麥麩可溶性膳食纖維提取及在乳品中的應用

任志遠,李鵬飛

(山西農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院,山西太谷 030801)

隨著人們對膳食纖維了解的深入,它已被列為第七大營養(yǎng)素。根據(jù)膳食纖維在水中的分散程度分為水溶性和水不溶性,二者在體內(nèi)具有不同的生理功能和保健作用。通常認為,水溶性膳食纖維能更好地被人體吸收,用來防止膽結石和糖尿病,排除體內(nèi)有害金屬離子,降低血清和肝臟膽固醇,防止高血壓、心臟病等。而水不溶性膳食纖維對于防止肥胖癥、便秘、腸癌等有較好的效果[1,2]。歐仕益等[3]探討了膳食纖維抑制餐后血糖升高的作用機理。Wolever等[4]研究了膳食纖維和蛋白質(zhì)攝入量與非胰島素依賴型糖尿病(NID-DM)的關系。Jimene等[5]研究表明,可食用海藻中的膳食纖維可以有效降低血清膽固醇、血壓。Peters等[6]研究發(fā)現(xiàn)多攝入膳食纖維尤其是谷物、水果中的膳食纖維可以減少結腸癌的發(fā)生。麥麩中含有豐富的水溶性性膳食纖維,因其價格低、來源廣、品質(zhì)好,所以受到人們的高度重視。

本實驗采用酶法提取麥麩中的水溶性膳食纖維[7],并將其做為添加劑添加到酸奶和鮮奶中。通過對影響酸奶和鮮奶口感的各個因素進行實驗,探索最佳配方,以求得到口感良好并富含高活性膳食纖維的乳制品。

1 材料與方法

1.1 麥麩中可溶性膳食纖維的提取

1.1.1 材料、試劑與儀器

麥麩(晉太 170)、α-淀粉酶、糖化酶、NaOH 、粒狀活性炭、碘酒、過氧化氫、無水乙醇、檸檬酸、苯酚、甲基橙。

DK-S12型水浴鍋、TDL-5離心機、PB-10型pH計、DHG-9240型電熱恒溫鼓風干燥箱、ALC-1104型電子天平、FW100型高速萬能粉碎機。

1.1.2 實驗方法

麩皮經(jīng)混合酶(混合酶用量 0.2%,α-淀粉酶:糖化酶=1∶3,溫度65℃,酶解時30 min)除淀粉,碘液檢驗淀粉是否除盡,滅酶。

堿液處理后離心(3000 r?min-1,30 min),上清液經(jīng)脫色(脫色時,采用0.04g?mL-1活性炭處理2 h)、醇析,(醇析時,pH 5.0,乙醇用量為料液的3～4倍)調(diào)pH 值至中性后脫鹽、干燥、粉碎后得水溶性膳食纖維。

1.2 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的研制

1.2.1 材料、試劑與儀器

新鮮牛乳、麥麩可溶性膳食纖維、低聚木糖、白砂糖、CMC-Na、乳酸菌(山西農(nóng)大食品工程實驗室保存)。

高壓均質(zhì)機、水浴鍋、高壓滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、電熱鼓風干燥箱、電子天平、冰箱。

1.2.2 實驗方法

(1)發(fā)酵劑的制備 選擇嗜熱鏈球菌和保加利亞桿菌混合作為發(fā)酵劑,配比為1∶1。在無菌條件下接種到滅菌的脫脂乳試管中多次傳代、培養(yǎng)。將充分活化的菌種接種于盛有滅菌脫脂乳的三角瓶中,均勻混合后,放入恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。凝固后再移入滅菌脫脂乳中,反復2～3次。將脫脂乳加熱到90℃,保持30～60 min后,冷卻到42℃接種母發(fā)酵劑,發(fā)酵到酸度＞0.8%后冷卻到4℃。

(2)鮮奶的凈化 量取2000 mL鮮奶,用離心凈乳機凈化原料鮮奶。

(3)配料 將白砂糖、低聚木糖、小麥麩皮可溶性膳食纖維、CMC-Na、玉米淀粉、明膠、復合穩(wěn)定劑等一起拌和均勻,加入70～80℃的熱水中充分攪拌溶解,與原料鮮奶混合并攪拌。

(4)混合溶液的過濾、預熱 混合后的原料鮮奶溶液經(jīng)紗布過濾后,混合溶液在水浴鍋中進行預熱。

(5)混合溶液的均質(zhì) 通過高壓均質(zhì)機對混合溶液進行均質(zhì)。

(6)混合溶液的殺菌 殺菌條件:90～95℃下殺菌5 min。

(7)混合溶液冷卻接種 殺菌后的混合溶液經(jīng)冷卻溫度降低到45℃左右,接種量為2%～4%。加入的發(fā)酵劑應事先在無菌操作下攪拌成均勻細膩的狀態(tài),不應有大凝塊。

(8)分裝 取9個三角瓶,每個三角瓶中200 mL混合溶液。

(9)發(fā)酵分裝后的混合液在42℃的恒溫箱中發(fā)酵3 h。

(10)冷卻后熟發(fā)酵后的混合液放入4℃冰箱冷卻后熟24 h,即為成品。

1.2.3 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶最佳工藝配方確定

根據(jù)營養(yǎng)需求及功能因子的有效攝入量(以成人每天飲用酸奶量200～400 g計算),并考慮到常人口感要求,通過正交試驗確定麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的最佳工藝配方(見表1)。

表1 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的三因素三水平表Table 1 Three factors and three levels of the wheat bransoluble dietary fiber health-based yoghurt

