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新型益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的菌種篩選及通便功能研究

2022-01-10 03:57趙麗娜宋冰冉張梓群谷新晰王妙姝鄭瑋麗田洪濤
中國食品學報 2021年12期
關鍵詞:竹筍酸奶益生菌

趙麗娜,張 娜,宋冰冉,張梓群,谷新晰,5,王妙姝,鄭瑋麗,田洪濤,2,5*

(1 河北農業(yè)大學食品科技學院 河北保定 071001 2 國家北方山區(qū)農業(yè)工程技術研究中心 河北保定 071001 3 保定學院生物化工與環(huán)境工程學院 河北保定 071001 4 河北新希望天香乳業(yè)有限公司 河北保定 071001 5 河北省益生功能性乳制品技術創(chuàng)新中心 河北保定 071001 6 中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院有限公司 北京 100083)

隨著人們健康意識的增強,消費者飲食習慣也隨之改變,營養(yǎng)健康功能性食品市場需求的空間和潛力巨大。膳食纖維(dietary fiber,DF)作為人類“第七營養(yǎng)素”,具有調節(jié)腸道菌群、防止便秘、減肥、降血糖和降血壓、抗癌等功能[1-9]。竹筍出筍時間短、集中,老化較快,木質素、纖維素等含量迅速增加,老化的部分含大量竹筍膳食纖維,被作為下腳料扔掉,造成資源上的浪費。竹筍膳食纖維對重金屬具有束縛作用,能吸附膽固醇和亞硝酸離子,具有較好的持油性、持水性、結合水力和溶脹性,對大白鼠脂肪和蛋白質的消化也有顯著影響,對腸道菌群失調的小鼠具有調整作用,還可緩減小鼠和人體的便秘癥狀[10-12]。竹筍收獲后,除一部分鮮筍作為食材直接加工成各種鮮美菜肴外,還可制作成清水筍罐頭、筍干、腌漬筍、調味筍絲等休閑食品。

乳制品被認為除膳食纖維外,含有人體所需的全部營養(yǎng)素的食品,在其中添加膳食纖維能提高乳制品的營養(yǎng)價值。目前益生菌的研究及其開發(fā)成為食品領域研究的熱點。膳食纖維酸奶是一種集乳制品、膳食纖維和益生菌的營養(yǎng)功能于一體的食品。目前膳食纖維酸奶主要有兩類:谷物膳食纖維酸奶,包括玉米、大米、米糠、大豆、燕麥等膳食纖維酸奶;果蔬膳食纖維酸奶,包括蘋果、桂圓、紅棗、龍須菜、胡蘿卜等膳食纖維酸奶,而竹筍膳食纖維酸奶鮮有報道。將竹筍膳食纖維添加到培養(yǎng)基中,不僅可作為功能輔料,而且具有良好的持水性、結合水力和溶脹性,可作為培養(yǎng)基的穩(wěn)定劑、增稠劑,起到緩沖作用。

目前國內對功能性膳食纖維酸奶的研究大多限于工藝的探索,而對于發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶特定益生菌的篩選尚屬空白。膳食纖維酸奶大多采用傳統酸奶菌,即保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌,這兩株菌雖對人體有益,但屬于腸道“過路菌”,不能定殖于人體腸道,其益生功效大打折扣。篩選適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維乳并能在人體腸道定殖的高活性特定益生菌株,是研發(fā)益生菌竹筍膳食纖維功能性酸奶的首要任務。

關于竹筍膳食纖維、發(fā)酵竹筍膳食纖維、酸奶、益生菌酸奶的通便功能研究已有報道,如Eun等[17]評價了以竹筍為膳食纖維來源對健康女性的血糖、血脂、肝功能和便秘癥狀的短期影響,李安平等[16]研究了發(fā)酵竹筍膳食纖維調節(jié)胃腸道菌群作用和潤腸通便功能;安穎等[14]研究了伊利“暢輕”Pro-ABB 酸奶對輕度便秘的改善效果;姜淑青等[15]研究了某品牌酸奶對人體潤腸通便功能的影響;劉敏等[13]研究了副干酪乳桿菌發(fā)酵水牛奶酸奶的通便功能。而益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的通便功效如何? 有待探究。通便功能是《益生菌類保健食品申報與審評規(guī)定》(試行) 中功能學評價的重要指標之一。研究益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的通便功能,對于研發(fā)益生菌竹筍膳食纖維功能性酸奶產品具有重要意義。

