酸奶在貯存過程中脂肪酸含量的變化

李云龍，甘宗輝，冀德君，王小龍，常玲玲，劉 姍，劉賢慧，楊章平

引言

飲用酸牛奶一直被認為是對人體健康有益。保加利亞人的長壽可能由于其經常食用酸奶［1］。此外，流行病學［2］和動物實驗研究［3］表明，飲用乳酸菌發酵奶生產的產品，可以減少多種腫瘤的發生率。乳酸菌會增加人體腸道的酸性環境，從而改變腸道菌群，減少致突變化合物的生產，而且可以通過附著在細菌的表面將有毒有害物質排泄出體外［4，5］。

在發酵過程中，會形成許多具有生物活性的物質［6］，如一些有機酸（乳酸，丙酮酸，甲酸，乙酸和丙酸），蛋白質水解還會產生一些生物多肽［7］，通過碳水化合物的降解可以產生乙醛，丙酮，羥丁酸和雙乙酰［8］。共軛亞油酸（CLA）的含量還可以通過乳酸菌和其他一些細菌的生物還原作用由亞油酸還原生成［11］。

自20世紀60年代起，細菌就被證明可以合成共軛亞油酸［12］。例如，丙酸桿菌［11］，對一些乳酸菌和酸奶發酵劑［14，15］的研究表明：其在奶制品中具有促進CLA生成的潛力。培養基中底物的濃度水平對CLA的產生是一個關鍵因素，因為高水平的長鏈不飽和脂肪酸（LCFA）被認為可以抑制細胞的生長，并影響整個氫化的步驟［16］。

由于乳制品中脂肪酸含量的變化，會影響產品的風味和營養成分，所以有必要研究酸奶中各種脂肪酸的變化情況，到目前為止，國內外對酸奶中脂肪酸的變化情況研究的還很少，本研究的目的是分析酸奶在制作后和貯存過程中脂肪酸變化情況，為酸奶的制作和貯存提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 原料奶

原料奶采自揚州大學實驗農牧場當天生產的混合奶樣，在4℃條件下保存，防止變質，取一部分原料奶將其分為3個平行樣品，直接檢測其脂肪酸組成，余下的原料奶用于制作酸奶。

1.2 菌種的來源與復壯

制作酸奶所用的發酵劑為揚州大學旅游烹飪學院重點實驗室自己培養并生產的凍干粉發酵劑，該發酵劑由保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按照1∶1的比例制成的混合菌種發酵劑，在制作酸奶之前，先將凍干粉發酵劑接種于脫脂乳中，在培養箱中進行培養，并傳代2～3代，使發酵劑的活力增強。

1.3 酸奶的制作

將15kg鮮牛奶和900g蔗糖混勻，平均分裝3份，然后在65℃水浴鍋中預熱，邊加熱邊攪拌，讓蔗糖充分溶解，用紗布過濾牛奶，除去其中的較大顆粒雜質，使用均質機在15MPa的壓力下對牛奶進行均質，然后在水浴鍋中將牛奶加熱到95℃，并保溫5min，加熱結束后將牛奶放置在冰水中迅速冷卻，當溫度降至45～46℃時，在超凈臺的無菌環境中分別接種體積分數2%、3%和4%的乳酸菌，每一不同接種量的牛奶分裝在15個小的錐形瓶內，放在42℃培養箱中發酵，經過3～4h的發酵，待牛奶完全凝固后取出放入4℃冰箱中過夜，使酸奶后熟。將成熟后的酸奶放在4℃冰箱中繼續保存。在酸奶成熟后和貯存的第2d、第4d、第6d、第8d時分別拿出3個平行樣品檢測其乳酸菌含量和脂肪酸比例。

1.4 酸奶中脂肪酸的檢測

脂肪酸的前處理方法參照國標GB／T21676－2008《乳與乳制品脂肪酸的測定 氣相色譜法》［9］，選用Agilent HP－88專用脂肪酸甲酯毛細管柱，37種脂肪酸甲酯混標樣購自美國Sigma公司，c9，t11 CLA甲酯和t10，c12CLA甲酯購自美國Matreya公司，采用程序升溫的步驟：初始溫度140℃，保持5min，以6℃／min升溫到200℃，保持20min，再以2℃／min升溫到220℃，保持20min。

