Kefir與釀酒酵母協同發酵乳清的研究

劉鈴，鄭華，林捷，陳倩雯，黃婉玲，林月彩

（華南農業大學食品學院，廣州 510642）

Kefir與釀酒酵母協同發酵乳清的研究

劉鈴，鄭華，林捷，陳倩雯，黃婉玲，林月彩

（華南農業大學食品學院，廣州 510642）

以切達干酪乳清為原料，以發酵液總酸度、殘糖（乳糖）質量分數和pH值為指標，研究了kefir和釀酒酵母接種量，發酵溫度和pH值等因素對乳清發酵的影響。結果表明，接種質量濃度為100 g/L的kefir菌種，發酵12 h后調節發酵液的pH值至6.5，發酵溫度為35℃,，并添加質量濃度為2 g/L的釀酒酵母能加快發酵速度，使發酵液的乳糖質量分數在60 h內降低至0.08%以下，并且使產品具有協調的爽快酸味和kefir傳統風味。

乳清；kefir；發酵；乳糖

0 引言

乳清是工業化生產干酪、干酪素的副產品，營養極為豐富，不僅含有大量乳清蛋白（約占乳蛋白質的18%～20%）[1]，而且含有乳糖、脂肪、有機酸、維生素和礦物鹽等物質[2]，是具有高價值及廣泛應用的食品原料。目前乳清主要被加工成乳清粉或乳清蛋白濃縮粉等[3]，由于處理成本和乳糖含量高等因素，仍有40%左右的乳清尚未利用，國內外很多專家學者都在研究怎樣合理的利用乳清來制作飲料，發酵酒等[4-5]。

乳糖酶缺乏引起的乳糖不耐受癥(Lactose intolerance)和乳糖吸收不良(Lactose malabsorption)影響著全世界70%以上人口(尤其是亞洲和非洲人)對乳制品的攝入[6]。本研究利用kefir和釀酒酵母協同發酵乳清，使乳清中的乳糖質量分數降低，不僅利用了副產物乳清，同時為生產無乳糖型乳清飲料提供了理論和技術指導。

1 實驗

1.1 材料與試劑

切達干酪乳清（由華南農業大學實驗室提供），蛋白質質量濃度7.9 g/L，脂肪質量分數0.743%，乳糖質量分數4.2%～4.7%，水分質量分數93.7%，可溶性固形物質量分數6.9%，灰分0.630%，NaCl質量分數0.047%，kefir，黃酒專用酵母，鮮牛奶。

1.2 方法

1.2.1 菌種的制備

kefir：保存的菌種按質量濃度為50 g/L加到已滅菌冷卻的鮮牛奶中25℃恒溫培養24 h，活化兩次，含菌培養液酸度達到80～100°T，乳酸菌數達到107g-1，酵母菌數達到105g-1以上，收集菌液，即為母發酵劑，用于乳清發酵。

酵母活化：將活性安琪酵母以10倍質量分數為2%糖水于25℃度下活化30 min。

1.2.2 工藝流程

乳清→巴氏殺菌（75℃,15 s）→冷卻→接種→發酵→冷藏

1.2.3 發酵過程pH值對發酵效果的影響

接種質量濃度為100 g/L的kefir，不添加酵母于30℃下發酵，以不調節發酵液pH值為對照，發酵12 h后分別調節發酵液pH值為5.5，6，6.5，7繼續發酵以考察不同pH值對乳清發酵的影響。

1.2.4 kefir接種量對發酵效果的影響

不添加酵母，以不接種kefir為對照，分別接種質量濃度為50，75，100，125和150 g/L的kefir菌種于30℃發酵，并且發酵12 h后調節發酵液pH值至6.5繼續發酵以考察不同kefir接種量對乳清發酵的影響。

1.2.5 溫度對發酵效果的影響

接種質量濃度為100 g/L的kefir菌種，發酵12 h后調節發酵液pH值至6.5，不添加酵母分別于20，25，30，35，35℃不同溫度下培養考察溫度對乳清發酵的影響。

1.2.6 酵母添加量對發酵效果的影響

接種質量濃度為100 g/L的kefir菌種，以不添加酵母為對照，分別添加質量濃度為2，4，6，8，10 g/L于30℃發酵，并且發酵12 h后調節發酵液pH值至6.5繼續發酵以考察添加不同酵母量對發酵的影響。

