中性乳糖酶Maxilact对酸奶感官品质和发酵过程的影响

中性乳糖酶M ax il act对酸奶

感官品质和发酵过程的影响

徐雅琴1,冯大伟2

(1.帝斯曼(中国)有限公司,上海　210203;2.华东理工大学,上海　200237)

摘　要:比较了用M axilact乳糖酶制成的低乳糖酸奶和普通酸奶感官品质方面的差异,确定M axilact和CY346发酵剂配合使用制成的低乳糖酸奶具有较好的风味和质构特性。本文还测定了在不同的发酵剂添加量、不同的乳糖酶添加量和不同的发酵温度下,该低乳糖酸奶的pH变化曲线和乳糖水解曲线,并对乳糖酶和菌种共同发酵过程中的乳糖水解特性进行了分析和探讨。

关键词:低乳糖酸奶;乳糖酶;发酵剂

The effect of neutra l l acta se-m axil act on the senso ry p r ope rti e s and fe r m enta ti o n p r oce ss of yoghurt

XU Ya2q i n1,FENG Da2we i2

(1.DS M(China)L td.,Shanghai　210203;

2.East China University of Science and Technol ogy,Shanghai　200237)

Abstract:The sens ory p r operties of the l ow lact ose yoghurt made with M axilact and nor mal yoghurt were compared in this paper.The l ow lact ose yoghurt made with CY346culture starter and M axilact has perferred taste and texture.The effect of CY346culture dosage,Maxilact dosage and fer mentati on te mperature on the l ow lact ose yoghurt fer mentati on curve and the lact ose hydr olysis data were deter m ined.The lact ose hydr olysis during si m ultaneously lactase additi on with culture in yoghurt base were als o analyzed and discussed.

Key words:l ow lact ose yoghurt;lactase;cultures

1　引言

乳制品是人类不可替代的营养来源,但很多青少年、成年人和老年人存在着不同程度的乳糖不耐症,不能代谢牛乳中的乳糖,因而无法摄入足够的乳制品,这容易造成营养不良,尤其是钙等微量元素的摄入不足,导致骨质疏松等疾病。据统计,全球乳糖不耐症的发生率达75%,亚洲人达85%以上,中国则高达90%以上。由于酸奶是通过乳酸菌发酵牛乳中的乳糖产酸而形成的一种乳制品,酸奶中的乳糖含量比新鲜牛奶要低20%～30%,因此很多乳糖不耐症状比较轻微的人不能饮用牛奶但是能饮用酸奶。但是对那些乳糖不耐症状严重的人,尤其是老年人,普通酸奶不能满足他们的需求,因此有必要开发出相应的低乳糖乳制品适应他们的需求。目前欧美市场上已经有多种低乳糖产品可供消费者选择,包括低乳糖巴氏奶、低乳糖UHT奶、低乳糖奶粉、低乳糖酸奶、低乳糖冰淇淋等,目前中国市场上也已有营养舒化奶(低乳糖UHT奶),澳特兰高品奶(低乳糖巴氏奶)等产品,但低乳糖酸奶市场还

作者简介:徐雅琴:帝斯曼(中国)有限公司,食品配料部乳品技术专员。

是空白。

大部分低乳糖产品都是利用微生物乳糖酶将牛奶中乳糖预先分解成人类可消化利用的葡萄糖和半乳糖,低乳糖酸奶也不例外。早在上个世纪80年代,国外就出现了一些相关的研究论文,如Takahir o Toba等人的研究表明采用乳糖酶生产的低乳糖酸奶,能够增加酸奶中的低聚糖,促进嗜热链球菌的生长,但由于他所使用乳糖酶纯度不高,也给产品带来了苦味[1]。C1A1W halen等人研究发现普通消费者并不能区分低乳糖酸奶和普通酸奶两者在口味上的微小差异[2]。Mohd Yus op Abu等人的研究也表明,低乳糖酸奶的甜度更高,酸味更柔和,口感更好[3]。Hauser等也发表了关于低热量酸奶的专利,并指出用Maxilact制作的低乳糖酸奶与甜味剂的复合酸奶比单纯使用甜味剂的普通酸奶其口感要好[4]。

