537fCG27-14.55b76.62b0.521i

注:每列数据肩标不同字母表示存在显著差异(P<0.05)

以CG45-1为基础菌种,分别和5株保加利亚乳杆菌、3株嗜酸乳杆菌和2株副干酪乳杆菌进行混合菌发酵,依据pH和酸度变化分别从同一属的乳杆菌中挑选出产酸较快的乳酸菌。从图1和图2可知,保加利亚乳杆菌CG45-2、CG90-2和CG45-1组合发酵时发酵速率增加,达到pH 4.5的时间比嗜热链球菌单菌发酵缩短1 h,而另外3株保加利亚乳杆菌对于嗜热链球菌的发酵速率并无影响。图3和图4表明,3株嗜酸乳杆菌CGSS、CG27-3和CG3K-3中,CG3K-3与CG45-1的组合发酵速率最快,而2株副干酪乳杆菌CG3K-2和CG31与CG45-1组合发酵速率较为一致,较优于CG45-1单菌发酵,同时在终点处的酸度比单菌发酵高出7~10°T。

图1 嗜热链球菌与不同保加利亚乳杆菌组合 发酵时的pH变化
Fig.1 Changes in pH of S.thermophilus and different L.bulgaricus strains during fermentation

图2 嗜热链球菌与不同保加利亚乳杆菌组合 发酵时的酸度变化
Fig.2 Changes in acidity of S.thermophilus and different L.bulgaricus strains during fermentation

图3 嗜热链球菌与不同嗜酸乳杆菌和副干酪乳杆菌 组合发酵时的pH变化
Fig.3 Changes in pH of S.thermophilus and different L.acidophilus and L.paracasei strains during fermentation

图4 嗜热链球菌与不同嗜酸乳杆菌和副干酪乳杆菌 组合发酵时的酸度变化
Fig.4 Changes in acidity of S.thermophilus and different L.acidophilus and L.paracasei strains during fermentation

2.1.1 风味成分

经过初步筛选后,分别选择CG90-2、CG45-2、CG3K-3以及CG3K-2和CG31做进一步的筛选,同时和其他乳杆菌包括鼠李糖乳杆菌CGS、发酵乳杆菌CGF、瑞氏乳杆菌CG3K-4、植物乳杆菌CG47-2、乳双歧杆菌CGR、长双歧杆菌CGC作对比,菌种组合列举在表2中。表3给出了CG45-1和其他乳杆菌分别进行混合菌发酵时,发酵豆乳中的风味物质种类及含量。

表2 菌种组合列表
Table 2 List of strains combination

编号菌种组合编号菌种组合1CG45-1+CG90-27CG45-1+CGC2CG45-1+CG45-28CG45-1+CG47-23CG45-1+CG319CG45-1+CGF4CG45-1+CG3K-210CG45-1+CGR5CG45-1+CGS11CG45-1+CG3K-46CG45-1+CG3K-3

表3 以不同乳酸菌组合制备的发酵豆乳的风味成分 单位:mg/kg

Table 3 Volatile components of fermented soy milk prepared by combinations of different lactic acid bacteria

