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发酵过程对奶制品的卫生和感知质量的影响

介绍
动物产品在非洲具有重要的经济和文化价值。在萨赫勒国家,它们在全球贸易中占据第二位[ 1 ]。乳制品行业在这些国家尤其重要,因为它构成了实现粮食安全、性别平等和减少贫困​​的战略杠杆[ 2 ]。最常见的当地乳制品是生奶、巴氏奶和传统发酵奶;酸奶也在当​​地生产,但通常使用进口成分,如奶粉、香料、发酵剂,这些成分往往会与西方产品同化[ 3 ]。在布基纳法索,传统的凝乳,通常称为lait caillé,据报道是原料乳经内源微生物作用自然发酵的产物[ 4 , 5 ]。Lait Caillé生产的原料主要是牛奶,但有时也使用山羊奶。从历史上看,富拉尼部落的人民,特别是妇女,是牛奶蛋奶酥的主要加工者和贸易商,大部分产于农村地区 [ 4 , 5 ]。虽然这些地区的特点仍然是家庭生产和消费本地乳制品,但城市地区的特点是主要使用进口乳制品作为原材料或最终产品[ 3]。因此,随着食品全球化的到来,传统的鲜奶蛋挞正逐渐被取代并被贴上错误的标签,这种传统食品的遗产面临着消失的风险。之前大多数关于传统Lait Caillé 的研究文章都集中在参与乳酸发酵的微生物的鉴定和/或选择上[ 4,5,6 ]。因此,作者指出需要改进加工,并建议使用内源发酵剂作为振兴当地乳制品行业的一种方式[ 4,5,6 ]。然而,对Lait Caillé的生产实践有一个完整的了解以及与消费者认知并行的微生物评估是理解和保存传统专业知识以及未来推广行动方向的关键方面。迄今为止,缺乏与这些重要方面相关的数据,工业层面的生产尝试尚未进行。

这项研究的目的是促进消费者对布基纳法索传统发酵奶Lait Caillé的消费。更具体地说,我们调查了农村和城市的生产实践以及城市地区对牛奶蛋花的感知质量。然后,对发酵样品进行微生物和理化参数分析。最后,提出了通过使用内源性乳酸菌(LAB)培养物来改进传统加工的尝试。

材料与方法
制造实践的确定
在瓦加杜古(中部)、法达-恩古尔马(东部)、博博-迪乌拉索(西南)等城市以及博博-迪乌拉索周围的 4 个村庄(即 Yegueresso、Flasso、Samanga 和法拉科巴(附加文件1)确定了传统凝乳的生产做法。在瓦加杜古和博博迪乌拉索,我们采访了个体加工商、小型加工单位协会 (SCOOPS-TL/Neema) 的代表以及来自 4 个露天市场的卖家。在 Bobo-Dioulasso 的 4 个偏远村庄,我们对来自 4 个家庭农场的饲养员和加工者以及来自牛奶收集中心 (CCL-Yegueresso) 的饲养员进行了采访。在法达-恩古尔马镇,我们采访了饲养员和小型乳制品企业的代表。收集的数据涉及牛奶的来源、加工、储存条件和产品的使用。在访谈前,参与者被告知调查的目的并征求自由同意。

消费者认知的确定
消费者对传统发酵奶蛋奶酱质量的看法是通过对布基纳法索首都瓦加杜古市的一项调查得出的。数据收集自 26 个社区随机抽取的 208 名受访者,涉及社会人口特征、消费/不消费原因、消费模式和增加牛奶蛋白消费的参数(附加文件2)。参与者被告知调查的目的,并在进行调查之前征求他们的自由同意。

