《食品科学》：植物乳杆菌YW11胞外多糖对酸乳加工特性的影响

乳酸菌胞外多糖（EPS）是乳酸菌在生长代谢过程中分泌到细胞壁外的多糖类化合物。乳酸菌EPS具有多种有益健康的生理活性，如抗氧化、抗肿瘤、抗病毒和降低胆固醇等。同时，这种高分子化合物还具有良好的稳定性、保水性、凝胶性和乳化性。由于乳酸菌EPS具有普遍认可的安全性（GRAS），其在食品工业中作为一种天然的功能性添加剂备受关注。

北京食品营养与人类健康高精尖创新中心，北京市食品添加剂工程技术研究中心，北京工商大学的蔡 淼、郝晓娜、杨贞耐*等人利用植物乳杆菌YW11的EPS提取物，将其应用于酸乳加工，分析其对酸乳加工特性的影响，包括EPS对发酵过程菌株生长情况、pH值变化、微流变特性的影响，以及酸乳微观结构、质构和风味特性的变化，旨在为植物乳杆菌EPS在发酵乳制品中的应用提供理论支持。

1、植物乳杆菌EPS对酸乳发酵过程发酵剂菌株生长及pH值的影响

图1显示，在发酵过程中，各组样品两种发酵剂菌株活菌数均呈上升的趋势，在0～60 min菌体繁殖速度较快，活菌数增加；在60～120 min菌体进入对数生长期，活菌数增长迅速；在120 min后，两种发酵剂菌株活菌数增长速率均较为缓慢，发酵结束时二者均达到较高的活菌数即109 CFU/mL左右。相比于对照组，在整个发酵过程中，EPS-0.05、EPS-0.15、EPS-0.25组对两种发酵剂活菌数均未产生显著影响。可见，不同添加量的EPS均不会抑制两种发酵剂菌株的生长。

图2显示，整体上各组样品pH值的变化趋势相同，即pH值先下降后趋于稳定。在发酵前期，pH值变化速率处于较低水平，pH值缓慢下降，结合图1可知，此阶段活菌数快速增加，可能是由于此阶段主要进行了菌株自身的生长繁殖，尚未大量产酸；发酵约80 min，pH值变化速率出现短暂的平稳期，之后快速增加，pH值迅速下降，此时菌体进入对数生长期，菌体在进行自身繁殖的同时开始快速产酸；约至120 min，pH值变化速率达到最大，pH值快速下降，随后pH值变化速率快速降低；大约150 min后，pH值变化速率进入缓慢减小阶段，pH值随之由快速降低阶段进入稳定阶段。由图2可知，在整个发酵过程中，EPS-0.05、EPS-0.15、EPS-0.25组均未减缓pH值的下降速率，可见，不同添加量EPS均不会降低菌株的产酸速率。

2、植物乳杆菌EPS对酸乳发酵过程微流变特性变化的影响

由图3A可知，在发酵开始至约140 min，各组样品处于低弹性的液体状态，其EI值无明显变化；发酵140 min后，牛乳开始凝胶化，EI几乎垂直快速增加；可见在发酵前期各组样品EI的变化及凝胶点时间基本一致，说明添加EPS对发酵前期牛乳凝胶的形成没有明显影响。一般而言发酵凝乳速率主要受温度和发酵剂菌种的影响。发酵至约175 min各组样品的EI缓慢增加，进入高弹性阶段，初步形成较为稳定的凝胶结构；各组样品EI出现一定差异变化，其中对照组处于最高水平，EPS-0.25组最低，EPS-0.05、EPS-0.15组较为接近，介于对照组和EPS-0.25组之间。因此，不同添加量EPS对酸乳EI的影响主要体现在发酵后期，较高添加量一定程度上降低凝乳弹性。

由图3B所示，发酵前140 min所有样品MVI值较小，此时样品处于低黏度的液体状态，各组样品的MVI较为接近；140 min后牛乳开始凝胶化，约180 min各组样品MVI几乎垂直快速上升，并在约200 min达到最大值；此时酪蛋白胶束发生聚集，相互连接形成三维网状结构，形成较为稳定的凝胶体系。随后，各组样品MVI迅速下降。这可能是由于在发酵过程中pH值持续下降，引起乳清析出，导致发酵乳结构不稳定。与前述EI的变化相似，各组样品MVI在发酵后期出现一定差异变化，所有EPS组样品MVI均高于对照组，并且以EPS-0.15组最大，EPS-0.05、EPS-0.25组的MVI较为接近，介于对照组和EPS-0.15组之间。表明适量添加EPS可以提高酸乳样品的黏稠性。