风味物质保留时间/min菌种组合1234567891011乙酸乙酯3.4810.001 85 --0.000 11 -------2-羟基丙酸乙酯4.321--------0.012 91 --2,3-丁二酮5.0210.248 56 0.261 52 0.415 04 0.309 87 0.618 99 0.204 16 -0.477 22 0.184 44 0.150 98 0.039 21 2,3-戊二酮6.8020.211 94 0.106 36 0.108 84 --0.077 81 -----乙酸丁酯7.1710.001 32 0.001 07 0.001 38 --0.001 21 0.000 47 --0.000 96 -己醛7.2900.171 70 0.160 22 0.250 78 0.015 36 0.011 73 0.226 95 0.017 22 0.069 41 0.026 89 0.025 09 0.016 40 2,3-庚二酮9.012--------0.001 10 --2-庚酮9.637--0.022 14 --------2-己烯醛10.610 - - - - -0.004 70 --0.003 01 --2-戊基呋喃10.8780.004 94 ---0.002 31 0.008 16 0.002 66 0.004 26 0.002 63 0.003 94 0.003 11 戊醇11.6120.005 47 --0.002 220.001 76 0.004 33 0.005 00 0.015 94 -0.004 25 0.002 98 3-羟基-2-丁酮12.3520.019 93 -0.036 45 0.054 25 0.158 70 0.015 30 0.015 30 0.498 08 0.165 35 0.159 00 0.108 90 辛醛12.323-0.004 98 0.004 99 0.003 48 0.002 65 -0.003 54 0.037 76 0.003 69 0.006 13 0.003 10 反式-2-庚烯醛13.1610.005 49 0.006 91 0.010 90 0.005 98 0.007 10 0.007 22 0.010 01 0.006 20 0.013 91 0.017 47 0.008 95 己醇13.9280.087 19 0.097 46 0.155 14 0.064 90 0.045 63 0.102 23 0.080 35 0.326 97 0.081 12 0.087 22 0.074 10 2-壬酮14.538-0.001 81 0.027 76 ---0.002 41 -0.005 41 0.002 80 -壬醛14.6080.015 67 0.015 87 0.010 64 0.018 95 0.021 35 0.011 89 0.027 03 0.157 84 0.031 63 0.034 73 0.033 21 2-辛烯醛15.2910.003 01 0.005 34 0.006 75 0.002 05 0.002 21 0.002 85 0.002 34 0.004 12 0.004 33 0.004 34 0.002 35 1-辛烯-3-醇15.7020.090 61 0.698 03 0.125 43 0.104 65 0.088 73 0.081 04 0.187 75 0.326 18 0.615 53 0.197 13 0.113 60 癸醛16.4680.003 84 0.013 19 -0.004 10 0.002 84 0.003 73 0.004 74 0.032 43 0.004 25 0.007 47 0.004 35 苯甲醛16.8600.005 62 0.007 29 0.007 75 0.002 96 0.004 39 0.006 90 0.001 31 0.009 21 0.008 64 0.006 80 0.002 94 辛醇17.4000.004 00 0.005 29 0.006 09 0.008 28 - 0.003 42 0.012 48 0.022 16 -0.012 40 0.007 96 2,3-丁二醇17.646-- - - - - - -0.022 17 --反式-2-癸烯醛18.5650.001 21 - --- ------2,4-癸二烯醛20.6310.002 05 0.003 36 0.004 21 - -0.001 94 ---0.000 94 -己酸21.091 5-0.002 25 -0.007 50 0.007 83 0.001 33 --0.008 81 -0.006 79

注:-代表未检出

酸奶的风味主要是由体系中的挥发性酸、非挥发性酸、羰基化合物、低级醇等构成,其中以羰基化合物为主[16-18],由表3可以看出,嗜热链球菌和鼠李糖乳杆菌混合发酵时酮类风味物质2,3-丁二酮含量最高,其次是植物乳杆菌和另外2株副干酪乳杆菌,并且与植物乳杆菌混合发酵时3-羟基-2-丁酮含量最高。另外发酵豆乳的风味还受到豆浆本身所存在的一些风味成分的影响,特别是己醛,它是最具有典型豆腥味的风味成分,而且阈值低[19],植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌在发酵终点的己醛含量均很低。因此从挥发性风味成分分析,鼠李糖乳杆菌和植物乳杆菌是较为突出的豆乳发酵乳酸菌。

2.1.2 游离氨基含量

由表4可见,所有的菌种组合中,CG45-1和CG90-2的组合发酵终点游离氨基含量最高,与其他菌种组合之间存在显著差异(P<0.05)。其余的组合在发酵终点时的游离氨基含量均较低,说明了多数乳杆菌对于大豆蛋白的水解利用有限。

表4不同乳酸菌组合制备的发酵豆乳中的游离氨基含量 单位:mg/g(以亮氨酸计)

Table 4 Content of free amino groups in fermented soy milk prepared by combinations of different lactic acid bacteria

菌种组合1234567891011游离氨基含量0.958±0.011a0.398±0.021d0.707±0.015b0.494±0.047c0.461± 0.005cde0.423±0.000cde0.369± 0.004e0.390±0.004de0.465±0.013cd0.412± 0.002cde0.391±0.012de