1.5 酸奶中乳酸菌數的檢測

參照國標GB4789.35－2010《食品微生物學檢驗乳酸菌檢驗》［10］。

1.6 統計分析

脂肪酸組分以保留時間定性，以面積百分比法定量。

Ai%＝×100%Ai表示第i個組分的峰面積，Ai表示所有組分的所有峰面積之和。脂肪酸的數據采用SAS軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同接種量酸奶的乳酸菌數變化

接種量2%、3%和4%的酸奶在貯存期間，乳酸菌含量都呈現下降的趨勢（表1），接種量2%的酸奶在立即測定（發酵成熟后）和貯存的第4d時乳酸菌含量顯著高于第8d含量（P＜0.05）。第2d的含量極顯著高于第8d含量（P＜0.01）。接種量3%的酸奶在立即測定和貯存的第2d、第4d時乳酸菌含量極顯著高于第6d和第8d的含量（P＜0.01）。接種量4%的酸奶在立即測定時的乳酸菌含量顯著高于第2d的含量，并且極顯著高于第4d、第6d和第8d的含量。

表1 不同接種量酸奶貯存期間乳酸菌含量（M±SD）

2.2 不同接種量的酸奶在發酵成熟后脂肪酸的變化

由表2可知酸奶發酵成熟后短鏈脂肪酸（碳原子數≤8）顯著增加了，3%接種量的酸奶短鏈脂肪酸增加的最多，其中C4∶0、C6∶0和C8∶0的含量在3%接種量的酸奶中顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）高于原料奶和其他接種量的酸奶。對于可引發人類高膽固醇水平，心血管疾病、肥胖和腫瘤等疾病的中鏈脂肪酸酸奶（8＜碳原子數＜16）的含量均較原料奶有所降低，3%接種量的酸奶降低的最多，其中C14∶0、C14∶1、C16∶0和C16∶1的含量均顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）低于原料奶和其他接種量的酸奶。經乳酸菌發酵后，長鏈不飽和脂肪酸（碳原子數≥16）C18∶3、C20∶4和C22∶6的含量在3種不同接種量的酸奶和原料奶之間存在顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）的差異。CLA中c9t11CLA的含量在酸奶中均顯著高于原料奶（P＜0.05），t10c12CLA的含量無顯著變化?？傮w來看，3%接種量的酸奶在單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的總量上均顯著（P＜0.05）和極顯著（P＜0.01）高于原料奶，而2%接種量的酸奶和4%接種量的酸奶在多不飽和脂肪酸的總量顯著（P＜0.05）高于原料奶。

表2 不同接種量酸奶發酵成熟后脂肪酸含量變化（M±SD）

2.3 不同接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸的變化

由表3、表4和表5可知，2%、3%和4%接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸稍有變化，但都沒有達到顯著的水平，短鏈脂肪酸呈進一步增加的趨勢，長鏈脂肪酸特別是長鏈不飽和脂肪酸則呈現下降，而中鏈脂肪酸變化不明顯。

3 討論

3.1 酸奶制作后脂肪酸的變化

本實驗的研究結果發現2%、3%和4%接種量的酸奶短鏈脂肪酸（SCFA）含量均有明顯的增加。而中鏈脂肪酸C14∶0、C14∶1、C16∶0和C16∶1在酸奶中的含量均比原料奶低，主要的原因是乳酸菌的脂肪酶的水解作用造成的，乳酸菌的脂肪酶具有能水解甘油一酯，甘油二酯和甘油三酯的酶活性［17］。脂肪酶的活性取決于乳酸菌的種類，并且對溫度和鈣、鎂離子的敏感。牛奶中脂肪的降解和乳酸菌脂肪酶的活性緊密相關，也和牛奶中脂肪酸的含量，脂肪酸與酶的接觸程度有關。與脂肪酸分解相關的另一個很重要的原因是牛奶發酵前的預處理，因為所有的技術處理包括冷卻、均質和攪拌，都會對牛奶脂肪球膜造成破壞而導致牛奶脂肪酸的分解［18］。這些短鏈脂肪酸都結合在三?；视偷腟N－3的位置，而這些位置很容易受到乳酸菌脂肪酶的分解作用。乳酸菌的脂肪酶對短鏈脂肪酸還表現出底物特異性，進一步促進了短鏈脂肪酸的生成［19］。Tamime和 Robinson［20］報告，牛奶接種混合菌種發酵劑比單一菌種發酵劑產生更多的短鏈脂肪酸。推測可能的原因是菌種之間的相互刺激和協同的作用。本實驗所采用的是保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的混合菌種發酵劑，所產生的大量短鏈脂肪酸與Tamime等的報道相一致。