采用高纯度的乳糖酶Maxilact生产低乳糖酸奶可以避免异味的生成,但是考虑到乳糖分解后对菌种的生长和代谢方面可能会有一定的影响,因此本文用Maxilact与Delvo-Yog系列直投型发酵剂结合制作成了低乳糖酸奶,并对感官品质与普通酸奶进行了比较,并重点考察了Maxilact与Delvo-Yog结合制备的低乳糖酸奶的一些性质。

2　材料和方法

211　材料

牛奶,市售巴氏杀菌奶;乳糖酶:帝斯曼中性乳糖酶Maxilact LG2000;发酵剂:帝斯曼直投型D levo-Yog系列发酵剂(冻干型MY621,深冷型CY346),其中CY346包含德氏乳杆菌保加利亚亚种和嗜热链球菌,MY621除嗜热链球菌外,还含有益生菌嗜酸乳杆菌。

212　酸奶制作工艺

牛奶→加适量糖→巴氏杀菌(85℃,30m in)→冷却至43℃→加入发酵剂和乳糖酶Maxilact LG2000→于43℃下培养,每隔一定时间取样测定乳糖含量和pH,至发酵结束(pH下降至415～416)→冷却→4℃冷藏后熟。

213　乳糖分析方法

采用Boehringer Mannhei m乳糖/半乳糖试剂盒测定,详细操作见产品说明书[5]。

214　水解率的计算

水解率=(1-水解后酸奶中的乳糖含量/水解前牛乳中的乳糖含量)×100%。

215　酸奶感官评定

参照RHB101-506-2004进行对酸奶进行综合评分,满分为5分。

216　粘度测定

酸奶发酵至终点后破碎搅拌均匀,冷藏过夜后熟,第二天用BROOKF I E LD粘度计测定。

3　结果和讨论

311　低乳糖酸奶(加有乳糖酶)和普通酸奶的感官品质和黏度比较

本文分别将乳糖酶与MY621和CY346两种不同发酵剂结合,制备了两种低乳糖酸奶,并将其与不添加乳糖酶的普通酸奶进行了感官品质的比较,结果见表1。由表1可知,用不同发酵剂MY621和CY346制成低乳糖酸奶都具有普通酸奶正常风味和质地,具有可接受的感官品质。酸奶的质构和风味特征主要取决于发酵剂的特性,乳糖酶的添加对其影响十分微弱,对于同一发酵剂制成的低乳糖酸奶和普通酸奶,只有在由专业人员同时品尝时才能觉察两者之间的微弱差异。值得指出的是,在进行感官评定时,为使低乳糖酸奶和普通酸奶具有适当的酸甜比,低乳糖酸奶的蔗糖添加量为5%,而普通酸奶的蔗糖添加量为615%。低乳糖酸奶中蔗糖添加量较低是因为乳糖水解成葡萄糖和半乳糖后甜度增加,经过大量试验,确认在采用的乳糖酶添加量条件下,乳糖的水解率约为90%,蔗糖的添加量在5%比较合适,如果采用较低的乳糖酶添加量,乳糖的最终水解率较低,则蔗糖的添加量需要相应增加,另外,是在酸奶制作好的第二天进行感官评定的,酸奶基本上没有后酸化现象,所以蔗糖的添加量相对也较低一些。对MY621而言,加入了乳糖酶的低乳糖酸奶在香气和滋味的形成上较普通酸奶有所削弱,而对CY346而言,酸奶本身具有十分诱人的奶油口感,加入乳糖酶后酸奶的风味反而有所增强,同时黏度的提高也较为明显。Varga等人也曾报道,使用常规酸奶发酵剂(嗜热链球菌和

保加利亚乳杆菌)制成的低乳糖酸奶比添加了益生菌的低乳糖酸奶由于含有较高的乙醇含量和较低的乙酸含量,具有更好的感官品质[7]。从感官品评结果看,乳糖分解后对中益生菌的生长和代谢可能有一定的影响,这还有待于进一步的研究。

