紫背天葵色素對(duì)酸豆奶發(fā)酵進(jìn)程的影響

崔蕊靜 康維民 郭 朔

(河北科技師范學(xué)院食品科技學(xué)院，秦皇島 066004)

酸豆奶是以大豆為主要原料經(jīng)乳酸菌發(fā)酵制成的。與豆奶相比，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有較大提高。大豆蛋白被降解成更易于人體吸收的小分子肽和氨基酸;破壞了大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，如胰蛋白酶抑制劑、凝血素、脹氣因子、過(guò)敏因子等。同時(shí)利用乳酸菌的整腸作用和預(yù)防腸道疾病的功能，抑制腸道內(nèi)腐敗性細(xì)菌的生長(zhǎng)，減少氨、胺、酚等有毒物質(zhì)在人體內(nèi)的積累［1－6］。

秋海棠科植物紫背天葵(Begonia fim bristipula Hance)屬多年生宿根草本植物，不僅含有多種營(yíng)養(yǎng)成分和藥理成分，而且含有一種天然紅色素—花青素?；ㄇ嗨鼐哂锌寡趸?、抗過(guò)敏、保護(hù)胃黏膜、清除自由基、抗突變、保護(hù)肝臟、預(yù)防心血管病等功效［7－10］。

目前有關(guān)紫背天葵紅色素的提取有研究報(bào)道［11－14］，但應(yīng)用研究較少。本研究擬將紫背天葵紅色素添加到豆奶中，接種乳酸菌發(fā)酵，制成集紫背天葵色素和酸豆奶的營(yíng)養(yǎng)、保健功能于一體，又略帶紫背天葵的清香味和發(fā)酵豆奶的獨(dú)特風(fēng)味的新型發(fā)酵產(chǎn)品，為紫背天葵色素的開發(fā)利用拓寬市場(chǎng)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫背天葵:河北科技師范學(xué)院園林系試驗(yàn)基地;大豆:河北農(nóng)科院;保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌:河北科技師范學(xué)院食品工程系微生物實(shí)驗(yàn)室;無(wú)水乙醇、0.1%檸檬酸溶液、0.1 mol/L氫氧化鈉溶液等均為分析純。

1.2 主要儀器與設(shè)備

A－88組織搗碎機(jī):江蘇金壇醫(yī)療儀器廠;pH S－3C型數(shù)字酸度計(jì):蕭山市鑫龍醫(yī)療儀器有限公司;膠體磨:沈陽(yáng)聯(lián)華機(jī)械廠:723型分光光度計(jì):上海光譜儀器;生化培養(yǎng)箱:廣東醫(yī)療器械廠;XSP－218B型顯微鏡:江南光學(xué)儀器廠;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:金壇市華城恒磊實(shí)驗(yàn)儀器廠。

1.3 工藝流程

1.4 操作要點(diǎn)

紫背天葵色素的提取:新鮮紫背天葵中加少量體積分?jǐn)?shù)30%酒精溶液，放入組織搗碎機(jī)中搗碎，顆粒度為2 mm×3 mm，補(bǔ)足提取液至料液比為1∶2，恒溫水浴鍋50℃提取3 h。過(guò)濾除去不溶物，濾液進(jìn)行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，即得紫背天葵色素浸提液。

豆奶的制備:選擇無(wú)霉變、無(wú)蟲害、無(wú)雜質(zhì)、顆粒均勻的優(yōu)質(zhì)大豆，清洗后浸泡于3倍的水中約10～12 h，使大豆軟化，表皮膨脹至平滑，手搓能去皮為好。加10倍水磨漿2次，以提高細(xì)度，利于蛋白質(zhì)溶出。

調(diào)配:豆乳中添加6%原料色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖，調(diào)配后加熱至85℃殺菌30 min，25 MPa壓力下均質(zhì)2次，冷卻至43℃。

發(fā)酵:接種3%等比混合的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌于豆乳中，43℃發(fā)酵6 h。

后熟冷藏:發(fā)酵產(chǎn)品放入4℃冰箱中保存。

1.5 測(cè)定方法

pH測(cè)定:pHS－3C型酸度計(jì)。

菌數(shù)的測(cè)定(cfu/mL):血球計(jì)數(shù)法［15］。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫背天葵色素最佳浸提條件選擇