1.2.7 測定方法

總酸度采用直接滴定法對總酸進行測定，參照《食品分析》[7]；pH采用pHS-3B型精密pH計測定；殘糖質量分數（以乳糖計）測定采用菲林試劑法進行，參照《食品分析》[7]。

1.2.8 數據分析

用SPASS軟件對數據進行差異性分析。

2 結果與討

2.1 pH值對乳清發酵效果的影響

包怡紅等[8]利用乳酸菌制備乳清抗氧化活性肽研究發現，初始pH值是影響乳清水解產物氧自由基清除率的主要因素，其次為發酵溫度。乳酸菌的最適生長pH值為5.5～6.0，酵母菌最適生長pH值為4.5～5.8，低pH值對微生物有抑制作用。圖1～圖3為調節pH對乳清發酵液總酸度、pH值和殘糖的影響。由圖1～圖2可以看出，發酵一開始pH值便急劇下降，酸度快速增加；發酵至24 h時，發酵液pH值下降速度減慢，趨于穩定；發酵液的殘糖質量分數隨發酵時間延長而不斷下降；與不調pH值的對照相比，調節pH值后發酵液的總酸度增加顯著，乳糖質量分數下降顯著（P﹤0.05）。

乳酸菌分解乳糖產生乳酸，表現為乳糖含量逐漸減少，酸度上升和pH值下降。制作干酪時除去了乳中幾乎全部的酪蛋白和部分無機鹽，致使剩余乳清的緩沖性大大降低，因而表現為乳清的pH值下降速度較快，對乳酸菌生長的抑制作用出現較早。Karina[9]和Giuliano[10]等研究發現利用kefir粒發酵乳清和牛奶48 h后，乳糖在乳清中的降解率低于在牛奶中的降解率，這也是由于乳清pH值下降較快，從而抑制乳酸菌的進一步代謝所致。謝繼志等[11]發現kefir發酵液中的酸度會抑制酵母菌的酒精發酵。因此，本實驗在發酵12 h時，通過加堿的方式調節發酵液的pH值，可使微生物處于最適生長pH值范圍內，促進乳糖的分解。

2.2 kefir接種量對乳清發酵的影響

不同kefir接種量對乳清發酵影響的結果如圖3～圖4所示。由圖3～圖4可以看出，發酵至24 h后，不接種kefir的發酵液酸度基本不再上升，pH值和殘糖質量分數也基本趨于穩定，說明制備干酪時殘留的乳酸菌不能繼續生長；kefir接種量越大，酸度上升越快，pH值和殘糖質量分數下降也越快。當kefir接種量大于100 g/L時，乳糖的降解速度明顯增大，發酵液的最終殘糖質量分數明顯降低，且發酵速度不會因為發酵后期菌種總數的下降而減慢。這是因為在發酵后期，乳糖分解為乳酸，除乳酸菌在繼續作用外，乳酸菌在發酵過程中代謝所產生的各種酶類釋放在周圍介質中仍會繼續發生作用，使乳糖的降解速度不會馬上下降，這與萬賢生[12]和樊愛斌[13]等的研究一致。從生產成本考慮，選定kefir的最佳接種量為100 g/L（質量濃度）。

2.3 溫度對乳清發酵的影響

kefir粒菌相構成復雜[14]，主要由乳酸菌、酵母菌及少量的醋酸菌等微生物構成，發酵溫度為35℃時，適合整個菌種體系的發酵，發酵液酸度上升最快，pH值和乳糖質量分數下降也最快，發酵至72 h時，總酸度達到1.82%，發酵液乳糖質量分數為0.35%。包怡紅[7]等利用乳酸菌制備乳清抗氧化活性肽時最佳發酵條件為初始pH值為6.4，發酵溫度為37℃。隨著溫度的升高，發酵速度不斷加快，當溫度超過35℃后，發酵速度反而下降。所以，乳清發酵的最適溫度為35℃（圖5-圖6）。

