不同益生菌在嬰幼兒奶粉中的穩定性研究

羅 君， 曹文海， 鄧 銀， 李小英

（ 湖南展輝食品有限公司， 湖南 長沙 410000）

健康母親每升乳汁含有109個細菌， 主要是由雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬組成[1]， 同時母乳中還含有母乳低聚糖， 其作用主要是經腸道微生物發酵產生短鏈鏈脂肪酸、 促進有益微生物的生長、 抑制有害菌的生長繁殖、 保護腸道上皮組織的完整等。 嬰兒身體內益生菌（ 雙歧桿菌和乳桿菌） 的來源主要是通過母乳喂養的形式被給予， 而雙歧桿菌和乳桿菌主要是通過免疫清除、 免疫調節等方式對嬰兒腸道的免疫系統起作用， 同時也會提高胃腸道相應的免疫能力[2]。 研究結果表明， 經母乳喂養的寶寶其體內益生菌種類相較于奶粉喂養的更多樣化， 主要是包括了腸桿菌和脆弱擬桿菌屬， 添加益生菌在嬰幼兒配方奶粉中有益于腸道微生物的生長繁殖， 如果配方奶粉中不進行相應的改進， 其奶粉中的有益菌明顯少于改進配方奶粉[3]。

益生菌是一種有益于宿主健康的活性微生物，能夠使腸道內的微生物菌群維持在相對平衡的狀態[4-6]， 其主要作用是通過促進有益菌的生長、 抑制有害菌的增加， 從而提高人體免疫力。 由于生活水平和保健意識的提高， 益生菌因其特別的保健作用而受到人們的廣泛關注。 目前， 國家衛生部要求只能添加以下9 種菌種， 包括嗜酸乳桿菌、 動物雙歧桿菌、 短雙歧桿菌等， 在嬰幼兒配方奶粉中使用較多的是菌種a（動物雙歧桿菌Bb-12） 、 菌種b（ 乳雙歧Bi-07） 、 菌種c（ 嗜酸乳桿菌）[7-9]。 通過加速試驗， 分析了添加益生菌的嬰幼兒奶粉在不同的溫度下活菌數的變化趨勢， 為益生菌奶粉產品的監管提供技術參考和意見。

1 試驗部分

1.1 原料

市售的嬰幼兒配方奶粉： 一段（ 高油乳清粉、全脂乳粉、 脫脂乳粉、 乳糖、 碳酸鈣、 復配礦物質、花生四烯酸、 二十二碳六烯酸等， 水分質量2.25%） ；二段（水分質量2.46%）； 三段（水分質量2.52%）。

益生菌： 菌種a（動物雙歧桿菌Bb-12） 、 菌種b（乳雙歧Bi-07）、 菌種c（嗜酸乳桿菌）。

1.2 儀器

分析天平、 人工氣候箱、 高壓滅菌器、 Bag Mixer 400 型均質機、 生物安全柜、 HWS-100G 型恒溫恒濕箱、 移液槍、 生化培養箱、 三維V 型混料機等。

1.3 試驗方法

1.3.1 益生菌配方粉的生產工藝

采用干混法向嬰幼兒配方奶粉中添加益生菌，各菌種以現有的生產工藝生產并檢測各個生產階段益生菌的存活數量， 每份做2 個平行樣， 益生菌配方粉的生產工藝為：

預混料（ 添加益生菌預混時間為15 min） →混料（混合攪拌時間為10 min） →裝罐→貯藏。

1.3.2 加速溫度的確定

以菌種a（ 動物雙歧桿菌Bb-12） 作為預試驗的菌種， 將其與基粉和營養素混合后灌裝， 然后分別置于4 個溫度下（25， 37， 44， 55 ℃） 進行加速試驗， 試驗過程中通過檢測4 個溫度下樣品里的活菌數樣品來確定加速試驗過程中的最適溫度。

