乳酸又可称为α-羟基丙醇酸,广泛存在于人类、动物和微生物的代谢机制中。大豆糖蜜含有多种碳水化合物,主要含有的大量棉子糖和水苏糖,大部分酵母菌均难以利用,而乳酸菌在代谢过程中能够产生α-半乳糖苷酶水解水苏糖和棉子糖生成乳酸和乙酸。因此,来自东北农业大学食品学院的江杨娟、徐丽和陈美思等人选用6 株乳酸菌发酵大豆糖蜜生产乳酸,通过乳酸菌的生长特征、乳酸产量、大豆糖蜜的糖代谢来分析乳酸菌利用大豆糖蜜以及生产乳酸的能力,为大豆糖蜜的利用提供应用的理论基础。
1.乳酸菌菌株的生长特征
L. plantarum subsp. plantarum CICC23168是活细胞数最快能达到6.66×109CFU/mL的菌株,且稳定时间长,虽然L. acidophilus KLDS1.0327的活细胞数也能达到3.98×109CFU/mL,但是其迟滞期太长,而其他4 株乳酸菌的最高活细胞数远远低于L. plantarum subsp.plantarum CICC23168,说明L. plantarum subsp. plantarum CICC23168在大豆糖蜜中生长旺盛。
2.乳酸菌对大豆糖蜜碳水化合物的利用情况
6 株乳酸菌均能利用大豆糖蜜中的主要碳水化合物,其中L. acidophilus KLDS1.0327和L. plantarum subsp. plantarum CICC23168较其他菌株糖代谢能力强,发酵48 h后,碳水化合物的总消耗量分别为27.47 g/L和26.40 g/L,说明该2 株菌更具有以大豆糖蜜为底物发酵生产乳酸的潜力。
3.大豆糖蜜发酵生产乳酸
以15°Brix大豆糖蜜作为发酵底物,在发酵48 h内,6 株菌的发酵液中乳酸产生量都有所增加,其中L. delbrueckii ssp. bulgaricus KLDS1.8501、L.acidophilus ATCC11975、L. casei ATCC393和L. plantarum NAU322这4 株菌的乳酸产生量较低,发酵48 h后乳酸产生量仅为2.95、2.50、4.18 g/L和5.86 g/L。而L. delbrueckiissp. bulgaricus KLDS1.8501在发酵8 h内乳酸产生量快速增加,最大乳酸产生率为0.48 g/(L·h)。L. acidophilus KLDS1.0327在发酵24 h内,乳酸产生量很低,是因为L. acidophilus KLDS1.0327处于延滞期,活细胞数仅为2×107CFU/mL,几乎未水解大豆糖蜜中的碳水化合物。在发酵24 h后,乳酸产生量突然大幅度上升,因为该菌此时开始大量生长繁殖,加速利用大豆糖蜜中的碳水化合物,代谢生成终产物乳酸,发酵48 h后积累乳酸质量浓度为11.57 g/L。L. plantarum subsp. plantarum CICC23168在发酵48 h内,乳酸产生量随着发酵的进行而逐渐升高,在发酵48 h时产生量为12.53 g/L,与其他5 株菌株相比较高;而在发酵24 h时,其乳酸产生量即可达12.18 g/L,相比48 h时虽差异显着(P<0.05 ),但24~48 h间仅合成乳酸0.35 g/L。
结 论
在15°Brix大豆糖蜜中,37 ℃、pH 6.0条件下发酵24 h,植物乳杆菌植物亚种CICC23168的活细胞数达到 6.66×109CFU/mL,乳酸产生量为12.18 g/L,总糖消耗量为22.48 g/L,与其他菌株相比有明显优势。因此,植物乳杆菌植物亚种CICC23168是能利用大豆糖蜜发酵产乳酸的潜力菌株。