以從天然發(fā)酵食品、微生態(tài)制劑及保健品中自行分離選育并鑒定出的10 株新型益生乳酸菌為試驗菌株,通過初篩和復篩獲得適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的益生乳酸菌株,研究其發(fā)酵的竹筍膳食纖維酸奶的通便功能。本研究為進一步研發(fā)及工業(yè)化生產益生乳酸菌發(fā)酵高活性竹筍膳食纖維功能性酸奶提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗菌株及試驗動物

1) 試驗菌株:鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)05-28、05-281,干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)05-20、05-21、07-211,瑞士乳桿菌(Lactobacillus helvecticus)05-29,羅伊氏乳桿菌(Lactobacillus reuteri)05-272,植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)05-19、07-191、08-192,保加利亞乳桿菌 (Bulgaria lactobacillus)Lb-DR(CK),嗜熱鏈球菌 (Thermophilic streptococcus)St-LDY(CK),均從天然發(fā)酵食品、微生態(tài)制劑及保健品中自行分離選育并鑒定。

2) 實驗動物:成年雄性昆明小鼠,體重18~22 g,購自河北醫(yī)科大學,用于竹筍膳食纖維酸奶通便試驗。

1.1.2 原料

1) 全脂牛乳:購自北京伊利乳業(yè)有限公司,用于發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶益生菌的復篩和酸奶的制作。

2) 竹筍膳食纖維:含水量約80%,浙江耕盛堂生態(tài)農業(yè)有限公司提供。

3) 安賽蜜和三氯蔗糖:由浙江耕盛堂生態(tài)農業(yè)有限公司提供,用于竹筍膳食纖維酸奶的研制。

4) 蔗糖:市售白砂糖,用于發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶益生菌的復篩和酸奶的制作。

1.1.3 培養(yǎng)基及稀釋液

1) MRS 培養(yǎng)基[18]MRS 液體、固體培養(yǎng)基分別用于菌種活化、乳酸菌活菌計數,調節(jié)pH 值至6.8~7.0 左右,115 ℃滅菌20 min。

2) 初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基 將竹筍膳食纖維汁和全脂牛奶按體積比為1∶3 混合,加5%的蔗糖,加熱混勻,100 ℃滅菌10 min,冷卻至42 ℃?zhèn)溆?,用于竹筍膳食纖維酸奶益生菌的復篩。

3) 優(yōu)化的竹筍膳食纖維牛乳發(fā)酵培養(yǎng)基竹筍膳食纖維與全脂牛乳按質量比1∶10 混合,打漿機打漿30 s,5 MPa 的均質壓力下均質15 min,100 mL 混合液中加入0.4 g 蔗糖、25 μL 甜味劑(0.2503 g 安賽蜜和0.0829 g 三氯蔗糖溶于1 mL蒸餾水中),混合均勻后,100 ℃滅菌10 min,再迅速冷卻至42 ℃?zhèn)溆?,用于發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶產品及通便功能試驗。

4) 0.9%的生理鹽水 用作乳酸菌活菌計數的稀釋液,121 ℃滅菌15 min。

5)墨汁的配制[19]準確稱取阿拉伯樹膠100 g,加水800 mL,煮沸至溶液透明,稱取活性碳(粉狀)50 g 加至上述溶液中煮沸3 次,待溶液涼后加水定容到1 000 mL,于冰箱中4 ℃保存,用前搖勻,用于通便試驗。

6) 復方地芬諾酯混懸液的配制[19]質量分數為0.025%,復方地芬諾酯片,每片含復方地芬諾酯2.5 mg,取復方地芬諾酯片25 mg(10 片),用研缽研碎呈粉末后加水至100 mL,臨用前配制,用于通便試驗。

