一种添加了益生菌Saccharomyces Boulardii的乳糖水解山羊奶制成的创新开菲尔：挥发性化合物特征、流变学和感官特性

《Probiotics and Antimicrobial Proteins》：An Innovative Kefir Produced from Lactose Hydrolyzed Goat Milk with the Addition of the Probiotic Saccharomyces Boulardii: Volatile Compound Profile, Rheological and Sensory Properties

　　

该研究的依据是，将益生菌Saccharomyces boulardii应用于开菲尔及类似的山羊奶发酵乳制品中，可提供一种增强健康效益和整体感官接受度的创新途径。研究人员探究了将S. boulardii掺入乳糖水解山羊奶中用于开菲尔生产，并评估了其在28天贮藏期间对功能性、微生物学和感官特性的影响。用于生产低乳糖和无乳糖替代品的山羊奶经β-半乳糖苷酶（β-galactosidase）进行了50%和100%的乳糖水解，并制备了添加和不添加S. boulardii的开菲尔样品。结果表明，乳糖水解导致的葡萄糖和半乳糖含量增加提高了发酵效率。乳酸杆菌属（Lactobacillus spp.）计数在LH100B中达到峰值8.57 log CFU/mL，而S. boulardii在整个贮藏期间维持高于10⁶ CFU/mL的活菌水平，符合益生菌标准。蛋白水解活性和抗氧化能力显著提高，尤其是在添加S. boulardii的乳糖水解样品中。抗氧化能力（ABTS法）在第14天达到最高值，与对照相比，含S. boulardii样品的自由基清除活性高出28%–30%。乳糖水解水平，特别是与S. boulardii的组合，显著影响技术和生化特性。在添加S. boulardii的100%水解样品中观察到最高的持水力，而乳糖水解提高了稠度指数但不影响流动行为。尽管单独水解未显著改变挥发性特征，但含S. boulardii的样品以醇类为主的挥发性化合物为特征。此外，乳糖水解降低了柠檬酸和苹果酸，而含S. boulardii的样品在整个贮藏期间乙酸水平保持升高。感官评价表明，由50%乳糖水解山羊奶并添加S. boulardii制成的开菲尔获得评审员最高的总体可接受度评分，而100%乳糖水解的样品也保持了良好的感官特性。结果提示，乳糖水解与掺入S. boulardii相结合，增强了山羊奶开菲尔的功能性、流变学和感官特性，为开发适合乳糖不耐受消费者和功能性食品市场的发酵乳制品提供了一种有前景的策略。

论文解读文章

研究背景是，开菲尔作为一种功能性发酵乳制品，传统上以牛奶为主原料，但山羊奶因营养丰富且具有益生元特性而备受关注，然而其固有的“膻味”限制了消费者接受度。乳糖不耐受人群需要无乳糖或低乳糖乳制品，而现有开菲尔产品中益生菌主要为细菌，仅有少数研究探索酵母益生菌布拉氏酵母菌（Saccharomyces boulardii）的应用。S. boulardii作为唯一经美国食品药品监督管理局（US FDA）批准用于人类消费的益生酵母，具有耐酸、耐胆盐及抗生素抗性，并能促进乳酸菌生长，但该菌无法直接发酵乳糖，需依赖乳酸菌水解乳糖后利用葡萄糖和半乳糖。目前，关于将S. boulardii与乳糖水解技术联合用于山羊奶开菲尔生产的综合研究尚属空白。为填补这一文献空白，研究人员开展了本研究，旨在评估不同乳糖水解水平（50%和100%）及S. boulardii添加对开菲尔在28天贮藏期间理化、微生物、流变、挥发性物质及感官特性的影响，为开发适合乳糖不耐受消费者的功能性发酵乳制品提供新策略。该论文发表在《Probiotics and Antimicrobial Proteins》。

关键技术方法方面，研究人员从Mehmet Bey有机山羊农场（土耳其阿菲永卡拉希萨尔）获取原料山羊奶。主要方法包括：使用β-半乳糖苷酶（β-galactosidase, NOLA? Fit）在10°C下处理12小时实现50%和100%乳糖水解，随后95°C灭活5分钟；制备五个开菲尔样品组：对照（未水解山羊奶+开菲尔发酵剂eXact Kefir-2）、LH100A（100%水解+发酵剂）、LH100B（100%水解+发酵剂XPL-1+S. boulardii CNCM I-745）、LH50A（50%水解+发酵剂）、LH50B（50%水解+发酵剂XPL-1+S. boulardii）；所有样品在22°C发酵至pH约4.6，然后在4°C贮藏28天。分析手段涉及高效液相色谱（HPLC）测定碳水化合物和有机酸、流变仪测定流变参数（Power-Law模型）、固相微萃取-气相色谱-质谱（SPME-GC-MS）分析挥发性化合物、微生物计数（MRS和M17琼脂培养乳酸杆菌和乳球菌，沙氏葡萄糖琼脂培养酵母）、以及7名半训练评审员进行的感官评价。