2.1.1 紫背天葵色素光譜特性的研究

稱取定量的紫背天葵，用體積分?jǐn)?shù)30%乙醇溶液40℃浸提2 h，浸提液稀釋定容，用紫外可見分光光度計(jì)測(cè)量浸提液在400～600 nm范圍內(nèi)的吸收曲線。

圖1 紫背天葵色素可見光譜掃描圖

結(jié)果表明，紫背天葵色素液在400～600 nm波長(zhǎng)內(nèi)的最大吸收波長(zhǎng)為520 nm，后面試驗(yàn)測(cè)吸光度值均在此波長(zhǎng)下測(cè)定。

2.1.2 紫背天葵色素浸提最佳工藝參數(shù)篩選

預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定影響紫背天葵色素浸提的3因素的基本參數(shù)為乙醇體積分?jǐn)?shù)30%、溫度50℃、時(shí)間3 h。對(duì)乙醇體積分?jǐn)?shù)、浸提溫度和時(shí)間3個(gè)因素按表1進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，以吸光值為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 L9(34)正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

表3 各因素顯著判斷方差分析結(jié)果

結(jié)果表明，影響紫背天葵色素浸提的因素主次順序?yàn)锽＞A＞C，即浸提溫度影響最大，其次為乙醇體積分?jǐn)?shù)，浸提時(shí)間影響較小;方差分析結(jié)果，A、B兩因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有顯著影響，浸提時(shí)間影響不顯著;極差分析最優(yōu)組合為A2B2C2，即浸提劑乙醇體積分?jǐn)?shù)為30%，溫度為50℃，浸提時(shí)間為3 h。

2.2 豆乳濃度對(duì)酸豆乳發(fā)酵的影響

大豆與水按 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12 比例混合磨漿，加入6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發(fā)酵6 h，測(cè)產(chǎn)品pH，每個(gè)水平重復(fù)3次，對(duì)不同的水平進(jìn)行新復(fù)極差分析，同時(shí)進(jìn)行感官評(píng)定。

表4 不同豆水比對(duì)產(chǎn)品酸度和感官品質(zhì)的影響

結(jié)果表明，豆水質(zhì)量比1∶6的豆乳發(fā)酵酸度極顯著優(yōu)于其余3個(gè)處理。結(jié)合感觀評(píng)定結(jié)果，豆水質(zhì)量比1∶6的豆乳，雖然發(fā)酵狀態(tài)良好，但質(zhì)地較硬，無(wú)彈性，可能因其蛋白質(zhì)含量高，發(fā)酵速度快，導(dǎo)致凝塊過(guò)硬;豆水質(zhì)量比1∶8～1∶10，凝固性好，口感細(xì)膩潤(rùn)滑，且有豆香味;豆水質(zhì)量比1∶12的豆乳固形物含量低，凝固性較差，風(fēng)味淡，食用時(shí)缺乏質(zhì)感。4種產(chǎn)品均呈現(xiàn)紅色，說(shuō)明紫背天葵紅色素在酸性條件下穩(wěn)定，pH越低色澤越紅。故選擇豆水質(zhì)量比1∶8～1∶10的豆乳發(fā)酵為宜。

2.3 殺菌條件對(duì)豆奶發(fā)酵的影響

豆水質(zhì)量比1∶10的豆與6%紫背天葵色素液和6%蔗糖 +2%葡萄糖混合，分別置于65、85、100、121℃加熱不同時(shí)間，移取定量混合液體冷卻至室溫，520 nm測(cè)定吸光度，剩余液體待溫度降至43℃，接種3%乳酸菌發(fā)酵6 h，測(cè)定產(chǎn)品pH，同時(shí)進(jìn)行感官評(píng)定。