生产试验和取样分析
传统的Lait Caillé的生产试验在两个地点进行:在 Yegueresso(农村地区)的一个家庭农场和在瓦加杜古(该国最重要的城市)一个名为 Katre-yaar 的公共市场的环境中。在这两个地点,加工商都被要求根据他们自己的图表 生产Lait Caillé ,该图表被确定为未经巴氏消毒的生奶的自然发酵(图1)。Katre-yaar 和 Yegueresso 地点的发酵分别持续了 48 和 49 小时。样品以无菌方式收集在无菌小瓶中,并在冰盒中运送到实验室。

pH值测定、微生物计数和鉴定
所有样品的 pH 值均使用 pH 计(Hanna,美国)测定。分别使用De Man Rogosa Sharp(MRS;DIFCO,美国)、M17(Liofilchem,意大利)、Sabouraud 氯霉素(Liofilchem ,意大利)和紫罗兰红胆汁葡萄糖(Liofilchem,意大利)琼脂培养基如前所述 [ 5 , 7 ]。此外,根据革兰氏和过氧化氢酶测试 [ 8 , 9 ],对来自瓦加杜古 Katre-yaar 的样品进行了推测的 LAB 和酵母的分子鉴定。(GTG) 5后进行鉴定-rep-PCR ,然后分别对 LAB 和酵母进行 16S rRNA 和 26S rRNA基因测序[ 5、10、11、12 ]。

使用发酵剂进行工厂规模的Lait Caillé生产
在瓦加杜古市的半手工乳品厂 (Fromagerie Gariko) 进行了试验,以改善传统发酵乳的卫生状况。分别使用乳酸乳球菌的两种菌株(GenBank登录号:MH431827、MH431825)。此外,L . 乳酸菌(GenBank 登录号 MH431827)用于与肠膜明串珠菌(GenBank 登录号 MH431793)共培养。这些 LAB 菌株之前是从通过自然发酵获得的传统Lait Caillé中分离出来的,并在实验室进行了测试 [ 5 , 13 ]。

起始培养物的制备如前所述[ 13 ]并进行了一些修改。在琼脂和肉汤培养基中培养后,通过 4000× g离心 10 分钟收集细胞,用 20 ml 无菌稀释液(pH 7.0 ± 0.2)洗涤两次,最后重悬于 20 mL 无菌稀释液中。该细胞悬浮液用于接种。如上所述,从单个菌株的培养物中制备共培养物。然后,将等体积的各个菌株培养物混合至最终体积为 20 mL。通过琼脂培养基上的菌落计数确定接种量。

将生奶通过网布过滤,在水浴中巴氏灭菌(90°C,2分钟)并分配在塑料桶中(4.5L/桶)。在 32 ± 2 °C(0.2%,v/v − 10 6 CFU/mL)下进行接种, 然后在 32 ± 2 °C 下孵育 10 小时 30 分钟至 11 小时 30 分钟。第一次试验后,与生产商一起进行调整,以提高产品的卫生质量,然后对每种发酵剂进行至少两次其他试验。收集重复样品用于微生物计数和pH测定。

使用 3 点享乐量表对颜色、香气、质地和味道属性进行感官分析,并对使用先前表征的 LAB 生产的发酵乳进行评级测试。由 7 至 10 人组成的小组(不一定是牛奶蛋白消费者)进行了评估,以提供初步迹象。参与之前已征得他们的自由同意。

统计分析
SPSS 20 版的卡方 ( X 2 ) 检验用于评估传统的Lait Caillé消费与社会人口因素之间的关系 ( p  < 0.05)。使用 R Commander 版本 2.8-0 进行主成分分析 (PCA) 和层次聚类,以分析受访者学术团体建议的特征,以提高传统的Lait Caillé质量。

结果与讨论
传统Lait Caillé的制作方法
对制造实践的调查提供了不同流程的总体图。

在农村地区的家庭农场,原奶直接由牛提供,而在城市地区的集贸市场,原奶则由城郊农场的运输商提供。莱特卡耶 (Lait Caillé)的生产在家里进行,或者在家庭和销售地点(市场)之间交替进行。富拉尼妇女是主要的销售者,被视为传统的鲜奶小贩。在家庭农场层面,前期作业是挤奶和过滤(图 1)。挤奶通常是手工进行的,通过刺激犊牛开始挤奶(图 2 ))。然后将收集到的原奶过滤到容器中并运输到发酵地点(无论是在家还是销售地点)。在某些情况下(城市地区),据透露,市场上出售的凝乳实际上是未售出的鲜奶自然发酵而成。由于在调查期间,一些市场现场的原奶质地非常液态和/或在环境温度下很久才开始凝固,因此怀疑一些供应商存在非常规做法。少数受访者关于使用植物或食用盐来延长原料奶保质期的报告支持了这一点。在发酵阶段,报告了三种不同的做法。