注:每行数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)

2.1.3 质构特性

不同乳酸菌组合发酵的产品质构参数如表5所示。CGF、CG3K-2在和CG45-1组合发酵豆浆时,产品的质构特性较好。但是与牛奶发酵相比,质构参数值较低,刘文文等[20]研究不同菌种组合发酵时,酸奶硬度值范围是110~141 g。这可能和牛奶中脂肪含量较高有关。解冰心[21]的研究发现,添加3.5%不同植物油时,酸奶的硬度值是187~273 g。

表5不同乳酸菌组合制备的发酵豆乳的质构参数
Table 5 Texture parameters of fermented soy milk prepared by combinations of different lactic acid bacteria

菌种组合硬度/g稠度/(g·s)黏聚性/g黏性指数/(g·s)141.42±2.17e321.81±5.69g-12.43±0.50a-21.69±2.64a239.83±3.83e315.00±7.19g-17.88±4.72a-29.12±6.48a372.69±4.8cd579.78±5.01c-17.03±0.62a-27.93±2.85a481.02±0.89ab618.62±2.94b-16.68±0.89a-24.12±3.79a548.54±3.56e373.39±9.76f-14.75±1.51a-24.03±1.19a644.44±0.54e373.30±2.76f-11.73±1.90a-24.19±5.56a763.33±2.48d535.42±4.13de-14.32±0.54a-26.01±3.70a862.79±4.03d518.99±5.71e-16.03±1.47a-31.28±4.90a993.71±0.19a732.15±9.12a-18.39±0.66a-28.45±2.82a1048.15±0.46e400.80±3.72f-12.54±0.54a-31.11±1.88a1170.72±4.59cd561.33±9.59cd-15.68±3.06a-29.13±3.32a

注:每列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)

2.1.4 乳酸菌活菌数

发酵终点乳酸菌活菌数如图5所示。和不同乳酸菌组合发酵时CG45-1的生长情况不同,在和CG3K-2和CGS组合发酵时生长较好,与其他组合之间存在显著性差异(P<0.05),发酵终点的活菌数均高于2.9×108 CFU/g。而对于乳杆菌及双歧杆菌而言,在发酵终点时的活菌数均低于嗜热链球菌,其中CGS生长较快,活菌数达2.82×108 CFU/g,其次是CG90-2和CG3K-2,与其他乳杆菌活菌数均存在显著性差异(P<0.05)。

图5 不同菌种组合发酵终点时的乳酸菌数
Fig.5 The number of lactic acid bacteria at the end of fermentation by different strain combinations

HATI等[22]的研究发现,嗜热链球菌发酵豆浆6 h后,活菌数约为3×108 CFU/g,而鼠李糖乳杆菌约为2.0×107 CFU/g。

2.2 发酵豆乳品质对比

优选菌种组合12(CG45-1+CG90-2+CGS+CG47-2+CGF+CG3K-2)和8种直投式发酵剂的发酵产品特性比较结果如表6和表7。组合12混合发酵产品的酸度和游离氨基含量显著高于8种直投式发酵(P<0.05)。对于乳酸菌数而言,组合12混合发酵和直投式发酵剂E无显著性差异,均显著高于其他直投式发酵剂。但在硬度方面,组合12混合发酵的产品不如直投式发酵剂B、C、D、E、F和H与A、G无显著性差异(P<0.05),这可能和蛋白水解情况有关,如于茜[23]研究发现大豆蛋白经碱性蛋白酶水解过后,发酵豆乳的稠度系数明显下降。杨媚[24]的实验结果也相似,通过大豆萌发,使得大豆球蛋白逐渐被降解,随着发芽时间的延长,硬度和黏附性均不断下降。从风味成分分析来看,主要风味物质均为2,3-丁二酮,组合12制备的发酵豆乳中其含量比发酵剂B低,而高于其他7种发酵剂,同时异味成分己醛比8种直投式发酵剂制备的发酵豆乳低。

表6 自选菌种混合发酵和直投式发酵剂发酵特性比较
Table 6 Comparison of fermentation characteristics between optimized strains and direct vat set starters

