功能性多糖酸奶发酵剂及功能性多糖酸奶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种功能性多糖酸奶发酵剂，作为特定的微生物培养材料用于制作酸奶。本发明还涉及功能性多糖酸奶的制备方法。
背景技术
酸奶一般指酸牛奶，它是以新鲜的牛奶为原料，经过巴氏杀菌后再向牛奶中添加有益菌(发酵剂)，经发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。截至目前，市场上酸奶制品多以凝固型、搅拌型和添加各种果汁果酱等辅料的果味型为多。酸奶不但保留了牛奶的所有优点，而且某些方面经加工过程还扬长避短，成为更加适合于人类的营养保健品。面粉经发酵制成馒头就容易消化吸收，牛奶发酵制成酸奶也有同样效果，发酵过程使奶中糖、蛋白质有20％左右被分解成为小的分子(如半乳糖和乳酸、小的肽链和氨基酸等)。奶中脂肪含量一般是3-5％。经发酵后，乳中的脂肪酸可比原料奶增加2倍。这些变化使酸奶更易消化和吸收，各种营养素的利用率得以提高。酸奶由纯牛奶发酵而成，除保留了鲜牛奶的全部营养成分外，在发酵过程中乳酸菌还可产生人体营养所必须的多种维生素，如VB1、VB2、VB6、VB12等。特别是对乳糖消化不良的人群，吃酸奶也不会发生腹胀、气多或腹泻现象。鲜奶中钙含量丰富，经发酵后，钙等矿物质都不发生变化，但发酵后产生的乳酸，可有效地提高钙、磷在人体中的利用率，所以酸奶中的钙磷更容易被人体吸收。虽然说酸奶的营养成分取决于原料奶的来源和成分，但是一般说，酸奶比原料奶的成分都有所提高，一方面因为原料质量的要求高，另一方面因为有些酸奶制作中加入少量奶粉。所以一般来讲，饮用一杯150克的酸奶，可以满足10岁以下儿童所需的钙量的1/3、成人钙量的1/5。
功能性酸奶是在普通酸奶的基础上，添加功能因子，保留酸奶优点的同时，增强酸奶的功能性，为人体提供更好的营养，功能性酸奶比一般酸奶的营养价值和研究价值更高。除了具有营养补充的功能外，还具有一种或几种功能活性，可以明显改善人体的生理机能。由于选用菌株和生产工艺的差别，功能性酸奶具有丰富的口味和保健功能，因此市场前景广阔。在国外，特别是发达国家，功能性酸奶种类已经超过3000种，成为当地乳制品行业中的龙头产品，销售量仅次于鲜牛奶。在我们国内，功能性酸奶的发展刚刚起步，在2000年才出现第一个功能性酸奶产品，该产品具有美容养颜和延缓衰老的功效，一经上市深得消费者的喜爱。从此功能性酸奶的产业化进入发展阶段，但速度仍然较慢，直至2009年某乳业集团推出酸奶产品，通过媒体的大力宣传，使消费者了解到其多种功效，真正的将功能性酸奶的发展推上新的高度。到2015年，多家新兴的乳品企业，推出多种含有生物活性物质的功能性酸奶，极大的丰富了产品市场。
目前，国内外研发机构围绕改善人体的微生态平衡、优化肠道菌群、提高免疫等方面开发出多种不同类型的酸奶。他们将灵芝、菊粉、枸杞、黑木耳、五谷、山药、椰子等应用于酸奶中，开发出多种风味、具有多种保健功能的酸奶。有些研究人员还将滑菇多糖、凝胶多糖、人参多糖、桑叶多糖、松茸多糖及红枣多糖等应用到酸奶的研发中，开发出多糖酸奶。研究发现将多糖加入酸奶，能够促进乳酸菌的发酵、降低酸奶在贮藏期间的乳清分离、提高酸奶的稳定性、延长酸奶的保质期等，还能保持多糖原有的功效。
酸奶作为发酵型产品，乳酸菌发酵剂在很大程度上决定了酸奶的品质，酸奶发酵工艺技术也是影响产品品质的重要因素。目前，混料设计已经被广泛应用于食品、药品化工、农药的配方试验中，如西瓜包膜控释尿素配比等的成功构建。由于其优越性，混料试验逐渐被应用到微生物的组合中，周剑忠(周剑忠,黄开红,董明盛,等.混料设计在藏灵菇奶纯培养发酵剂配方设计中的应用[J].中国农业科学,2008,41(3):816-822.)等应用混料设计进行藏灵菇奶纯培养发酵配方优化，得到了乳酸乳球菌等五种菌的优化配方。何秋实(2013)(何秋实.混料设计法应用于多菌种发酵制备大豆凝胶蛋白[J].中国粮油学报,2013,28(3):5-11.)应用混料设计进行多株菌发酵有效制备大豆凝胶蛋白。刘睿(刘睿,倪光远,万楚筠,等.应用混料实验设计制备秸秆复合降解菌剂[J].中国生物工程杂志,2009,29(9):50-55.)等应用混料设计制备秸秆复合降解菌剂，得到了可以共同培养的五株木质纤维素降解菌的配比，并通过分析发酵产品得到适用于不同发酵目的的菌剂Lamia Ayed(Ayed L,Achour S,Khelifi E,et al.Use of active consortia of constructedternary bacterial cultures via mixture design for Congo Red decolorizationenhancement[J].ChemicalEngineering Journal,2010,162(2):495-502.)等应用混料设计确定3株细菌的最优比例，来消除偶氨染料的毒性。
目前，国内大多数企业缺乏对酸奶产品的微生物学研究，酸奶发酵剂来源不足，高品质的功能性酸奶开发缺少理论和技术依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能性多糖酸奶发酵剂，同时提供一种功能性多糖酸奶的制备方法，获得的酸奶口感好，酸度和硬度适宜。