在大多数情况下,原料奶没有被加热(图 1)。发酵是在室温下在各种类型的容器(葫芦、塑料或铁制、锡制的盘子等)中自发进行的。该过程包括将原料奶倒入容器中,盖上盖子,等待获得产品的感官特征。这种做法是最常报道的过程。在以往的发酵乳微生物学研究中[ 4,5,6 ],也提到了原料乳的自然发酵。然而,未经巴氏消毒的牛奶可能携带不良微生物,可能会损害最终产品的安全性,正如之前的作者所建议的 [ 5 , 6]]。

在其他情况下,据报道发酵采用了“反倾”做法,包括将少量先前生产的凝乳掺入经过巴氏灭菌或未经巴氏灭菌的生奶中(图1  )。然而,由于储存困难,以前生产的传统凝乳并不总是可用。此外,在城市地区的一些报道中还发现了一些令人困惑的情况,其中用作接种物的发酵乳是商业酸奶。其他一些加工商报告说,当他们想要的酸奶酸度过高时,他们以传统发酵奶“Lait Caillé”的名称来命名该产品。在农村地区,商业酸奶的供应量较低可能有助于防止其被贴错标签莱特卡耶。除了被认为比酸奶更酸之外,传统的牛奶蛋白在微生物学上也有所不同 [ 5 , 6 ]。城市地区这种令人困惑的命名证实了对传统发酵奶遗产的威胁,以及收集该领域所有传统专业知识的必要性。

在少数情况下,有在发酵前加热原料奶的报道(图 1)。发酵容器是特定的。使用相同的发酵容器也可以被视为使用发酵剂的古老专业知识。事实上,这种做法将逐渐选择仍附着在容器中的主要 LAB,正如 Parker 等人所证实的那样。[ 14 ]。这些作者报告了塞内加尔的类似做法,并指出容器内形成的细菌生物膜可作为巴氏灭菌原料奶发酵的发酵剂。然而,这种做法的缺点也可能是存在病原微生物或任何其他不需要的微生物[ 14 ]。

Lait Caillé的发酵持续 1 天(过夜)到 3 天,具体取决于气候温暖还是寒冷。当产品的特性被判断为令人满意时,生产商停止发酵。然后用木棒打碎凝块(图 2),并使用该木制仪器或任何其他合适的仪器对产品进行均质化。Lait Caillé可直接食用或与谷物食品混合食用,或保存用于销售或用于仪式。

消费者认知
调查受访者概况如表1所示。

表 1 受访者的主要社会人口特征。受访者的重新分配按性别(%)、婚姻状况(%)、民族(%)、宗教(%)和城市居住时间(年数)呈现
全尺寸桌子
消费者占受访者的74%。年龄、性别、婚姻状况、学历(图 3)、城市居住时间、宗教信仰(补充文件3)和莱特卡耶消费之间不存在显着相关性(p˂0.05 ),但发现相关性显着( p ˂0.05)牛奶蛋白消费量与家庭规模之间的关系(图 3)。

之前的一项研究 [ 15 ] 关于博博迪乌拉索某些乳制品消费的决定因素,其中受访者的文化背景和发酵乳(手工酸奶)[ 15 , 16 ] 与本研究中的不同,得出的结论是:与婚姻状况相反,宗教和性别因素对消费没有显着影响。