1.1.4 主要儀器設備 CJ-INDII 超凈臺,北京東聯哈爾儀器公司;A2080 生化培養(yǎng)箱,上海智城儀器分析公司;GR-206SVQ 型LG 冰箱,泰州樂金電子冷機有限公司;YXQ-LS-18SI/22L 手提式濕熱滅菌鍋,上海東亞壓力容器公司;FOM-Z150-2 磨漿機,鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)紀中電器廠;SIS60-70 實驗型高壓均質機,上海申鹿均質機有限公司;XSZ-G 型電子顯微鏡,重慶光學儀器廠;FA1004A 萬分之一電子天平,上海精天電子儀器有限公司;OHAUS Starter 2100 pH 計,奧豪斯公司等。

1.2 試驗方法

1.2.1 竹筍膳食纖維汁的制備 分別將竹筍膳食纖維與水以1∶5,1∶6,1∶7,1∶8,1∶9,1∶10,1∶12 的比例混合,在膠體磨中研磨5 min,然后在5 MPa均質壓力下,均質0,5,10,15,20 min,用pH 計分別測pH 值,并取20 mL 放進試管,靜置48 h,制成不同的竹筍膳食纖維汁,觀察穩(wěn)定性。

1.2.2 菌株活化 將1.1.1 節(jié)(1)的備選菌株10株和酸奶發(fā)酵劑菌株2 株凍干菌粉經液體MRS活化,活菌數達到109CFU/mL 以上,備用。

1.2.3 發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶備選菌株的初篩將活化好的12 株乳酸菌菌液按體積分數1%接種于1.2.1 節(jié)竹筍膳食纖維汁中進行發(fā)酵,37 ℃恒溫培養(yǎng)12 h,測定竹筍膳食纖維汁在發(fā)酵12 h 后和對照樣品(未接任何菌株)的pH 值、滴定酸度、活菌數。

1.2.4 發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶初篩菌株的復篩將活化好的初篩乳酸菌菌液按體積分數5%的接種量純種接種于1.1.3 節(jié)(2)初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基中進行發(fā)酵,42 ℃恒溫培養(yǎng)至凝乳,4℃后熟12 h,進行感官評價。

1.2.5 復篩益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的工藝流程 1.1.3 節(jié)(3)優(yōu)化的竹筍膳食纖維牛乳發(fā)酵培養(yǎng)基→以體積分數5%接種 (干酪乳桿菌05-21∶植物乳桿菌07-191=1∶2)→42 ℃恒溫發(fā)酵至凝乳 (3.75 h)→4 ℃后熟12 h→竹筍膳食纖維酸奶產品,用于通便功能的研究。

1.2.6 復篩益生菌發(fā)酵高活性竹筍膳食纖維酸奶通便功能的研究 根據《保健食品檢驗與評價技術規(guī)范》[19]對復篩益生菌(干酪乳桿菌05-21∶植物乳桿菌07-191=1∶2)發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶進行通便功能的動物試驗。將試驗小鼠隨機分為空白對照組、模型對照組、益生菌酸奶劑量組(工藝除不添加竹筍膳食纖維外與竹筍膳食纖維酸奶的工藝相同)和益生菌竹筍膳食纖維酸奶劑量組,每組10 只小鼠,按0.02 mL/g 的灌胃劑量對小鼠進行灌胃??瞻讓φ战M和模型對照組以蒸餾水為對照物,益生菌酸奶劑量組、益生菌竹筍膳食纖維酸奶低劑量組、益生菌竹筍膳食纖維酸奶中劑量組、益生菌竹筍膳食纖維酸奶高劑量組每日分別給予含2.500,0.833,2.500,8.33 g/(kg·d) 受試物的稀釋液??瞻讓φ战M始終不建立便秘模型,模型對照組和各個受試物劑量組則在指標檢測時采用復方地芬諾酯建立功能性便秘模型。

1.3 檢測方法

1.3.1 乳酸菌活菌計數 參照GB 4789.35-2016平板計數法[20],每個試驗均重復3 次。

1.3.2 理化指標的測定 pH 值的測定:采用OHAUS Starter 2100 pH 計直接測定。每個試驗均重復3 次。

滴定酸度的測定:參照GB 5009.239-2016 食品酸度的測定,第一法酚酞指示劑法[21],每個試驗均重復3 次。

1.3.3 感官品評 參照GB 19302-2010 《食品安全國家標準 發(fā)酵乳》[22],由12 名受過感官鑒評培訓的小組成員進行感官品評,對竹筍膳食纖維酸奶的色澤、滋味和氣味、組織狀態(tài)3 項指標進行評價,感官品評得分采用10 分制。