表3 接種量2%的酸奶貯存期間脂肪酸變化（M±SD）

長鏈不飽和脂肪酸C18∶3、C20∶4、C22∶6和c9t11CLA在3種不同接種量的酸奶發酵成熟后立即測定時的含量均顯著高于原料奶中的含量（P＜0.05），Rao等［21］報道，牛奶經過嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌發酵后，長鏈脂肪酸有所增加，可能的原因是乳酸菌自身生長合成并分泌到牛奶中的長鏈不飽和脂肪酸，因為牛奶中這些長鏈不飽和脂肪酸含量本身不多，細菌所產生的量足以引起顯著的變化。

本研究發現，酸奶在發酵成熟后CLA中c9t11CLA的含量顯著高于原料奶（P＜0.05），t10c12CLA的含量無顯著變化，這與Floernce等［22］的研究結果一致。細菌的菌株能夠產生共軛亞油酸這一事實早在20世紀60年代就已經被發現［12］。例如，丙酸桿菌和一些乳酸菌都可以用來生產富含CLA乳制品的有機體［13，15］。Oliveira［23］在其研究中發現，添加 了益生菌的發酵牛奶可以增加CLA的含量，進一步證實了一些細菌可以自行產生CLA的能力。

Lin等［24］在牛奶中分別接種嗜酸乳桿菌和雙歧桿菌兩種不同的益生菌，結果牛奶中CLA含量有所差異，表明不同的細菌生產CLA的能力有所不同。本實驗中發現一個特別的現象，3%接種量的酸奶在脂肪酸的變化上最為明顯，短鏈脂肪酸的增加和部分中鏈脂肪酸的減少，以及長鏈不飽和脂肪酸的增加在不同接種量的酸奶中是最多的，4%接種量的酸奶脂肪酸的變化介于2%和3%接種量酸奶之間，提示3%接種量的酸奶在生產實際中最為有效，對人體的健康也最為有利。4%接種量的酸奶沒有像預期中的一樣，比3%接種量的酸奶脂肪酸變化明顯，可能的原因是乳酸菌相互競爭有限的資源，反而起到相互抑制的作用，在表1中可以看出，4%接種量的酸奶中乳酸菌數并沒有得到顯著的增加。

表4 接種量3%的酸奶貯存期間脂肪酸變化規律（M±SD）

3.2 酸奶在貯存期間的脂肪酸變化

本實驗的研究發現，2%、3%和4%的酸奶在貯存期間脂肪酸均沒有顯著性變化，短鏈脂肪酸在貯存期間含量進一步增加，長鏈脂肪酸呈下降的趨勢，而中鏈脂肪酸變化無規律。Regula［17］等在研究了四種發酵乳飲料（酸奶、活性乳、酸牛奶、開菲爾）時得出了與本研究同樣的結論。Guler［25］等用山羊奶和綿羊奶為原料制作酸奶，并在貯存的第1d，第7 d，第14d和第21d檢測發酵乳中脂肪酸的變化情況，結果表明短鏈脂肪酸在貯藏期間增加、中鏈脂肪酸和長鏈脂肪酸在貯藏期間減少，均達到顯著水平，Guler推測可能的原因是雙歧桿菌自身的代謝造成的結果，本研究在3種脂肪酸的含量上沒有發現顯著性變化，與Guler的研究存在差異，可能的原因是原料乳的差異和發酵劑菌種的差異造成的。

表5 接種量4%的酸奶貯存期間脂肪酸變化規律（M±SD）

4 結論

本實驗對2%、3%和4%的不同接種量的酸奶發酵成熟后和貯存期間的脂肪酸組分進行研究，結果表明：3%接種量的酸奶變化最為明顯，3種不同接種量的酸奶在貯存期間脂肪酸變化不顯著。

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