在本研究中,酸味、质地(凝乳和奶油的存在)、作为具有良好营养价值和天然产品的认知是消费者评价该产品最多的报告特征(图 4)。

作为天然产品的看法可能是与酸奶相对立的,当地消费者可能认为酸奶更多是人工的(奶粉、添加香料、外国来源)。教育作为敏感性的来源是一个重要因素,可能有助于提高受访者对卫生和安全方面的认识,因为此前有报道称教育作为中低收入城市饮食行为的决定因素发挥着越来越大的作用非洲人口 [ 17 , 18 , 19 ]。图 5a显示消费者教育与饮食场所之间存在显着关系。事实上,消费者接受正规学术体系(小学、中学和高等教育)的教育越多,用于消费的牛奶蛋白销售网站就越少( p  < 0.05)。

这种关系强调了食品环境和消费者意识作为消费决定因素的重要性[ 17 ]。通过根据学术水平以及对传统Lait Caillé改进方面的建议对受访者进行分组,卫生(包括包装)是报告最多的问题,其次是不理想的感官特征。PCA 的个体和变量图(图 6a、b)表明,第一个维度(解释了 57.38% 的方差)与减少酸味和气味(特别是小学和高等教育的受访者更喜欢)相关,而不是撇脂(主要由古兰经教育的受访者建议)。第二个维度(解释了 32.26% 的方差)与改善卫生和包装有关(尤其是未受过教育的受访者建议的)。层次聚类证实了这一趋势,表明来自正规学术系统的受访者对改进方面的建议最接近,而来自古兰经教育的受访者正在形成一个单独的集群(图 6c)。

矛盾的是,未受过教育的受访者对卫生的要求较高,这可能是因为他们中的许多人将销售场所用作就餐场所(图 5a),并接触了摊贩的销售点和与卫生相关的行为。观察结果还表明,学术教育并不是该城市地区食品卫生宣传的唯一来源。事实上,媒体和口碑传播可能发挥了重要作用,因为它们很受欢迎,并且据报道可以有效地推动其他地方一些餐馆的消费者购买决策[ 20 ]。这些数据表明,改进牛奶蛋奶酥的某些方面财产(特别是安全性和完整性)和改善零售店,可能会导致消费增加。

然而,技术进步应该保留仍然广受赞赏的“天然”产品的形象。由于对感官特性的评价各不相同,因此改进应更多地侧重于保持完整性、卫生和升级存储分配系统,这也将促进内生经济发展[ 21 , 22 ]。

Lait Caillé样品的微生物特征
来自农村和城市地点的传统Lait Caillé样品的 pH 值在发酵过程中下降至最终值 4.4 ± 0.13,而嗜温需氧细菌和 LAB 的 pH 值则上升(图 7 a、b)。在 Yegueresso 和 Katre-yaar 地点,酵母和霉菌的数量分别在发酵 33 小时和 17 小时达到峰值,而在 Yegueresso 地点,肠杆菌负荷在 14 小时达到峰值(8.5 log 10 CFU/g),在 Katre 则在 17 到 48 小时之间达到峰值。 -yaar位点(高达8.7 log 10 CFU/g)。尽管 CODEX STAN 243-2003 [ 23 ]并未确定发酵乳 pH 值的标准值,但开菲尔 (kefir) 、马奶酒( kumys)除外和酸奶,该标准规定发酵乳中 LAB 的最小值为 7 log 10 CFU/g,这两个地点均满足要求。肠杆菌科细菌的计数与之前的报告相似[ 5 , 6 ],支持了一些消费者的负面看法,并证实需要改善卫生状况,包括对牛奶进行巴氏灭菌。

Katre-yaar 遗址的Lait Caillé发酵过程中发生的 LAB 和酵母菌的鉴定
Katre-yaar 样品中的 LAB 分离株(表2 )显示以肠球菌属为主。其次是假肠膜明串珠菌/肠膜明串珠菌。

从发酵开始,酵母菌群就以隐球菌属为主。和Rhodotula mucilaginosa,然后是Pichia kudriavzevii / Pichia guilliermondii和Trichosporon spp。