結(jié)果表明，隨殺菌溫度的升高，吸光度呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明紫背天葵色素高溫不穩(wěn)定;產(chǎn)品酸度隨殺菌溫度的升高逐漸增多，說(shuō)明緊密折疊在一起的大豆蛋白質(zhì)經(jīng)熱處理后發(fā)生變性，破壞了其分子的緊密結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)伸展松散，從而易被乳酸菌分解，產(chǎn)生有利于乳酸菌生長(zhǎng)發(fā)酵的物質(zhì)。但超過(guò)100℃時(shí)pH有些升高，說(shuō)明殺菌溫度超過(guò)100℃時(shí)，變性的蛋白質(zhì)分子會(huì)相互凝集形成沉淀。因?yàn)榇蠖沟鞍谉嶙冃猿潭群汀猄H基團(tuán)變化有內(nèi)在關(guān)系。殺菌溫度過(guò)高使11 S大豆蛋白的堿性亞基和7 S大豆蛋白的酸性亞基聚合形成沉淀，從而影響乳酸菌利用。經(jīng)SSR檢驗(yàn)，85℃與100℃差異不顯著，其余各處理間差異都達(dá)極顯著水平;溫度太高還會(huì)破壞豆乳中的維生素、葉酸等營(yíng)養(yǎng)成分。綜合考慮，殺菌條件選擇85℃處理30 min。

2.4 紫背天葵色素液添加量對(duì)酸豆奶pH和感官品質(zhì)的影響

豆水質(zhì)量比1∶10的豆乳7份，分別加入紫背天葵色素液0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%，攪拌均勻后測(cè)定pH，觀察豆乳的狀態(tài)。再分別加入6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發(fā)酵6 h，4℃后熟12 h，測(cè)產(chǎn)品pH，每個(gè)水平重復(fù)3次，對(duì)不同的水平進(jìn)行新復(fù)極差分析，同時(shí)進(jìn)行感官評(píng)定。

結(jié)果表明，紫背天葵色素濃縮液的添加，對(duì)豆奶體系pH基本無(wú)影響，因紫背天葵色素濃縮液的pH為6.52，與豆奶體系pH接近，但對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品pH和感官品質(zhì)有較大影響。當(dāng)添加量低于6%時(shí)，隨色素液添加量的增多，產(chǎn)品pH下降，產(chǎn)酸量增多，可能是以下兩方面的原因:紫背天葵色素的維生素活性促進(jìn)了乳酸菌的生長(zhǎng)繁殖;紫背天葵色素的抗氧化性在乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中的化學(xué)去脅迫作用(吸氧)，促進(jìn)了發(fā)酵進(jìn)程，且隨色素液加入量的增加，產(chǎn)品的顏色加深，6%時(shí)為鮮紅色。添加量超過(guò)8%時(shí)，pH升高，產(chǎn)酸量減少，可能是發(fā)酵過(guò)程中，紫背天葵紅色素與蛋白質(zhì)之間存在著相互作用，蛋白質(zhì)對(duì)紫背天葵紅色素有結(jié)合作用。由于兩者結(jié)合后，其發(fā)酵環(huán)境發(fā)生變化，產(chǎn)品凝固性變差，乳清析出量多，且隨色素液加入量的增加，產(chǎn)品顏色的加深并不成明顯的正相關(guān)。故背天葵色素液添加量6%為宜。

表5 殺菌條件對(duì)豆奶發(fā)酵的影響

表6 色素添加量對(duì)豆乳體系pH及酸豆奶酸度和感官品質(zhì)的影響

2.5 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸豆奶發(fā)酵酸度的影響

豆水質(zhì)量比1∶10的豆乳，加6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發(fā)酵，每隔1 h測(cè)1次酸度。

表7結(jié)果表明，發(fā)酵前期，發(fā)酵速度緩慢，這是因?yàn)殚_始保加利亞桿菌發(fā)酵，速度緩慢，期間分解豆乳蛋白而形成氨基酸(主要是纈氨酸)和多肽，為嗜熱鏈球菌提供一定的氮源，促進(jìn)其生長(zhǎng)，發(fā)酵3 h后，隨著氮源的不斷增加，在兩種菌的作用下發(fā)酵速度加快，產(chǎn)酸增多，酸度的增加又抑制了嗜熱鏈球菌的生長(zhǎng)，發(fā)酵5 h后產(chǎn)酸速度變慢。加色素產(chǎn)品pH比對(duì)照的低且下降速度快，說(shuō)明紫背天葵色素可加快發(fā)酵進(jìn)程，縮短發(fā)酵時(shí)間。