1.4 試驗數據統計分析方法

試驗數據采用SPSS Statistics 17.0 進行方差分析及多重比較。

2 結果與分析

2.1 竹筍膳食纖維汁的調配

根據1.2.1 節(jié)試驗方法,進行不同料水比、經不同均質時間的竹筍纖維汁的pH 值變化試驗,結果如圖1。

由圖1可見,隨均質時間延長,竹筍膳食纖維汁pH 值總體呈上升趨勢;不同料水比對竹筍膳食纖維汁pH 值影響不明顯,無規(guī)律性變化。只有竹筍膳食纖維與水的比例為1∶10 的pH 值相對其它組明顯偏高,均質15,20 min 時的pH 值分別為6.34,6.35,較適宜益生乳酸菌的生長繁殖。100℃下滅菌10 min,測其pH 值,變化微小。高壓均質處理是當膳食纖維和水的混合物通過狹窄的間隙時,經歷顯著的壓力和高剪切力,在該流動期間發(fā)生的諸如空化、湍流和沖擊波等的影響導致膳食纖維顆粒的破壞和分子結構變化[23],部分化學鍵的破壞導致竹筍膳食纖維汁pH 值也隨之發(fā)生改變。

圖1 不同料水比、經不同均質時間的竹筍纖維汁的pH 值變化Fig.1 Changes in pH of dietary fiber juices of bamboo shoots with different ratio of material to water and homogenization time

根據1.2.1 節(jié)試驗方法,竹筍膳食纖維汁靜置于試管內48 h 內,只有竹筍膳食纖維與水的比例為1∶10,均質時間為15 min 的試管內均一、穩(wěn)定,未出現分層現象。

因此,結合竹筍膳食纖維汁的pH 值和穩(wěn)定性,確定竹筍膳食纖維與水的比例為1∶10、過膠體磨5 min、5 MPa 下均質15 min,作為調配竹筍膳食纖維汁的工藝參數。

2.2 發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶備選菌株的初篩

根據1.2.3 節(jié)試驗方法進行發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶備選菌株的初篩,乳酸菌在竹筍膳食纖維汁中發(fā)酵12 h 的pH 值、滴定酸度、活菌數試驗結果分別見圖2、圖3、表1。

圖2 12 株乳酸菌在竹筍膳食纖維汁中培養(yǎng)12 h 的pH 值Fig.2 pH of 12 strains of lactic acid bacteria fermented in dietary fiber juices of bamboo shoots for 12 h

圖3 12 株乳酸菌在竹筍膳食纖維汁中培養(yǎng)12 h 的滴定酸度Fig.3 Titration acidity of 12 strains of lactic acid bacteria fermented in dietary fiber juices of bamboo shoots for 12 h

由圖2可見,12 株菌均能在竹筍膳食纖維汁中生長并產酸,與空白組相比pH 值均有不同程度的降低,且與空白組對比差異均顯著(P<0.05)。除干酪乳桿菌05-20 的pH 值變化量相對較小外,其它菌株培養(yǎng)12 h 后的pH 值基本上在4.5~4.8 之間,適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維汁。說明竹筍膳食纖維汁能夠促進備選菌株中絕大多數益生乳酸菌的生長。

由圖3可知,12 株菌分別在竹筍膳食纖維汁中發(fā)酵后滴定酸度相對于空白對照均有顯著提高(P<0.05),表明備選菌株均能在竹筍膳食纖維汁中生長并產酸,說明竹筍膳食纖維汁對大多數益生乳酸菌具有益生元作用。其中,保加利亞乳桿菌Lb-DR 在竹筍膳食纖維汁中發(fā)酵產酸活力最高,反映出它是發(fā)酵乳制品產酸能力最強的菌株。

產酸能力是衡量發(fā)酵性能的重要指標,由圖2、圖3可見,與發(fā)酵乳制品最常用的保加利亞乳桿菌Lb-DR、嗜熱鏈球菌St-LDY 相比,大多數新型益生乳酸菌也表現出較強的發(fā)酵產酸能力,能夠利用竹筍膳食纖維汁發(fā)酵產酸,為后續(xù)發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶提供了可能。