为解决上述技术问题，本发明的功能性多糖酸奶发酵剂包括保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、双歧杆菌和干酪乳杆菌，其中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的73.3％-81.2％，双歧杆菌占发酵剂总质量的0-6.2％，干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％-20.5％，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的质量比为1：1。
保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌是酸奶发酵的必备菌种，二者协同共生，是工业发酵成本最低、最稳定的发酵菌群，但这两种菌在体内易被胃酸和胆汁灭活，又不能在肠内定植，存活率低。为了解决此问题，本发明的发酵剂中加入干酪乳杆菌和双歧杆菌，干酪乳杆菌和双歧杆菌作为益生菌，可以耐受体内的酶、胃酸和胆汁，在肠道大量存活，调节肠道菌群平衡，促进消化吸收。此外，干酪乳杆菌在发酵过程中能够赋予酸奶干酪的香味，提升口感。因此，本发明对这四种菌进行复配，得到的混合发酵剂有利于保证功能性多糖酸奶的最佳口感。干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％-20.5％，干酪乳杆菌占发酵剂总质量低于18.8％，酸奶的香味太低，感官评价差。干酪乳杆菌占发酵剂总质量高于20.5％，嗜热链球菌和保加利亚菌比例将降低，将导致产酸过少，口味寡淡，酸奶凝结性不好，持水性降低，最终影响质构和口感。
作为优选，所述保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的81.2％，所述干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％。保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)、嗜热链球菌(S.thermophilus)、干酪乳杆菌(L.casei)对发酵多糖酸奶感官评价影响显著，这三种菌的生长代谢相互影响，并最终对酸奶口感的提升有促进作用。酸奶的口感随着酸度的提升而提升，当酸度到达一定限度时，口感会逐渐下降。
保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌比例为1:1时，发酵剂产酸最快，感官评价最高，嗜热链球菌占优势的酸奶产品较保加利亚乳杆菌占优势的酸奶产品后酸化程度略低。保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌相互共生、相互拮抗，二者比例的变化直接影响混合菌的产酸速度，当二者比例为1:1时，将乳糖转化为乳酸，使牛奶pH下降至酪蛋白等电点从而凝固所需的时间最短，酸度最高，持水性、细腻度、爽滑感最佳。
本发明的功能性多糖酸奶的制备方法包括以下步骤:
(1)在纯牛奶中加入蔗糖,煮沸后冷却。具体地，在此步骤中，按照6％的纯度在纯牛奶中加入蔗糖,煮沸后冷却至50℃。
(2)按照0.1％-0.2％的浓度在纯牛奶中加入真菌多糖。在此步骤中，优选按照0.1％的浓度在纯牛奶中加入真菌多糖。真菌多糖使酸奶在保留牛奶优点的同时，增强酸奶的功能性，为人体提供更好的营养。
酸奶的感官评价随着多糖浓度的增加(大于0.1％)酸奶的感官评价的分数越来越低，而酸奶的酸度随着多糖添加量的增加(大于0.1％)而变高，酸度过高影响酸奶的口感。多糖结构当中的葡萄糖可以作为碳源被乳酸菌利用，有利于其发酵产生乳酸，随着多糖浓度的升高，可利用的碳源增多，酸度逐渐升高，而酸度过高，则影响其口感。
(3)按照1％-4％的接种量接种发酵剂，所述发酵剂包括保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和干酪乳杆菌，其中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的73.3％-81.2％，双歧杆菌占发酵剂总质量的0-6.2％，干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％-20.5％，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的质量比为1：1。
在步骤(3)中，所述保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的81.2％，所述干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％。在步骤(3)中，按照4％的接种量接种发酵剂。
随着接种量的上升酸奶的感官评价分数由高到低在接种量为4％时酸奶的感官评价分数达到最高，酸奶的酸度随着接种量的上升酸度不断增大，在接种量为5％时酸奶的酸度有一个较大的提升，但酸奶口感随着酸度的增加而降低。随着发酵剂接种量的增加，菌种浓度逐渐升高，乳酸菌发酵能力提升，产酸增加，pH下降快，酸奶凝固性越来越好，酸奶口感也逐渐提高；当接种量为5％时，发酵得到的酸奶凝固性较好，硬度适中，酸甜适宜，口感最好；当接种量超过5％时，乳酸菌浓度太高，产酸过量，导致酸奶偏酸，硬度太大，口感不佳。