表7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸豆奶發(fā)酵酸度的影響

2.6 紫背天葵色素對(duì)酸豆奶保藏特性的影響

將紫背天葵酸豆奶貯藏在4℃的冰箱中，每隔3 d取樣對(duì)產(chǎn)品pH、乳酸菌落數(shù)進(jìn)行測(cè)定，同時(shí)進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，以掌握產(chǎn)品在保藏期間品質(zhì)的變化情況，指導(dǎo)消費(fèi)者的食用。

結(jié)果表明，產(chǎn)品pH在保藏初期有所升高，隨后又逐漸下降，這是因?yàn)槭葻徭溓蚓谫A存中繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖，具有一定的分解蛋白的能力，故在保藏初期產(chǎn)品pH有所升高，乳酸菌個(gè)數(shù)也是增加的，但隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，菌體發(fā)酵產(chǎn)酸的能力大于分解蛋白的能力，結(jié)果pH又下降，乳酸菌個(gè)數(shù)也下降，且均在第9 d下降快，以后逐漸減慢;加色素的產(chǎn)品發(fā)酵期間pH一直低于對(duì)照(表7)，但在保藏后期pH逐漸高于對(duì)照，可能由于紫背天葵色素的抗氧化作用延緩了酸豆奶的后酸化，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的貨架期。同時(shí)加色素的產(chǎn)品保藏期間乳酸菌個(gè)數(shù)多于對(duì)照，說(shuō)明色素的添加有利于乳酸菌的繁殖，可能是色素的添加為乳酸菌提供了維生素等生長(zhǎng)因子，同時(shí)加色素的豆乳發(fā)酵期間酸度下降較快，是發(fā)酵環(huán)境提前到達(dá)乳酸菌生長(zhǎng)繁殖所需要的環(huán)境，在相同的發(fā)酵時(shí)間里間接的延長(zhǎng)了乳酸菌生長(zhǎng)繁殖的時(shí)間，從而使乳酸菌數(shù)比對(duì)照多。

表8 紫背天葵色素對(duì)酸豆奶在貯藏中品質(zhì)的影響

感官評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)照產(chǎn)品貯藏21 d時(shí)出現(xiàn)乳清析出現(xiàn)象，25 d時(shí)凝乳松散，口味過(guò)酸，而色素產(chǎn)品貯藏30 d內(nèi)均未出現(xiàn)明顯的乳清析出現(xiàn)象，凝乳狀態(tài)良好，口味酸甜較適宜，說(shuō)明色素的添加能改善產(chǎn)品的組織狀態(tài)，提高品質(zhì)。

3 結(jié)論

紫背天葵色素添加到豆奶中發(fā)酵有利于乳酸菌生長(zhǎng)與繁殖，促進(jìn)酸豆奶的發(fā)酵進(jìn)程，縮短發(fā)酵時(shí)間，與對(duì)照比發(fā)酵結(jié)束產(chǎn)品pH降低0.48，乳酸菌數(shù)多1.8倍，保藏21 d乳酸菌數(shù)多2.5倍。

紫背天葵色素能延緩酸豆奶的后酸化，延長(zhǎng)產(chǎn)品的貨架期，產(chǎn)品保藏25 d乳酸菌數(shù)為4.2×106，符合國(guó)標(biāo)GB 2746—1999乳酸菌數(shù)1.0×106的要求，而對(duì)照產(chǎn)品為8.4×105，不符合國(guó)標(biāo)要求。酸奶為淡粉紫色，凝固均勻，組織致密細(xì)膩，沒(méi)有乳清析出，能滿足產(chǎn)品的感官品質(zhì)要求。

紫背天葵色素的添加，能改善產(chǎn)品的組織狀態(tài)，提高品質(zhì)。產(chǎn)品保藏30 d未出現(xiàn)明顯的乳清析出現(xiàn)象，凝乳狀態(tài)良好，口味酸甜較適宜，而對(duì)照產(chǎn)品貯藏21 d時(shí)出現(xiàn)乳清析出現(xiàn)象，25 d時(shí)凝乳松散，口味過(guò)酸。

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