菌种组合pH酸度游离氨基含量/(mg·g-1)乳酸菌数/(CFU·g-1)硬度稠度黏聚性黏性指数124.49±0.03a83.56±1.14a0.738±0.020a(7.87±0.23)×108a67.61±2.63c540.24±11.23d-20.37±0.93a-49.56±4.80a直投式发酵剂A4.54±0.05a69.11±1.95b0.376 ±0.000e(9.50±0.03)×107e70.22±5.16c661.37±13.02b-14.48±0.91c-35.16±1.96b直投式发酵剂B4.55±0.03a68.83±0.82b0.389±0.011 cd(4.85±0.20)×108b123.34±2.78ab581.28±9.03cd-18.43±0.52ab-21.12±0.62bc直投式发酵剂C4.5±0.02a71.05±2.05b0.442±0.000bc(2.13±0.13)×108 d140.64±4.22a678.28±18.30b-18.35±0.62ab-27.20±0.11bc直投式发酵剂D4.51±0.00a69.45±0.43b0.442 ±0.003bc(1.95±0.15)×108 d122.91±8.32ab579.86±7.74cd-20.44±0.93a-29.16±5.25b直投式发酵剂E4.55±0.03a67.12±1.14b0.397±0.010cd(8.56±0.35)×108a134.48±8.35ab777.41±7.09a-20.52±1.56a-23.62±1.87bc直投式发酵剂F4.55±0.02a67.41±0.34b0.456±0.020b(8.78±0.05)×107e133.71±6.25ab802.42±5.83a-15.10±0.75c-14.12±2.43cd直投式发酵剂G4.55±0.00a64.85±0.23b0.422±0.004bcd(3.46±0.18)×108c81.95±1.82c392.80±3.11e-8.71±1.51d-5.86±1.87d直投式发酵剂H4.54±0.03a68.60±0.51b0.460 ±0.006b(2.26±0.01)×108 d108.51±5.46b621.16±32.94bc-16.84±0.35ab-20.23±2.06bc

注:每列数据肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)

表7 优选菌种和直投式发酵剂制备的发酵豆乳中挥发性风味成分 单位:mg/kg

Table 7 Volatile flavor components in fermented soy milk prepared by optimized strains and direct vat set starters

风味物质种类菌种组合12ABCDEFGH乙酸乙酯---0.000 71 --0.002 60 --乙醛0.002 59 0.000 07 -0.000 07 -0.000 72 0.003 89 0.000 10 0.000 21 2,3-丁二酮0.260 84 0.252 64 0.342 99 0.223 68 0.216 93 0.074 25 0.199 11 0.202 03 -2,3-戊二酮-0.010 61 0.016 65 0.007 11 0.007 17 0.010 73 0.007 27 0.007 54 0.000 96 己醛0.003 82 0.012 60 0.008 03 0.008 37 0.010 46 0.017 69 0.016 53 0.015 51 0.017 53 2-庚酮0.022 27-0.001 49 0.001 81 0.002 43 0.002 68 0.002 75 0.003 34 -2-戊基呋喃0.003 66 0.000 99 -0.003 26 0.003 26 0.002 63 0.003 01 0.002 33 0.002 24 戊醇0.016 75 --------3-羟基-2-丁酮0.080 23 0.024 13 0.167 77 0.027 96 0.033 98 0.027 44 0.022 99 0.028 60 0.030 32 辛醛0.002 80 0.005 78 -0.014 77 0.016 23 0.011 65 0.012 21 0.013 51 0.011 06 反式-2-庚烯醛0.012 82 0.005 17 0.003 96 0.003 39 0.004 75 -0.007 45 0.005 92 0.007 85 己醇0.017 52 -0.014 34 0.013 11 0.024 69 0.036 54 0.021 34 -0.048 03 2-壬酮----0.005 62 0.004 45 0.003 45 0.005 62 0.005 54 壬醛0.007 04 0.060 67 0.066 61 0.083 44 0.043 01 0.089 08 0.092 65 0.049 25 0.030 68 2-辛烯醛0.084 13 0.006 09 -0.006 08 0.007 14 0.008 55 0.008 59 0.006 00 0.008 26 1-辛烯-3-醇0.034 65 0.072 50 0.057 59 0.085 65 0.153 02 0.154 39 0.129 66 0.129 10 0.122 97 癸醛0.016 43 0.015 91 0.007 36 0.014 31 0.005 38 0.011 41 0.017 31 0.015 77 0.003 80 苯甲醛0.003 53 0.049 47 0.018 56 0.037 17 0.020 06 0.036 91 0.023 67 -0.018 64 辛醇0.060 48 0.007 15 -0.006 05 -----2,4-癸二烯醛0.011 39 0.001 78 -0.001 65 -0.002 18 0.002 25 0.001 81 0.002 85 己酸0.000 70 0.012 38 0.011 16 0.013 97 0.010 26 0.011 69 0.007 01 0.011 14 0.005 97

