3.3.2 氧化还原电位
本试验中使用的巴氏杀菌奶的平均初始氧化还原电位约为+220 mV，该值在对照奶样品和每种菌株的未接种样品中在整个4周储存期内保持不变（图3）。尽管文献中未找到巴氏杀菌奶的氧化还原电位值，但已知生奶在需氧条件下的氧化还原电位在+200至+300 mV之间。在储存期间的任何时间，对照样品与未接种样品之间的氧化还原电位测量没有统计学差异。筛选试验中观察到类似结果（表1）。
图3：（A）两歧双歧杆菌KYO、（B）长双歧杆菌ATCC 15708、（C）动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140在巴氏杀菌奶中4周冷藏期间氧化还原电位的变化
在本试验中，使用真空代替氮气鼓泡进行脱气处理，这影响了氧化还原和溶解氧数据。发现氮气鼓泡脱气能产生更大的氧化还原电位值降低和溶解氧水平降低。因此，在本试验中使用了较温和的脱气方法，与对照奶相比，氧化还原电位的降低不显著。在本试验中，半胱氨酸以0.1%的浓度添加，使氧化还原电位降低至约-100 mV的平均值（图3）。向巴氏杀菌奶添加半胱氨酸在整个4周储存期内创造了还原条件。然而，氧化还原电位在储存期结束时倾向于升高。在酸奶样品储存期间也观察到这种现象。
对于两歧双歧杆菌KYO菌株（图3A），半胱氨酸补充奶的氧化还原电位测量与除第21天和第28天电还原奶外的所有其他奶样品有统计学差异（P分别为0.4187和1.000）。在长双歧杆菌ATCC 15708样品中，第0天半胱氨酸补充样品与除电还原奶外的所有其他样品之间存在氧化还原电位测量的显著差异（P = 0.2275）（图3B）。在含动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140细胞的牛奶样品储存期间，半胱氨酸补充奶的氧化还原电位在所有时间均与所有其他奶样品有统计学差异（图3C）。
电还原用于在不使用化学添加剂的情况下降低牛奶氧化还原电位值。该过程将氧化还原电位降低至远低于-200 mV的值。然而，这些还原条件是暂时的，因为在第7天，所有电还原奶均显示正值氧化还原电位。在先前的研究中也观察到电还原奶中氧化还原电位的不稳定性以及7°C培养3-4天后的强烈增加。在本试验中，仅在第0天和第28天观察到电还原奶与对照奶氧化还原电位测量之间的统计学差异。如图3所示，电还原奶的氧化还原电位在储存期结束时有降低的趋势，这可归因于细胞的代谢活动。
3.3.3 溶解氧
对照和未接种样品的初始氧浓度约为6.7 mg/L（图4）。冷藏储存4周后，未接种奶样品中注意到1-2 mg/L的下降。这可归因于双歧杆菌NADH氧化酶和NADH过氧化物酶在氧存在下被触发的活性。脱气奶、半胱氨酸补充脱气奶和电还原奶的初始氧浓度均在1-2.4 mg/L范围内（图4）。这些值在储存期开始时经历轻微下降，并保持恒定且接近0.1 mg/L直至储存期结束。第一周观察到的下降可能归因于前述酶活性。对于每种菌株，三种对照与三种处理奶样品测量之间的差异具有统计学显著性。
图4：（A）两歧双歧杆菌KYO、（B）长双歧杆菌ATCC 15708、（C）动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140在巴氏杀菌奶中4周冷藏期间溶解氧的变化
这些数据表明牛奶中溶解氧与氧化还原水平之间只有有限的相关性。因此，真空脱气对溶解氧的强烈影响（图4）并未伴随氧化还原值的强烈降低（图3），而电还原奶储存期间注意到的氧化还原值的强烈增加并未伴随溶解氧的等效增加。
3.3.4 pH
pH的演变在三种菌株中显示出相似的模式，只是变化幅度不同（图5）。一个值得注意的观察是半胱氨酸补充对牛奶的pH降低效应。用半胱氨酸-HCl配制的奶溶液尽管使用磷酸盐缓冲液（pH 7.0）制备半胱氨酸浓缩液，但仍呈酸性。其添加使牛奶初始pH降低0.3单位。
图5：（A）两歧双歧杆菌KYO、（B）长双歧杆菌ATCC 15708、（C）动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140在巴氏杀菌奶中4周冷藏期间pH的变化
对于所有菌株，初始牛奶pH约为6.6-6.7（半胱氨酸补充的除外），但在储存期结束时，对照和未接种奶的pH与其他处理奶样品之间存在显著差异。对照样品和未接种样品的pH在整个研究期间保持恒定。另一方面，脱气奶、半胱氨酸补充脱气奶和电还原奶的pH根据菌株降低0.2至1.0 pH单位。
尽管两歧双歧杆菌KYO群体没有显著变化，但它能够酸化处理奶样品。双歧杆菌在不进行细胞分裂的情况下产酸的能力已被证明。如筛选试验中观察到的（表1），与对照相比，两歧双歧杆菌KYO菌株在处理奶中具有更活跃的酸化活性。由于在处理样品中注意到更高的存活率和更大的酸化，可以假设不同的pH模式至少可以部分与活菌群体相关。两歧双歧杆菌KYO和动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140在处理奶中均保持高存活率（图2），但两歧双歧杆菌KYO更大的酸化活性（图5）在未发酵奶中是不期望的，因此从工业角度来看，动物双歧杆菌乳亚种DSM 10140可能是更好的选择。
4. 结论
本研究增加了关于双歧杆菌在氧敏感性方面差异的文献。在这方面，本研究数据表明，在37°C MRS培养基中活跃生长的细胞对氧的反应与在7°C牛奶中储存的细胞相似。在7°C氧存在下显示最高存活率损失的菌株在37°C暴露于氧时也显示最低的生长水平。因此，37°C时氧/氧化还原对双歧杆菌生长抑制的影响可作为其在类似氧/氧化还原条件下冷藏储存稳定性的负面影响的指标。
过去，含益生菌食品的开发依赖于菌株筛选过程，如我们的筛选试验。然而，关于食品中益生菌健康方面的最新数据指出菌株本身在有益效果中的重要性。因此，在开发含益生菌的未发酵奶产品时，食品制造商可能不希望基于对氧化还原条件的稳定性进行筛选过程，而是添加具有已证明临床效果的特定菌株。如果该菌株对氧显示高敏感性，则需要技术调整。本研究数据表明，可以采取三种方法来提高培养物储存期间的存活率：脱气、添加还原剂和牛奶的电化学还原。
然而，即使如本研究所示培养物在处理产品中变得稳定，其在4°C的酸化能力也可能改变牛奶特性。这个问题可以通过适当的菌株选择来克服。必须记住，本研究数据是在脱气或电化学过程后在厌氧条件下储存获得的。数据表明氧可能在塑料杯储存期间重新进入产品。因此，对牛奶使用脱气或电还原可能需要随后防止氧重新进入的包装。需要获得更多关于这方面的数据。
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