1.3.3 不同益生菌穩定性的確定

分別向基粉（ 一段、 二段、 三段的奶粉） 中添加菌種a、 菌種b、 菌種c， 混合均勻置于37 ℃的條件下儲存2 個月后測定其活菌數， 分析在最適加速溫度的條件下， 探討保存時間對益生菌在嬰幼兒配方奶粉中的穩定性。 試驗過程中樣品中活菌數通過GB 78935—2010 中的方法來確定。

2 結果與分析

2.1 最適加速溫度的確定

溫度是益生菌嬰幼兒配方乳粉中各個環節需要控制的因素之一， 包括了生產、 運輸、 貯藏和食用過程。 溫度主要是通過影響益生菌的活性來影響其生長繁殖， 溫度過高或過低都會影響益生菌生長。有研究人員發現， 乳酸菌很難在37 ℃溫度下正常生長， 且在高溫下其活菌數降低至添加時的20%左右。有研究人員研究溫度對益生菌的影響， 發現嗜酸乳桿菌能夠在45 ℃左右的高溫下生長繁殖。

益生菌加速試驗是指在益生菌產品中其他營養素成分不衰減的情況下， 通過強化溫度試驗條件，使樣品中的益生菌加速失效， 從而能在比較短的時間里得出益生菌在嬰幼兒配方奶粉中的穩定性， 以便評估益生菌在正常條件下的可靠性或壽命指標。以菌種a（ 動物雙歧桿菌Bb-12） 作為添加菌種， 在加速溫度分別為25， 37， 44， 55 ℃的條件下研究加速溫度對益生菌在奶粉中的影響， 測定不同溫度體系下的活菌數。

55 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量見圖1， 44 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量見圖2， 37 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量見圖3， 25 ℃加速試驗下菌種a的活菌量見圖4。

圖2 44 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量

圖3 37 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量

圖4 25 ℃加速試驗下菌種a 的活菌量

由圖1 可知， 在55 ℃的加速溫度下， 活菌數迅速降低， 在第2 天時活菌數由添加的1.5×108g-1已經下降至小于50 g-1， 由于菌種活性隨溫度的升高不斷下降直至死亡， 所以55 ℃不宜作為加速試驗的加速溫度。

由圖2 可知， 益生菌在44 ℃的加速溫度下活菌數下降迅速， 其下降幅度沒有55 ℃時大， 在加速試驗的第2 天活菌量已經降低至3.0×107g-1， 但44 ℃的加速溫度不利于比較菌種間的穩定性， 不能設定為加速試驗的加速溫度。

由圖3 可知， 在37 ℃的加速條件下， 益生菌的活菌數由第1 天的1.5×108g-1下降至第40 天的4.0×107g-1。 在40 d 內益生菌的活菌數出現明顯下降的趨勢， 同時符合加速試驗的相關要求， 有利于后續菌種間穩定性比較試驗。

由圖4 可知， 25 ℃下活菌數變化的趨勢不明顯，在長時間內活菌數沒有明顯的下降， 8 d 內， 活菌數由1.5×108g-1下降至1.4×108g-1。 此溫度不符合加速試驗的目的， 在短時間內不能分析不同菌種在嬰幼兒配方奶粉中的穩定性。