1.3 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶的研制

1.3.1 材料、試劑與儀器

新鮮牛乳、麥麩可溶性膳食纖維、低聚木糖、白砂糖 、CMC-Na。

高壓均質(zhì)機、水浴鍋、高壓滅菌鍋、電熱鼓風干燥箱、電子天平、冰箱。

1.3.2 實驗方法

麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶實驗方法第1～5步與麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶實驗方法第2～6步相同。

(6)冷卻將奶制品冷卻到4℃左右。

(7)分裝取9個三角瓶,每個三角瓶中裝200 mL混合溶液,即為成品。

1.3.3 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶最佳工藝配方確定

依據(jù)同1.2.3,通過正交試驗確定麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶的最佳工藝配方(見表2)。

表2 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶的三因素水平表Table 2 Three factors and three levels of the wheat bran soluble dietary fiber health-based fresh milk

2 結果與分析

2.1 麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的結果與分析

2.1.1 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶感官評分標準(見表3)。

麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶感官總評分值為100分,根據(jù)其感官評價評分值表示麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶品質(zhì)優(yōu)劣,各感官評價標準滿分分值為:顏色10分、口感25分、粘稠度20分、氣味20分、滋味25分。

2.1.2 正交試驗確定麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的最佳工藝配方

根據(jù)以上麥麩可溶性膳食纖維和低聚木糖兩種功能因子的添加方法制作酸奶,利用正交試驗確定麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶的最佳配方,結果見表4。

表3 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶感官評分標準Table 3 The sensory evaluation scores of the wheat bran soluble dietary fiber health-based yoghurt

表4 麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶L9(33)正交試驗及結果Table 4 L9(33)orthogonal test table of the wheat bran soluble dietary fiber health-based yoghurt

本實驗以發(fā)酵乳酸度和感官評價為指標,由表4可以看出麥麩可溶性膳食纖維與低聚木糖對感官評分的影響較大,蔗糖的影響最弱。因此確定當添加6%麥麩可溶性膳食纖維、0.3%低聚木糖及6%白砂糖時該酸奶品質(zhì)最佳。

2.2 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶的結果與分析

2.2.1 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶感官評分標準表

麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶感官評分標準見表5。

表5 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶感官評分標準表Table 5 The sensory evaluation scores of the wheat bran soluble dietary fiber health-based fresh milk

2.2.2 正交試驗確定麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶的最佳工藝配方(結果見表6)。

表6 麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶L9(34)正交試驗及結果Table 6 L9(34)orthogonal test table of the wheat bran soluble dietary fiber health-based fresh milk

由表6可知,麥麩可溶性膳食纖維對感官評分影響最大,蔗糖對感官評分的影響次之,低聚木糖的影響最小。因此選擇當添加5%小麥麩皮可溶性膳食纖維、0.1%低聚木糖及5%白砂糖時該鮮奶品質(zhì)最佳。

3 討論

(1)在保健型酸奶、鮮奶的制作中,白砂糖的添加量分別確定為6%、5%,不僅使乳品香甜適口,并有利于提高乳品的密度,增加粘稠度,有利于酪蛋白在懸浮液中的穩(wěn)定。

(2)在保健型酸奶和鮮奶的制作中,均質(zhì)具有重要作用。經(jīng)均質(zhì)后的酪蛋白微粒因失去了靜電荷、水化膜的保護,粒子間的引力增加,增加了碰撞機會,容易聚成大顆粒沉淀,從而避免了均質(zhì)后的乳制品在隨后的加工中產(chǎn)生沉淀。

(3)在保健型酸奶發(fā)酵過程中,發(fā)酵時間控制在3 h。發(fā)酵時間短,會造成乳酸凝固性降低,產(chǎn)酸量減少,乳蛋白質(zhì)的膠體結構還未充分形成,不能包裹乳中的水分子,形成乳清上浮;發(fā)酵時間長,乳酸菌會繼續(xù)生長繁殖,產(chǎn)酸量不斷增加,酸性的過度增強破壞了原來已經(jīng)形成的膠體結構,使其容納的水分子游離出來形成乳清上浮。

(4)牛奶中含有人體必需的營養(yǎng)成分,同時也是微生物良好的培養(yǎng)物,如果處理不當,往往會破壞其營養(yǎng)成分甚至傳染各種疾病,危害人類的健康。90～95℃下殺菌5 min,有效清除對人體造成危害的微生物,保護牛奶中人體必需的營養(yǎng)成分。

4 結論

(1)麥麩可溶性膳食纖維在酸奶及鮮奶制品中應用是可行的。

(2)麥麩可溶性膳食纖維保健型酸奶中,麥麩可溶性膳食纖維、低聚木糖及白砂糖的添加量分別為6%、0.3%及6%時,該保健型酸奶風味獨特、酸甜爽口、品質(zhì)最佳。

(3)麥麩可溶性膳食纖維保健型鮮奶中,麥麩可溶性膳食纖維、低聚木糖及白砂糖的添加量分別為5%、0.1%及5%時,該保健型鮮奶品質(zhì)最佳。

[1]鄭建仙.功能性食品(第二卷)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,1999:45-126.

[2]鄭建仙.功能性膳食纖維[M].北京:化學工業(yè)出版社,2005:23-35.

[3]歐仕益,高孔榮,趙謀明.膳食纖維抑制膳后血糖升高的機理探討[J].食品科學,1998,19(3):48-52.

[4]Wolever T M S,et al.Lower fiber and high protein in diet relative to incidence of diabetic innatives of America[J].Am J Din Nutr,1997,66:1470.

[5]Jimenez-escrig B.SC,et al.Dietary fiber from edible sea-weeds:Chemical structure physicochemical properties and effects oncholesterol metabolism[J].Nutr Res,2002,4:585-598.

[6]peter US,K Ohkuna,imatsida,et al.Dietaryfiberandcolorectal adenoma in a colorectal cancer early detection programmme[J].The lancet,2003,36(1):1491-1495.