酸乳质量及其胞外多糖的研究

【摘要】：近年来，我国乳制品生产发展非常迅速，尤其是各种酸乳的生产和消费更是突飞猛进。 目前，稳定和提高酸乳制品的质量已成为我国乳品生产面临的重大理论和实践问题，而酸 乳质地的细腻程度、口感滑润与否、乳清是否容易析出等许多特性都与乳酸菌胞外多糖 (EPS)的作用有关，因此，探讨乳酸菌胞外多糖与酸乳制品品质之间的关系及其相互作 用机理，不仅对促进我国乳品科学的研究具有重要的学术意义，而且对解决酸乳生产实际 问题也具有重要的应用价值。 首先对收集得到的7个酸乳混合发酵剂和4个单一酸乳菌株，通过分离、量化筛选、 性能检测及电镜观察，获得了产粘性能和生产性状良好的一株嗜热链球菌SGX03-3和一 株保加利亚乳杆菌SGX03-1。电镜观察显示SGX03-3能够分泌粘液型胞外多糖，SGX03-1 能够形成荚膜型胞外多糖。 通过旋转式粘度计测定酸乳流变特性，结果表明凝固型酸乳是一种触变性流体，在一 定条件下，酸乳样品的剪切应力和表观粘度同时与其温度、所受剪切速率和剪切时间三因 素有关。采用混合正交试验，对多种酸乳质量影响因素及其相互关系进行了研究，系统阐 明了酸乳生产中菌株、配料、工艺和产品质量之间的相互作用关系。统计分析显示，酸乳 生产的7个因素中，对酸乳制品感观综合评分影响作用最大的是生产中使用的菌株，其次 是发酵的程度和原料成分。不同原料配方、不同发酵剂所形成的酸乳之间EPS的含量都 没有显著性差异，导致酸乳表观粘度差异的原因与其中EPS的含量没有直接关系。酸乳 制品的6个检测指标中，与酸乳感观综合评分关系最密切的是其食用粘度，它们之间的量 化关系是：Y=3． 38318+0． 00630X3(P=0． 0002) 。各项生产因素对酸乳样品食用粘度影响 作用由大到小的顺序是：菌株蛋白质含量发酵终止酸度脂肪含量SNF。 对酸乳的感官质量评定结果经过归一化处堙，求出各指标的主观权重和客观权重，再 用组合赋权法求出最终权重，然后通过对酸乳主、客观指标的正向化和无量纲化处理，利 用混合综合法得到每个评估样品的综合评分并排序。从而首次建立了酸乳感观质量量化评 价体系。用新建立的评价体系，对实验室生产和市场上流行的凝固型酸乳感官质量综合评 价结果显示：利用酸乳生产菌株(SGX03-1+SGX03-3) 制作的酸乳质量达到并超过了市场 上较好产品的质量水平。该评价体系可用于酸乳样品的质量量化排序，还可用于发酵剂的 评价和筛选。 对酸乳中的胞外多糖通过蛋白酶水解、离心、乙醇沉淀进行分离提取，进一步采用三 氯乙酸法去除蛋白，再经过透析、超滤、DEAE-Sepharose CL-6B离子交换柱层析和 中文摘要 sepharose CL一ZB凝胶柱层析使多糖得到纯化。最后得到一种纯化样品EPS03一lgm，通 过HPLc和凝胶柱层析鉴定，EPs03一lgm分子大小和所带电荷情况都表现出较好的均一 性，达到了进行化学结构鉴定的纯度要求。 利用HPLC、IR、Uv、GC和NMR技术对纯化后的酸乳粘性多糖EPs03一lgm的分子 结构进行了解析。EPs03一lgm的平均相对分子质量大约为400万。通过对EPs03一1脚’H 一 NMR、’3e一NMR、DEPT、mesy、HMQe、HMBe的图谱分析，确定其化学分子结 构式为:*3)一a一D一Ga切一(1*3)一p一D一Ga犷(103)一p一D一GlcP一(1、6)一p一D一 GlcP一(1一。该多糖无论是糖重复单位的组成，还是各个糖基单元化学成键的形式与有关 已报道的LAB EPS的结构都不相同，初步判断是一种新结构的乳酸菌胞外多糖。对这种 多糖的立体结构通过’H一NMR、TocsY和NoEsY综合图谱分析，可知EPso3一lgm是 一种单螺旋结构，其在水、酸乳体系中，能够形成比较舒展的大型“无规线团”状的立体构 象。 对粘性发酵剂、非粘性发酵剂和添加粘性多糖后经非粘性发酵剂发酵制作的三种酸 乳，进行了扫描电镜观察及其质构和流变特性分析，结果发现乳酸菌发酵过程中产生乳酸 的速度、分泌胞外多糖的时间、胞外多糖分子大小、结构和数量将会深刻地影响酪蛋白立 体网状结构的形成。提出了LAB EPS影响酸乳凝胶的机理，主要是通过其自身分子大小 形成的空间位垒，来干扰酪蛋白微球之间相互连接的方式，从而动态影响酪蛋白微球立体 网状结构的构建。这种影响作用不仅与其分子大小、结构有关，更重要的还与EPS添加 到乳体系中的方式、时间、速度、浓度有关，从而解释了酸乳制作时，粘性发酵剂所能达 到的效果不容易用直接添加增稠剂的方法所代替的原因。

【关键词】：酸乳 乳酸菌胞外多糖 量化评价体系 核磁共振 结构 构象 空间位垒 机理
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TS252
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