綜上可知， 在37℃下進行加速試驗較為適宜，試驗時間不會過長且能明顯看出菌種的衰減， 有利于快速測定菌種的穩定性。

2.2 不同益生菌在嬰幼兒配方奶粉中穩定性變化

2.2.1 菌種a（動物雙歧桿菌Bb- 12） 的穩定性

在37 ℃的加速試驗條件下， 測定添加菌種a 的嬰幼兒配方奶粉2 個月內的活菌變化量。

37 ℃加速試驗條件下菌種a 的活菌數見圖5。

圖5 37 ℃加速試驗條件下菌種a 的活菌數

由圖5 可知， 每段奶粉的活菌數在儲存期間都呈現出下降趨勢， 在初期下降較為快速， 隨后緩慢下降， 但三段奶粉的活菌數在保存期間表現出不同的變化。 在10 d 內， 一段奶粉中的菌種a 的活菌量由添加時的5.5×108g-1降低為4.3×108g-1， 隨后緩慢降至第60 天的3.93×108g-1； 二段奶粉的活菌量在10 d 內降到了4.2×108g-1， 較一段奶粉下降較為明顯， 在隨后的加速試驗中， 呈現出緩慢下降的趨勢， 在第60 天時， 活菌數已降低至3.52×108g-1； 三段奶粉在保存期活菌數下降更為明顯， 10 d 內就下降至4.01×108g-1， 在第60 天時降低至3.02×108g-1，不同段的奶粉表現出明顯的差異， 說明菌種a 對水分較為敏感， 總體來說菌種a 的穩定性較好， 可作為備選菌種添加在水分含量較少的乳粉中。

2.2.2 菌種b（動物雙歧桿菌Bi- 07） 的穩定性

在37 ℃的加速試驗條件下， 測定添加菌種b 的嬰幼兒配方奶粉2 個月內的活菌變化量。

37 ℃加速試驗條件下菌種b 的活菌數見圖6。

圖6 37 ℃加速試驗條件下菌種b 的活菌數

由圖6 可知， 每段奶粉在37 ℃條件下進行加速試驗時， 10 d 內活菌量出現明顯降低。 一段奶粉中菌種b 的添加量在10 d 內由3.5×108g-1降低至2.8×108g-1， 隨后活菌數一直處于平緩下降的趨勢，儲存60 d 時活菌數也達到2.47×108g-1， 說明菌種b有較好的穩定性； 二段奶粉中菌種b 的活菌數在10 d內由3.5×108g-1降低至2.71×108g-1， 相比于一段奶粉， 下降幅度要大些， 但保存60 d 時， 兩段的活菌數基本處于一致的狀態； 三段奶粉的活菌數下降量明顯大于一段、 二段奶粉， 在第60 天時， 活菌數降低至 2.31×108g-1， 其主要原因是奶粉中水分含量的不同， 水分越多越不利于保持菌種的穩定性， 而三段奶粉中的水分質量明顯高于其他兩段。 綜上可知， 菌種b 在奶粉中保持著良好的穩定性。

2.2.3 菌種c 的穩定性

在37 ℃的加速試驗條件下， 測定添加菌種c 的嬰幼兒配方奶粉2 個月內的活菌變化量。

37 ℃加速試驗條件下菌種c 的活菌數見圖7。

圖7 37 ℃加速試驗條件下菌種c 的活菌數

由圖7 可知， 三段不同的奶粉在保存的前10 d內活菌數都呈現出迅速下降的趨勢， 一段、 二段活菌數量由添加的3.9×108g-1降低到1.82×108g-1和1.78×108g-1， 三段奶粉則降低至1.42×108g-1。 在后期保存過程中， 一段、 二段下降趨勢基本一致， 在第60 天時， 下降到1.2×108g-1左右， 而三段奶粉中的活菌量降低到9.79×107g-1， 比一段、 二段奶粉中的益生菌下降快， 這種現象說明外界環境對菌種c 的影響較大， 失活快， 但后期還是較為穩定， 因此建議加大添加量投入到奶粉中， 但也要考慮到成本問題。

3 結論

研究了3 種益生菌對嬰幼兒配方乳粉的穩定性，得出以下結論：

（1） 加速試驗的最適溫度為37 ℃， 因為該溫度下的試驗時間不會過長， 同時能明顯看出活菌量的下降， 有利于比較菌株間的穩定性。

（2） 益生菌的穩定性試驗表明， 在37 ℃的加速溫度下， 菌種b 的穩定性最好， 在加速試驗中存放2 個月活菌數也達到2.47×108g-1； 其次較為穩定的是菌種a， 而菌種c 如果能加大投產量也可以作為添加到奶粉中的備選菌株。