由表1顯示,備選12 株菌在竹筍膳食纖維汁中37 ℃發(fā)酵12 h 的活菌數均增加了1~2 個lg 數量級,與空白對照相比,細胞生長量均達到極顯著水平(P<0.01),表明這12 株乳酸菌均能在竹筍膳食纖維汁中較好的生長與發(fā)酵。其中增加最顯著、活菌數達到109CFU/mL 以上的有:鼠李糖乳桿菌05-28、干酪乳桿菌05-21 和07-211、瑞士乳桿菌05-29、植物乳桿菌07-191 和08-192、嗜熱鏈球菌St-LDY。因此確定干酪乳桿菌05-21、07-211,瑞士乳桿菌05-29,鼠李糖乳桿菌05-28 和植物乳桿菌07-191、08-192,該6 菌株作為初篩菌株進行下一步復篩。

表1 12 株乳酸菌在竹筍膳食纖維汁中培養(yǎng)12 h 的活菌數Table 1 Cell count of 12 strains of lactic acid bacteria fermented in dietary fiber juices of bamboo shoots for 12 h

2.3 發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶初篩菌株的復篩

根據1.2.4 節(jié)試驗方法進行初篩的6 菌株在初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基中發(fā)酵酸奶的感官性能評價(即復篩),結果見表2。

表2 初篩6 株乳酸菌在初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基中發(fā)酵酸奶的感官性能Table 2 The sensory properties of products through six strains of lactic acid bacteria to ferment preliminary milk dietary fiber substrate

由表2可見,干酪乳桿菌05-21、植物乳桿菌07-191、鼠李糖乳桿菌05-28 發(fā)酵的產品,感官評分較高,與其它菌株發(fā)酵的產品評分相比,呈顯著差異(P<0.05)。其中,干酪乳桿菌05-21 發(fā)酵的產品,酸甜適口,口感比較柔和;植物乳桿菌07-191發(fā)酵的產品,酸味較輕,但發(fā)酵香氣濃郁;鼠李糖乳桿菌05-28 發(fā)酵的產品,酸味較濃,但發(fā)酵香氣不足。提示植物乳桿菌07-191 和鼠李糖乳桿菌05-28 可以搭配使用進行混種發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶。因此確定干酪乳桿菌05-21、植物乳桿菌07-191、鼠李糖乳桿菌05-28 該3 菌株作為發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的復篩益生菌株。

2.4 復篩益生菌發(fā)酵高活性竹筍膳食纖維酸奶通便功能的研究

2.4.1 小腸運動試驗 根據1.2.6 節(jié)試驗方法進行復篩益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶灌胃不同受試物小鼠的小腸推進率試驗,結果見表3。

由表3可見,空白對照組與模型組相比較,小腸推進率呈極顯著性差異(P<0.01),且受試物未造成嘔吐、腹瀉等異常反應,故復方地芬諾酯所制造的功能性便秘模型可行。益生菌酸奶劑量組和益生菌竹筍膳食纖維的高、中劑量組的小腸推進率與模型對照組相比,均有極顯著性(P<0.01)的提高,因此,判定該項試驗結果為陽性,說明益生菌竹筍膳食纖維酸奶和益生菌酸奶均能促進試驗小鼠的小腸推進。各劑量組的小腸推進率也有極顯著性差異(P<0.01),說明在一定范圍內益生菌竹筍膳食纖維酸奶的攝入量越大,對小鼠的促小腸推進作用越好。益生菌竹筍膳食纖維酸奶低劑量組與模型對照組無顯著性差異,可能因為益生菌竹筍膳食纖維酸奶低劑量組的小鼠的灌胃劑量少,沒有起到推進小鼠小腸運動的作用。益生菌酸奶劑量組和益生菌竹筍膳食纖維酸奶中劑量組灌胃受試酸奶的劑量相同,結果顯示:對小鼠的小腸推進率有極顯著性差異(P<0.01),說明在給予相同灌胃劑量時,含益生菌竹筍膳食纖維的酸奶更有利于促進試驗小鼠的小腸推進。