注:-表示未检出

3 结论与讨论

为开发适合豆浆体系发酵的乳酸菌种,以pH、酸度、风味成分、质构特性和活菌数为评价指标,从26株直投式发酵剂中分离鉴定的乳酸菌中筛选出6株具有较强发酵性能、食用安全的菌种,包括嗜热链球菌CG45-1、保加利亚乳杆菌CG90-2、副干酪乳杆菌CG3K-2发酵乳杆菌CGF、鼠李糖乳杆菌CGS和植物乳杆菌CG47-2。这些菌分别具有较强的产酸速率、较高的蛋白水解活性、优良的质构特性以及较好的风味物质形成能力,可以利用这些菌种来开发适合豆浆体系发酵的直投式发酵剂。

发酵豆乳中风味成分主要为2,3-丁二酮,乙醛含量很低,需要进一步研究发酵豆乳中的风味物质形成机制,以便更好地调控这2种主要风味物质的含量及比例。同时本文是在固定配方的条件下进行不同乳酸菌在豆浆中的发酵特性研究并挑选合适的乳酸菌,其他不适合在豆浆中生长的乳酸菌可能需要通过发酵配方的研究来改变它们在豆浆中的发酵特性,从而改善产品的发酵性能。

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Isolation and rearrangement of strains in yogurt starters and its fermentation characteristics in soy milk

REN Haidong1,LI Xingfei1,CHENG Lyurui3,LU Xuqiang2,LIU Jun2, SHI Yuqiang2,HUA Yufei1,*

1(School of Food Science, Jiangnan University, Wuxi 214122, China) 2(Yuwang Vegetable Protein Co. Ltd., Dezhou 251500, China) 3(Shanghai United International School,Gubei Secondary Campus, Shanghai 201103, China)

ABSTRACT In order to study the growth of different lactic acid bacteria in soy milk, twenty-six strains of lactic acid bacteria were isolated from yoghurt starter. Nine strains of Lactobacillus, two strains of Bifidobacterium and Streptococcus thermophilus CG45-1 were selected for mixed fermentation. The results showed that L. bulgaricus CG90-2 had strong proteolytic activity, the free amino content was 0.958 mg/g(L-Ceucine). L. plantarum CG47-2 and L. rhamnosus CGS-1 had strong flavor formation capacity, the content of 2,3-butanedione were 0.477 22 and 0.618 99 mg/kg, respectively. While the fermentation products of L. fermentum CGF-1 and L. paracasei CG3K-2 had better texture properties. The mixture of S. thermophilus and L. bulgaricus, L. paracasei, L. fermentum and L. rhamnosus were suitable for fermenting soy milk and could apply in the development of a starter for soybean milk fermentation.

Key words fermented soy milk; lactic acid bacteria; fermentation characteristics; protein hydrolysis; texture characteristics; flavor substances

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.026970

引用格式:任海东,李兴飞,成吕睿,等.酸奶发酵剂中菌株分离重组及其在豆乳中的发酵特性[J].食品与发酵工业,2021,47(21):24-31.REN Haidong,LI Xingfei,CHENG Lyurui,et al.Isolation and rearrangement of strains in yogurt starters and its fermentation characteristics in soy milk[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(21):24-31.

第一作者:硕士研究生(华欲飞教授为通讯作者,E-mail:yfhua@jiangnan.edu.cn)

基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK20180609)

收稿日期:2021-02-07,改回日期:2021-03-24