与之前的研究相比 [ 5 , 6 ],来自 Katre-yaar 的Lait Caillé样品具有不同的可培养微生物群特征。而在我们之前的研究中[ 5 ],乳酸乳球菌、乳酸肠球菌、希拉肠球菌、酿酒酵母和念珠菌属。结果表明,农村的Lait caillé样品中的主要微生物是,而目前城市的Lait caillé样品中不太常见的优势微生物是肠球菌spp.、毕赤酵母sp.。和毛孢子菌种。被观察到。此外,前面引用的研究 [ 5 , 6 ] 都没有报道来自毕赤酵母属、隐球菌属或红酵母属的酵母的存在,这些酵母菌在本研究中被鉴定为来自加纳的努努( Pichia kudriavzevii )、塞特米(弯曲隐球菌)来自南非和来自肯尼亚的suusac ( Rhodotula mucilaginosa ) [ 7 , 24 , 25]。未经巴氏消毒的牛奶自发发酵所涉及的微生物群的高度可变性说明了在识别典型的牛奶蛋白微生物群时面临的一些挑战。这一事实,再加上城市地区酸奶发酵剂的高可用性,可以解释为什么使用后者来生产发酵乳,而发酵乳被错误地视为传统的牛奶酱。

由Lait Caillé内源 LAB 发酵的牛奶样品的微生物和感官质量
初步测试有助于评估该装置已使用的制造工艺的效率。结果显示,发酵乳中 肠杆菌科细菌含量较高(图8a ),其值高于 2 log 10 CFU/ml的令人满意的限值[ 26 , 27 ]。

调整(附加文件4)集中于巴氏杀菌牛奶的良好处理和加工材料的消毒。调整后,微生物负荷令人满意(平均值如图8 b所示 ),肠杆菌科细菌的范围 < 1–3.6 10 1  CFU/ml ,  LAB 的范围在2.8 10 8 –2.1 10 9 CFU/ml 之间。最终 pH 值在 4.4 至 4.6 之间变化。肠杆菌科负载的变化虽然在令人满意的限度内,但表明需要加强处理器能力和系统监控以确保一致的质量。

对用Lait Caillé内源 LAB 发酵的牛奶样品进行感官评价
对用发酵剂培养物获得的发酵乳样品进行感官评价,初步表明了感官属性。小组成员对总体可接受性表示积极赞赏。与共培养物发酵产生的发酵乳相比,单一培养物发酵乳的酸性较低,评价也更好。这与对牛奶蛋奶感知的调查得出的一些结论是一致的,一些消费者指出酸味是不消费的原因,而另一些消费者则对此表示赞赏。

来自受控发酵的数据可能是对升级传统发酵乳工艺的需求的回应。然而,内源微生物自发进行的生乳乳酸发酵导致乳制品在风味、粘度、生化特性、安全性和健康促进作用方面具有复杂的特性[ 28 ]。因此,使用选定的发酵剂可能不会产生具有相同感官或营养属性的产品。然而,为了安全和一致的质量,如果不使用发酵剂,工业规模的莱特卡耶生产就无法持续[ 28]。这是乳制品研究(特别是生物技术和社会经济学)和政治必须解决的困境,以保护非洲传统的牛奶蛋白和类似的传统发酵奶的遗产。

结论
调查显示,与传统蛋奶酥相关的价值链的特点是消费者对卫生和优质产品的需求。生产实践呈现出一些变化,但具有共同特征、发酵和发酵剂培养的内生专业知识、不受控制的发酵和安全隐患。然而,传统的牛奶蛋奶酱仍然有一个利基市场,通过对牛奶进行巴氏灭菌等方式提高卫生质量,同时保留产品被认为是天然的特性,可以吸引新的消费者。使用选定的 LAB 菌株作为发酵剂,例如乳酸乳球菌和肠膜明串珠菌可能是可持续生产的关键,但需要对制造商进行技术跟踪,以采用良好的制造规范。此外,在实施这样的新工艺之前,应考虑改善包括包装在内的存储分配系统的卫生状况。

发布日期:2024-02-23