表3 灌胃不同受試物小鼠的小腸推進率Table 3 The small intestine propulsive rate of mice by gavaging different test substance

2.4.2 排便時間、糞便粒數和糞便質量的測定根據1.2.6 節(jié)試驗方法進行復篩益生菌發(fā)酵高活性竹筍膳食纖維酸奶灌胃不同受試物小鼠的排便試驗,結果見表4。

表4 灌胃不同受試物小鼠的排便情況Table 4 The defecation of mice by gavaging different test substance

由表4可看出,空白對照組與模型組相比較,試驗小鼠首粒排黑便時間,6 h 內排黑便粒數及排便總質量呈極顯著性差異(P<0.01),且受試物未造成嘔吐、腹瀉等異常反應,故復方地芬諾酯所制造的功能性便秘模型可行。益生菌酸奶劑量組和益生菌竹筍膳食纖維的高、中劑量組的小鼠首粒排黑便時間、6 h 內排黑便粒數及質量與模型對照組相比,均有極顯著性(P<0.01)的變化,判定此3項指標結果為陽性,說明益生菌竹筍膳食纖維酸奶和益生菌酸奶均能縮短試驗小鼠的排便時間,促進試驗小鼠的排便粒數和排便量。同小腸運動試驗結果一致,在一定范圍內益生菌竹筍膳食纖維酸奶的攝入量越大,對小鼠排便的3 項指標越好,益生菌竹筍膳食纖維酸奶低劑量組由于灌胃劑量少,對小鼠排便的3 項指標沒有起到作用。益生菌酸奶劑量組和益生菌竹筍膳食纖維酸奶中劑量組對于試驗小鼠的首粒排黑便時間、6 h 內排黑便粒數兩項指標無顯著性差異(P>0.05),而對小鼠6 h 內排便總質量有極顯著性差異 (P<0.01),說明相同灌胃量的益生菌竹筍膳食纖維酸奶與益生菌酸奶相比,可以促進小鼠排便質量,但對小鼠排便時間和排便粒數無影響。

綜合復篩益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶對小鼠小腸運動、排便時間、糞便粒數和糞便質量的測定結果,根據《保健食品檢驗與評價技術規(guī)范》對通便試驗中動物試驗的判定標準:5 或6 h 內排糞便質量和糞便粒數任一項結果陽性,同時小腸運動試驗和排便時間任一項結果陽性,可判定該項試驗結果陽性。因此,可判定本試驗結果為陽性,即復篩益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶對實驗小鼠具有通便功能,且在一定劑量范圍內攝入量越大,通便效果越明顯,益生菌酸奶中添加竹筍膳食纖維,更能促進動物的通便。

3 討論與結論

膳食纖維作為一種新興的營養(yǎng)素,正在從發(fā)達國家興起向全球化迅速發(fā)展,逐漸從保健品延伸到各種食品中[24-25]。目前,膳食纖維酸奶已受到廣泛關注,多種膳食纖維酸奶正在研究開發(fā)之中。竹筍在我國自古以來被當作“菜中珍品”、傳統佳肴,不僅味香質脆,而且現代科學研究發(fā)現,含有優(yōu)質膳食纖維[26-27]。然而,益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維乳制品的研制開發(fā)鮮有報道,特別是具有自主知識產權的發(fā)酵竹筍膳食纖維乳制品的特定益生菌的篩選尚屬空白;益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的功能,尚有待進一步研究證實。

選擇竹筍膳食纖維作為本研究膳食纖維來源的優(yōu)勢:竹筍膳食纖維除具有一般膳食纖維的功能外,還具有較好的持水性、結合水力和溶脹性。在研究發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶工藝的過程中,發(fā)現竹筍膳食纖維具有培養(yǎng)基的食品穩(wěn)定劑、增稠劑的特性,并能起到緩沖作用,使產品不需要添加任何食品添加劑,可在儲藏期間顯示出良好的穩(wěn)定性。而目前一般酸奶包括添加各種輔料的功能性酸奶,幾乎均需添加穩(wěn)定劑、增稠劑,因此,相對而言,竹筍膳食纖維酸奶更加綠色天然、接近消費者的健康理念。