2.4 酵母添加量對乳清發酵的影響

不同酵母量對乳清發酵影響的結果如圖7～圖8所示。

毛青鐘[15]研究發現酵母與乳酸菌在黃酒發酵中具有協同作用，酵母和乳酸桿菌代謝過程和發酵過程的關鍵物質為丙酮酸，既可以被酵母直接利用快速合成和發酵產酒精，也促進乳酸桿菌生長、發酵產乳酸。而乳酸桿菌發酵產的乳酸是酵母細胞內乳酸乙酯的激活劑。在kefir中除乳酸菌能利用乳糖產乳酸外，還存在乳糖發酵性酵母同時能消耗部分乳糖，但是kefir中酵母菌的質量濃度較少[16]，因而在發酵劑中提高酵母菌的質量濃度，利于進一步加快發酵速度和調節產品風味。由圖7～圖8可知，接種kefir菌種和增加酵母菌進行比較，發酵60 h后，發酵液中乳糖質量分數分別為1.87%和0.08%以下，差異顯著。當酵母添加量質量濃度大于4 g/L時，發酵液的酒味過濃（圖7-圖8）。綜上，乳清的發酵主要依靠乳酸菌，在發酵液中額外添加質量濃度為2 g/L安琪酵母后，可以更大限度地降解乳糖和調節調節產品風味。

3 結論

結果表明，發酵12 h后，調節發酵液的pH值為6.5，接種質量濃度為100 g/L的kefir（乳酸菌種）和質量濃度為2 g/L的釀酒酵母，控制發酵溫度35℃，能有效提高發酵速度，在60 h內降低乳清中的乳糖質量分數為0.08%，酸度為1.732%，pH值為3.71。

利用kefir和釀酒酵母協同發酵乳清生產無糖型乳清飲料是可行的。該乳清飲料具有傳統kefir制品的風味、協調的酸味和淡淡酒香?？诟羞m合東方人的口味要求，同時乳糖幾乎全部降解，適于乳糖不耐癥人群飲用，且制作成本不高，便于工業化生產，具有廣闊的前景。

[1]張俊山,王雪飛,那治國.發酵乳清檸檬飲料的研制[J].乳品加工,2010, (1):36-39.

[2]PARASKEVOPOULOU A,ATHANASIADIS I,BLEKAS G,et al. Influence of Polysaccharide Addition on Stability of a Cheese Whey Kefir-Milk Mixture[J].Food Hydrocolloids,2003,17:615–622.

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[4]謝達忠,江家琴,李克杰,等.乳清釀酒的研究[J].食品與發酵工業,1993, (1):60-63.

[5]趙海智,韓建春,董和亮.乳清多肽發酵飲料的研究[J].食品研究與開發,2004,25(1):47-49.

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[7]張水華.食品分析[M].北京:中國輕工業出版社,2007:82-83,115-117.

[8]包怡紅,李銳達.發酵法制備乳清抗氧化活性肽的研究[J].中國食品學報,2010,10(3):21-26.

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[13]樊愛斌,耿丹.乳清發酵特性研究[J].山西農業科學,2001,29(3):86-89.

[14]楊遠劍.開菲爾微生態的研究進展[J].肉類研究,2008,(5):29-33.

[15]毛青鐘.論黃酒發酵過程酵母和乳酸桿菌協同作用關系[J].山東食品發酵,2006,(1):29-31.

[16]張國亮,冀朵朵,金蘇,等.開菲爾粒菌相構成的研究[J].乳業科學與技術,2009,(3):110-112.

Study on cheese whey synergistic fermentation by Kefir and saccharomyces cerevisiae

LIU Ling,ZHENG Hua,LIN Jie,CHEN Qian-wen,HUANG Wan-ling,LIN Yue-cai
（South China Agriculture Uninversity,Guangzhou,510642，China）

In this study,Cheddar cheese whey as material,fermentation broth total acidity,residual sugar(lactose)content and pH as an indicator,the effect of the amount of kefir and saccharomyces cerevisiae inoculation,fermentation temperature,and the pH on whey fermentation was studied.The results showed that when inoculating 100 g/L kefir,adjusting the fermentation broth pH after 12 h to 6.5,the temperature 35℃,and adding 2 g/L saccharomyces cerevisiae,the fermentation rate could be speeded up,and the lactose content of the fermentation liquid reduced to 0.08%or less within 60 h.Products are coordinated with frank sour and low alcohol flavor.

cheese whey;kefir;fermentation;lactose

TS252.1

A

1001-2230（2012）05-0027-03

2011-11-07

廣東省科技計劃項目（2011B020408001），惠州市產學研結合項目（2010B010003002）。

劉鈴（1987-），女，碩士研究生，研究方向為畜產品加工技術及質量安全。

林捷