由图3C所示，在凝胶形成前（140 min）各组样品处于液体状态，其FI处于较高值，并有小幅波动，表明此时样品中粒子流动性较强；FI能反映样品中粒子运动的快慢，FI值越大则粒子运动越快，流动性越强。凝胶形成后，各组样品FI几乎垂直快速下降；此阶段样品逐渐由液态向固态转变，至约150 min随着脱水缩合作用的进行，凝胶结构愈加稳定，FI缓慢降低；至约200 min各组样品FI达到最低值，且无明显差异；表明发酵完成后，不同添加量EPS对酸乳产品的流动性影响不大。

3、植物乳杆菌EPS对酸乳质构特性的影响

如图4所示，EPS实验组即EPS-0.05、EPS-0.15、EPS-0.25酸乳样品的持水力分别为54.50%、56.59%、57.93%，均显著高于对照组（P＜0.05），相比对照组分别提高了6.57%、10.63%、13.28%。可见随着EPS添加量的增加，酸乳体系水分保持能力增强。发酵乳基质中存在的EPS有助于酪蛋白胶束间的相互作用而形成更加稳定的三维网状结构。同时该网络结构中存在的EPS可以限制发酵乳的脱水收缩作用，从而提高发酵乳的稳定性。

如表1所示，相比对照组酸乳样品的硬度14.30 g，各EPS组，EPS-0.05、EPS-0.15和EPS-0.25组样品的硬度分别为13.07、11.10 g和10.08 g，比对照组分别降低了8.60%、22.38%和29.51%；可见EPS的添加导致酸乳硬度略有下降，且当EPS添加量较大时（0.15 mg/g及以上），硬度下降显著（P＜0.05）。与硬度的变化相反，添加EPS提高了酸乳样品的黏力，各EPS组，EPS-0.05、EPS-0.15和EPS-0.25组样品的黏力与对照组相比，分别提高13.50%、35.01%和50.24%。但是，添加EPS对酸乳样品的内聚性没有明显影响，各组的内聚性测定值在0.45～0.48之间。

4、植物乳杆菌EPS对酸乳微观结构的影响

如图5所示，各组酸乳样品均呈现多孔的网状结构，添加EPS会引起酸乳微观结构的显著变化。对照组样品蛋白质网络结构分布比较均匀，且结构连续性好，形成的网孔较小。与对照组相比，EPS-0.05组酸乳样品的网络结构中有少量的大孔隙产生，且网孔分布相对不均匀；EPS-0.15组样品的网络交联程度变得紧密，但连续性有所减弱，结构变得细碎；EPS-0.25组样品的网孔更大，且酪蛋白结构更为细碎。不同样品之间的差异在高倍镜下观察更为明显，可能是由于乳蛋白与EPS之间产生了位阻效应以及相互排斥作用，使得蛋白胶束间的交联结构较强，蛋白间产生少量的大空隙。

5、植物乳杆菌EPS对酸乳风味特性的影响

采用固相微萃取-气相色谱-质谱对各组酸乳样品的挥发性风味物质进行分析，结果可知。4 组酸乳样品共检出34 种挥发性风味物质，包括9 种酮类、6 种烃类、6 种醛类、10 种酸类、1 种醇类和2 种酯类化合物。在酸乳中添加EPS，主要能够促进酸乳中醛类、酸类和酯类风味物质的形成。

主成分分析（图6）结果表明，在EPS添加量较低时（0.05 mg/g），酸乳样品中大多数风味化合物含量较高，尤其是2,3-丁二酮（1）、2-壬酮（6）、壬醛（17）、庚酸（27）、丁位癸内酯（34）等；2,3-丁二酮使发酵乳具有奶油味，是形成发酵乳风味的主要成分。

结 论

在酸乳加工过程中，添加植物乳杆菌YW11 EPS对发酵过程中发酵剂菌株的生长和产酸速率没有明显影响，但是EPS能够降低酸乳样品的弹性，增加其黏性，对FI无显著影响。随着EPS添加量增加至0.25 mg/g，酸乳持水力和黏力提高，硬度下降，对酸乳的内聚性影响不大。扫描电镜显示，添加EPS使酸乳中蛋白交联结构增强，蛋白颗粒更小，网络结构中存在较大孔隙结构。固相微萃取-气相色谱-质谱结果显示，添加适量的EPS能够促进酸乳中醛类、酸类和酯类风味物质的形成。因此，植物乳杆菌YW11 EPS应用于发酵乳加工对于改善其质构和风味特性具有良好的应用前景。

本文《植物乳杆菌YW11胞外多糖对酸乳加工特性的影响》来源于《食品科学》2021年42卷14期39-45页，作者：蔡淼，郝晓娜，罗天淇，陈超，曹永强，杨贞耐。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200511-115。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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