研究结果分述如下：
化学组成、pH和蛋白水解活性：不同处理间干物质、蛋白质及脂肪含量差异极小。pH值从第1天的4.47–4.53降至第28天的4.35–4.45，其中LH100A和LH50A下降更显著，表明乳糖水解加速了酸产生。总游离氨基酸含量从第1天的0.28–0.37 ?增加至第28天的0.39–0.43 ?，反映蛋白水解活性增强，且乳糖水解样品（LH100A和LH50A）的游离氨基酸含量显著高于对照，但S. boulardii添加未影响蛋白水解程度。
抗氧化活性：ABTS值在第14天达到峰值，随后下降，表明抗氧化肽在贮藏中期积累；含S. boulardii的样品在ABTS法中自由基清除活性较对照高出28%–30%。DPPH抑制活性在整个贮藏期保持稳定（60%–61.5%），未受乳糖水解或S. boulardii影响。FRAP活性也无显著变化，可能由于pH变化微小。
碳水化合物含量：对照乳糖从3.27%降至3.09%。LH100A和LH100B的葡萄糖初始含量（2.42%）和半乳糖含量较高，但LH100B和LH50B中半乳糖较低，归因于S. boulardii对半乳糖的利用。葡萄糖在含S. boulardii样品中仅在第一天检测到，随后被乳酸菌迅速消耗。
有机酸：乳酸为主导有机酸（1308–1511 mg/100g）。柠檬酸在含S. boulardii样品（特别是LH50B）中浓度降低甚至未检出。苹果酸在LH50B中最低。乙酸在含S. boulardii样品中持续升高，而对照和仅水解样品中乙酸先升后降，表明S. boulardii维持了持续的代谢活性。
流变学性质：稠度指数（K）在乳糖水解样品中第28天最高（3.76 Pa·s vs 对照约1.98），表明结构抗性增强。流动行为指数（n）均小于1，呈现假塑性流体特性，且各样品间差异不显著。
持水力（WHC）：含S. boulardii的100%水解样品（LH100B）在所有贮藏日持水力最高（约56.7%），显著高于对照和其他样品，可能与乳糖水解促进胞外多糖产生有关。
颜色：含S. boulardii的LH100B和LH50B样品b*值（黄度）显著高于其他样品。
挥发性化合物：共鉴定出7类挥发性物质（羧酸、醇、醛、酯、烃、酮、硫化物）。对照及仅水解样品（LH50A、LH100A）的特征挥发物为酸类，而含S. boulardii样品（LH50B、LH100B）的特征挥发物为醇类（乙醇为主）。乙醇含量在含S. boulardii样品中最高；乙醛在LH100B中含量最高但贮藏期下降；酯类如乙酸乙酯和丁酸乙酯普遍增加；酮类中双乙酰在LH100和LH50样品中含量最高，乙偶姻仅见于LH100B。热图聚类分析显示，贮藏时间（尤其第28天）和S. boulardii添加显著影响挥发性化合物组成。
微生物计数：乳球菌计数从第1天的8.36–8.65 log CFU/mL降至第28天的7.36–7.85。乳酸杆菌计数在含S. boulardii的LH100B和LH50B中最高（第1天8.57 log CFU/mL），且下降较缓。酵母计数在对照和仅水解样品中贮藏后期增加，而在含S. boulardii样品中因初始浓度较高而略降，但S. boulardii始终维持>10⁶ CFU/mL的活菌数，满足益生菌标准。
感官评价：在风味、质地和总体可接受度方面，含S. boulardii的50%乳糖水解样品（LH50B）获得最高评分，100%水解样品（LH100B）也表现良好。对照样品在质地评分上最低，而乳糖水解及S. boulardii添加均提升了质地评分。

讨论部分未单独列出，但结论部分指出：研究结果表明，乳糖水解水平和S. boulardii的掺入显著影响了山羊奶开菲尔的理化、流变、微生物和感官特性。部分乳糖水解改善了持水力，而S. boulardii的添加增强了微生物活力并促进了有利的发酵动态变化。感官评价显示含S. boulardii的开菲尔获得了更高的总体可接受度，表明益生酵母的添加对消费者感知有积极贡献。在所有试验配方中，LH50B（50%乳糖水解结合S. boulardii）是最有前景的样品，其持水力约56.7%，酵母活菌数在整个贮藏期高于10⁶ CFU/mL，并且感官接受度最高。这些结果提示，部分乳糖水解而非完全水解可能提供更平衡的底物环境，既支持微生物代谢又促进理想的质构和风味属性。研究存在局限性：仅使用单一山羊奶基质、单一β-半乳糖苷酶来源和单一S. boulardii菌株，且为实验室规模生产，未进行体外胃肠模拟或临床验证。未来研究应扩展到不同乳制品基质和植物基系统，评估模拟胃肠条件下的益生菌存活性，并进行工业规模验证。