表1中还可以看到低乳糖酸奶比普通酸奶的黏度略高,用CY346制成的低乳糖酸奶其黏度提高幅度更为明显一些,这可能是由于乳糖的分解能够促进乳酸菌多糖合成,而且,乳糖酶也可能有助于提高酸奶中的低聚糖的含量。Takahir o T o2 ba等人曾报道低乳糖酸奶中的低聚糖含量比普通酸奶提高7～19倍,并指出这种低聚糖可能是由于乳糖酶的转糖苷作用而形成的,乳糖酶添加量过大会导致低聚糖的继续分解,但即使如此,低乳糖酸奶中的低聚糖还是高于普通酸奶。

CY346是帝斯曼新开发的酸奶发酵剂,具有黏度高、后酸低、独特奶油口感等特点,用于低乳糖酸奶制造时,这些特点不会改变,而且口味非常协调,用该发酵剂制作的低乳糖酸奶在储藏期间滴定酸度的变化和普通酸奶相似,在4℃储藏11d,低乳糖酸奶的酸度低于90o T,后酸基本没有增加,但在25℃储藏11d,则酸度增加较快,滴定酸度可达115o T。鉴于CY346发酵剂本身具有的这些特点,它和Maxilact结合制作的低乳糖酸奶在风味和质构上具有一定的优势。

表1　不同发酵剂对低乳糖酸奶风味的影响发酵剂MY621CY346

乳糖酶

(NLU/L)

020*******

感官评分55-55+

黏度(cp)5269589464647913

特征描述酸奶香气滋味丰富,

低乳糖酸奶较普通酸

奶风味稍淡

酸奶质地稠厚,具奶

油感,低乳糖酸奶比

普通酸奶风味稍浓

酸奶蔗糖添加量,正常酸奶615%,低乳糖酸奶(+Maxilact)510%

感官品质鉴定:采用5分制,具有酸奶正常酸奶的风味即评为5分,分值越高质量越好,+/

-分别表示同一分数水平上感官质量的微小差异。

黏度测定条件:10～11℃,S63,12RP M, 30s

312　

乳糖酶的添加对不同发酵剂发酵时间的影响

图1　乳糖酶对不同发酵剂(MY621和CY346)

发酵时间的影响

我们之前发表的文章[6]已经报道了乳糖酶的添加对CY340发酵剂的发酵时间没有明显影响,同样的,由图1可知,乳糖酶的添加对另两种发酵剂MY621和CY346的发酵时间的影响也不明显,大多数人认为,乳糖分解成葡萄糖和半乳糖后,会加速菌种产酸,但是我们并没有观察到这样的现象,这与Takahir o T oba等人[1]的研究报道是一致的。从理论上分析,乳酸菌利用乳糖的过程可以分为两个阶段,第一个阶段是菌种自身分泌少量的乳糖酶,将乳糖分解成葡萄糖和半乳

糖,第二个阶段是菌种利用葡萄糖或者半乳糖进入糖酵解过程产生乳酸或其他代谢产物。在普通酸奶中,由于菌种自身分泌的乳糖酶数量较少,所以分解后的葡萄糖几乎全部被利用,并利用一部分半乳糖,在低乳糖酸奶中,外源乳糖酶的添加加速了乳糖的分解,导致基质中产生大量的可发酵葡萄糖和半乳糖,此时菌种会优先利用葡萄糖,而半乳糖大量剩余。但大部分酸奶菌种在利用这两种糖时对产酸过程和速度并没有显著的影响。目前尚不清楚乳糖的分解是否会有助于乳酸菌菌体数量的增加,He mme 等人曾指出低乳糖酸奶中嗜热链球菌的数量增加,但他将这归因于乳糖酶不纯而导致的蛋白分解产物而并非乳糖的分

解产物葡萄糖[8]

。目前的商业乳糖酶的纯度已经大大提高,基本已不含蛋白酶副活力,因此乳糖分解对菌体生长量的影响还有待于进一步的研究探讨。313　用CY346+M ax il act 制备低乳糖酸奶时不同温度和不同发酵剂添加量、不同乳糖酶添加量对pH 变化和水解过程的影响

图2、3分别是不同温度、不同发酵剂添加量及不同乳糖酶添加量条件下用CY346+Maxilact 制备低乳糖酸奶过程中的发酵曲线(pH 变化曲线)和水解率变化曲线,需要指出的是,