本研究顯示,只有竹筍膳食纖維與水的比例為1∶10,均質時間為15 min 時,竹筍膳食纖維汁均一、穩(wěn)定,未出現分層現象。這是因為通過高壓均質對竹筍膳食纖維進行了改性,高壓作用下通過破壞竹筍膳食纖維束狀結構的氫鍵使其致密空間網絡結構轉變?yōu)槭杷删W絡空間結構,克服物料內部凝聚力使物料粒徑減小,當粒徑小到接近液體介質的分子時,兩者之間可形成耦合力從而達到穩(wěn)定狀態(tài),部分纖維從不溶性部分重新分配到可溶性部分[28-29]。但當顆粒小到一定程度時,分子間的碰撞作用加劇,范德華力、氫鍵在顆粒間起主要作用,細小的物料顆粒重新聚集形成大的顆粒[30],重現不穩(wěn)定現象。因此,不同物料要求不同的均質壓力范圍和均質時間。通過高壓均質對竹筍膳食纖維的改性,可溶性膳食纖維成分增加,進一步提高了竹筍膳食纖維汁的持油性、持水力和膨脹力,使其成為良好的食品穩(wěn)定劑、增稠劑。因此,本研究研制的竹筍膳食纖維汁可做為益生菌發(fā)酵酸奶的膳食纖維添加劑。

目前尚未見到關于篩選適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶并在人體腸道定殖的益生菌的研究報道。本文首先通過益生菌在竹筍膳食纖維汁中的生長和產酸情況進行初篩,篩選具有發(fā)酵膳食纖維潛力的益生菌,然后在初步竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基中發(fā)酵,復篩發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶感官性能較好的菌株。本復篩試驗,采用初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基,由于竹筍膳食纖維含量比例較高,含水量也較高,竹筍膳食纖維特有風味較濃,并且出現發(fā)酵產品凝乳不堅實、風味不夠協調柔和,說明初步的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基有待進一步優(yōu)化。后續(xù)用于通便功能試驗的竹筍膳食纖維酸奶則采用了進一步優(yōu)化的竹筍膳食纖維牛乳培養(yǎng)基。通過初篩和復篩,獲得了3 株適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的益生菌株即干酪乳桿菌05-21、植物乳桿菌07-191、鼠李糖乳桿菌05-28。這3 株新型益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維汁,活菌數均可達到1×109CFU/mL 以上且發(fā)酵初步的竹筍膳食纖維牛乳產品感官評分較高。另外,前期研究表明這3 株新型益生菌均具有多種生理功能且高效安全。這為下一步研發(fā)益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維功能性酸奶的工藝與產品奠定了基礎。

關于竹筍膳食纖維、發(fā)酵竹筍膳食纖維、酸奶、益生菌酸奶的通便功能研究均有報道,而本研究篩選出的益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的通便功效如何,有必要進一步探究。通便功能是《益生菌類保健食品申報與審評規(guī)定》(試行)中功能學評價的重要指標之一,研究益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的通便功能,對于研發(fā)益生菌竹筍膳食纖維功能性酸奶產品具有重要意義。本研究選用篩選出的干酪乳桿菌05-21 和植物乳桿菌07-191 并以1∶2 比例優(yōu)化搭配,利用優(yōu)化的竹筍膳食纖維牛乳發(fā)酵培養(yǎng)基與發(fā)酵工藝,制成益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維功能性酸奶產品,進行了實驗動物小鼠的通便功能試驗。結果表明,益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維功能性酸奶產品能夠促進試驗小鼠小腸推進、縮短排便時間、增加排便粒數和排便量,具有通便功能,與預期結果和已有的相關報道結果一致。

綜上所述,本研究篩選出適宜發(fā)酵竹筍膳食纖維酸奶的特定益生菌株,其發(fā)酵的竹筍膳食纖維酸奶具有通便功能。為進一步研發(fā)及工業(yè)化生產益生菌發(fā)酵竹筍膳食纖維功能性酸奶產品提供了可行依據,進而提高了竹筍的利用率和利用價值,開辟竹筍資源利用的新途徑;也為研發(fā)益生菌發(fā)酵其他膳食纖維功能性產品提供了借鑒指導。

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