(4)混匀、密封，放到恒温箱中发酵。在此步骤中，放到42℃的恒温箱中发酵4h。
本发明获得的酸奶感官评分高(8.913分)，酸度(76.3°T)、硬度(0.167N)适宜。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为多糖添加量对酸奶感官评价与酸度的影响。
图2为接种量对酸奶感官评价与酸度的影响。
具体实施方式
菌种及真菌多糖，购买于大连亚芯生物科技有限公司：
保加利亚乳杆菌(Lactobacillus bulgaricus)菌粉，活菌数1×1010CFU/g
嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)菌粉，活菌数1×1011CFU/g
双歧杆菌(Bifidobacterium)菌粉，活菌数1×1011CFU/g
植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)菌粉，活菌数1×1011CFU/g
干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)菌粉，活菌数1×1011CFU/g
真菌多糖：木耳多糖
实施例1
(1)按照6％的纯度在纯牛奶中加入蔗糖,煮沸后冷却至50℃。
(2)按照0.1％的浓度在纯牛奶中加入真菌多糖。
(3)按照4％的接种量接种发酵剂。
所述发酵剂包括保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、双歧杆菌和干酪乳杆菌，其中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的73.3％，双歧杆菌占发酵剂总质量的6.2％，干酪乳杆菌占发酵剂总质量的20.5％，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的质量比为1：1。
(4)混匀、保鲜膜覆盖，并用橡皮筋扎紧，放到42℃的恒温箱中发酵4h。
实施例2
(1)按照6％的纯度在纯牛奶中加入蔗糖,煮沸后冷却至50℃。
(2)按照0.1％的浓度在纯牛奶中加入真菌多糖。
(3)按照4％的接种量接种发酵剂。
所述发酵剂包括保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和干酪乳杆菌，其中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌占发酵剂总质量的81.2％，干酪乳杆菌占发酵剂总质量的18.8％，保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的质量比为1：1。
(4)混匀、保鲜膜覆盖，并用橡皮筋扎紧，放到42℃的恒温箱中发酵4h。
对比例1-对比例6
与实施例2相同，区别：真菌多糖的添加量的浓度分别为0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％。
对比例7-对比例13
与实施例2相同，区别：发酵剂的接种量分别为0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、5％。
酸奶的感官评价：
将制得酸奶让多人品尝，按表1打分.
表1酸奶感官指标评分标准
酸奶的酸度测定：
采用传统的测量方法—滴定法。取5g酸奶，用5ml蒸馏水稀释，加入酚酞指示剂后，用0.1mol/L的NaOH标准液滴定，至溶液呈微红色，30s内不褪色，记录消耗NaOH标准液的体积，按照下列公式计算酸奶酸度。
X----为酸度，单位为°T；
C1----为NaOH标准液的浓度，单位为mol/L；
V1----为消耗NaOH标准液的体积，单位为ml；
m1----为试样的质量，单位为g。
酸奶的质构特性检测：
使用英国SMS公司的TA-XT型质构仪进行对酸奶质构的测试。测定参数：采用柱形探头，平端直径10mm，测试前探头下降速度2mm/s，测试中速度1mm/s，测试后回程速度2mm/s，测试距离15mm，测定前用1kg砝码进行质构仪较正。测试指标：硬度。
将实施例1、2获得的酸奶，按照上述酸度测定、感官评价方法进行测定，如图1所示。其中，对应接种量如表2。
表2最佳组合结果验证表
将实施例2与对比例1-对比例6获得的酸奶，按照上述酸度测定、感官评价方法进行测定，如图1所示。其中，对应接种量如表3。
表3对应真菌多糖添加量
由图1可知，酸奶的感官评价随着多糖浓度的增加酸奶的感官评价的分数越来越低，而酸奶的酸度随着多糖添加量的增加而变高，酸度过高影响酸奶的口感。
将实施例2与对比例7-对比例13获得的酸奶，按照上述酸度测定、感官评价方法进行测定，如图2所示。其中，对应接种量如表4。
表4对应接种量
由图2可知，随着接种量的上升酸奶的感官评价分数由高到低在接种量为4％时酸奶的感官评价分数达到最高，酸奶的酸度随着接种量的上升酸度不断增大，在接种量为5％时酸奶的酸度有一个较大的提升，但酸奶口感随着酸度的增加而降低。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