这里的

图2　不同温度、不同发酵剂添加量及不同

乳糖酶添加量下的发酵曲线

图3　不同温度、不同发酵剂添加量及

不同乳糖酶添加量下的水解率

水解率并不完全都是由于乳糖酶的作用,乳酸菌也分解和利用部分乳糖,所以H%实际代表的是酸奶中乳糖降低的百分含量。

Maxilact 是中性乳糖酶,其最适pH 为616左

右,在pH517以下失去大部分活性,最适作用温度37℃左右,40℃以上容易失活,因此建议先测定发酵过程中酸奶pH 达到517之前所需的时间,估计达到目标水解率所需乳糖酶的大致添加量。从上述发酵曲线图2可以看出,pH 达到517之前大概有2～215h,如果目标水解率为90%,根据

Maxilact 水解曲线(参见Maxilact 产品资料),可选择乳糖酶添加量为2000NLU /L -3000NLU /L,从图3可以看出,在较低的接种量2U /1000L 和乳糖酶添加量2000NLU /L 下,于43℃下发酵,2h 内乳糖水解率可达90%,之后由于乳糖酶在低pH 条件下逐渐失活,和反应产物浓度的增加,乳

糖水解增加十分缓慢,至发酵终点时,乳糖水解率可达95%左右。如果接种量增加一倍至4U /1000L,则由于酸度增加较快,导致水解程度略

低,但至发酵终点时,水解率也可达到90%以上。

在实验过程中,我们发现43℃发酵和37℃发酵时,相同时间内前者的水解率较后者高出较多,这与我们的估计不相符合,因为43℃似乎偏

离了乳糖酶的最适作用温度,而且43℃发酵时酸度增加较快,也不利于乳糖酶的作用。笔者认为产生这一现象的原因可能有:(1)乳糖酶的最适作用温度是酶的热稳定性和温度对反应速度的影响的综合体现,是在一定条件下的一个测定值,在不同的条件下其最适作用温度并不相同,如Eugene J1Guy等人的研究曾指出,乳糖酶在相同的基质中反应1h、2h、5h,其最适作用温度并不一致[9];(2)在酸奶发酵中,反应产物葡萄糖被乳酸菌利用,因此,反应受到产物的抑制作用较小,43℃发酵时,乳酸菌利用葡萄糖的速度较快,促进了乳糖酶水解反应的进一步进行。

4　结论和展望

综合上述数据和分析,可以得到以下结论: (1)使用中性乳糖酶Maxilact制作低乳糖酸奶,与用同一种发酵剂制作的普通酸奶相比,酸奶的基本感官品质和基本质构特性不改变,但是对风味可能会有十分微弱的正面或负面影响,如果使用能够恰当的发酵剂如CY346,低乳糖酸奶的风味有所改善,黏度也有所提高,用Maxilact和CY346的组合制作低乳糖酸奶具有一定的优势;

(2)中性乳糖酶Maxilact与发酵剂一起添加,同时水解和发酵,菌种的发酵速度不受影响,对嗜热型酸奶菌种,43℃发酵时,发酵速度和水解速度都比37℃快。同时,还有一些问题有待于进一步的探讨:如乳糖的水解是否会影响乳酸菌(尤其益生菌)的生长,是否会促进乳酸菌胞(内)外多糖的合成等等。

参考文献:

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[3]Mohd Yus op Abu and Azhan Mohamed,Se m inar on Advances in

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[4]Hauser,Judith Cornelia Maria,Zuurendonk,Peter Frederik,

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[5]BoehringerMannhei m乳糖/半乳糖试剂盒测定使用说明书

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1979.Effect de l’additi on de lactase au lait sur le devel oppe2 ment des Lact obacillus et des strep t ocoques ther https://www.wendangku.net/doc/584577449.html,it 59:597.

[9]Eugene J.Guy and ElizabethW.B ingha m.Pr operties of beta-

galct osidase of Sacchar omyces lactis in M ilk and M ilk Pr oducts.J Dairy Sci1978(61),147-151.

2009第九届全国秋季食品添加剂和配料展览会(F IC秋季展)

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