香蕉提取汁對(duì)γ-氨基丁酸酸奶發(fā)酵過(guò)程與品質(zhì)的影響

張亞麗，劉昭明，黃翠姬，張健

（廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，廣西柳州 545006）

香蕉提取汁對(duì)γ-氨基丁酸酸奶發(fā)酵過(guò)程與品質(zhì)的影響

張亞麗，劉昭明，黃翠姬，張健

（廣西科技大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院，廣西柳州 545006）

通過(guò)測(cè)定發(fā)酵酸奶的酸度、乳酸菌數(shù)、質(zhì)構(gòu)特性和γ-氨基丁酸含量等指標(biāo)，研究香蕉汁提取液對(duì)γ-氨基丁酸酸奶的發(fā)酵過(guò)程及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，添加香蕉汁提取液有利于發(fā)酵酸奶中乳酸菌的生長(zhǎng)；隨著香蕉汁提取液添加量的增加，酸奶的硬度、黏性、彈性先增加后減少，內(nèi)聚性先減小后增加。酸奶中γ-氨基丁酸的含量隨著香蕉汁提取液添加量的增加而增加，而且添加未經(jīng)熱處理香蕉汁的發(fā)酵酸奶中的γ-氨基丁酸含量要大于添加經(jīng)熱處理香蕉提取汁的發(fā)酵酸奶中的γ-氨基丁酸含量。

γ-氨基丁酸；香蕉提取汁；質(zhì)構(gòu)；酸奶

0 引言

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric aciad,GABA）是一種新型的保健功能因子，廣泛存在于自然界中，是動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)最重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)[1]，具有降低血壓、促進(jìn)睡眠、增強(qiáng)記憶力、抗焦慮、抗衰老、預(yù)防癲癇等多種生理功能[2-6]。目前，γ-氨基丁酸茶[7]、γ-氨基丁酸曲米[8]、γ-氨基丁酸豆制品[9]等含γ-氨基丁酸的產(chǎn)品研究已有報(bào)道，但有關(guān)γ-氨基丁酸發(fā)酵酸奶的開(kāi)發(fā)研究較少。

本文將嗜熱鏈球菌、德氏乳桿菌保加利亞亞種與自行篩選獲得的具有產(chǎn)γ-氨基丁酸的性能的干酪乳桿菌混合作為酸奶發(fā)酵劑制備γ-氨基丁酸發(fā)酵酸奶，同時(shí)在發(fā)酵過(guò)程中添加香蕉提取汁，利用香蕉提取汁中的谷氨酸脫酸酶的脫羧功能產(chǎn)生γ-氨基丁酸，并研究香蕉提取汁對(duì)酸奶發(fā)酵特性與品質(zhì)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

香蕉：無(wú)病蟲(chóng)害和損傷，八成熟；全脂奶粉；白砂糖（一級(jí)）；谷氨酸鈉；菌株：干酪乳桿菌，嗜熱鏈球菌，德氏乳桿菌保加利亞亞種。

γ-氨基丁酸：分析純（質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞99%），標(biāo)準(zhǔn)品，；鄰苯二甲醛，三水合乙酸鈉，冰醋酸，硼酸，硝酸，2-巰基乙醇，磷酸二氫鉀，氫氧化鉀等均為分析純；甲醇為色譜純。

1.2 儀器與設(shè)備

高效液相色譜儀D-2400；CT3質(zhì)構(gòu)儀（CT3-10K）；均質(zhì)機(jī)（SHP-60-60）；Avanti j-26 XPI冷凍離心機(jī)；豆?jié){機(jī)（DJ2B-Y60）；pH計(jì)（PHS-W）。

1.3 方法

1.3.1 香蕉提取汁的制備

非熱處理法提取香蕉汁：在無(wú)菌操作臺(tái)內(nèi)將無(wú)病蟲(chóng)害、損傷、成熟度適宜的香蕉剝皮后切塊，按照1∶1的比例加入的溫度為4℃的無(wú)菌水和少量的護(hù)色液（質(zhì)量濃度2.5 g/L檸檬酸和2.5 g/L抗壞血酸混合溶液）進(jìn)行護(hù)色，然后在經(jīng)過(guò)熱燙處理的豆?jié){機(jī)中打漿，取漿液在6 000 r/min下冷凍離心10 min，取上清液，即得未經(jīng)熱處理香蕉提取汁，在4℃下冷藏備用[10-11]。

熱處理法提取香蕉汁：將新鮮的香蕉去皮切塊，加入等量的沸水中熱湯10 min，使引起褐變的多酚氧化酶失活，放入超凈臺(tái)內(nèi)冷卻，取漿液在6 000 r/min下冷凍離心10 min，取上清液，即得到經(jīng)熱處理香蕉提取汁，在4℃下冷藏備用。

1.3.2 酸奶的制備

（1）工藝流程

（2）操作要點(diǎn)。按照全脂奶粉120 g/L，蔗糖70 g/L，谷氨酸5 g/L（均為質(zhì)量濃度）稱取原料后與水混合溶解后均質(zhì)，均質(zhì)壓力20 MPa，時(shí)間20 min，均質(zhì)結(jié)束后煮沸滅菌，擱置于無(wú)菌超凈臺(tái)冷卻置40℃左右，加入預(yù)先處理好的香蕉提取汁并接入發(fā)酵菌種，分裝于100 mL玻璃瓶中，于40℃培養(yǎng)箱發(fā)酵至pH≤4.6（約4 h），取出放置于4℃冰箱后熟24 h。

1.4 測(cè)定方法

1.4.1 GABA含量的測(cè)定

采用高效液相色譜法測(cè)定。

樣品的前處理：取1 g的發(fā)酵乳于1.5 mL EP管中，沸水浴中煮沸5 min，在12 000 r/min下離心20 min，取上清液過(guò)0.25 μm過(guò)濾膜，得待測(cè)樣品。

色譜條件[12]：色譜柱為L(zhǎng)una-C18(2)色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)；流動(dòng)相為甲醇:醋酸鈉緩沖液（pH=5.8）為45∶55；流速0.8 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng)334 nm；柱溫30℃；進(jìn)樣量為20 μL。

1.4.2 酸度的測(cè)定

采用酸堿滴定法測(cè)定[13]。

1.4.3 pH值的測(cè)定

采用pH計(jì)直接測(cè)定。

1.4.5 持水性（WHC）的測(cè)定

稱取20 g左右的酸奶放入50 mL離心管，在冷凍離心機(jī)中進(jìn)行離心處理，離心溫度4℃，轉(zhuǎn)速4 000 r/min，時(shí)間20 min。離心結(jié)束后傾去上清液，用天平稱殘余物的質(zhì)量。持水性為

WHC=離心后殘余物的質(zhì)量/樣品質(zhì)量×100%[14]。

1.4.6 乳酸菌活菌數(shù)的測(cè)定

采用平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定活菌數(shù)[15,16]。

1.4.7 酸奶產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)定

TPA測(cè)試[17]：測(cè)定參數(shù)設(shè)置為探頭型號(hào)TA4/1 000，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載5 g，測(cè)試速度2 mm/s，返回速度2 mm/s，刺入深度20 mm，循環(huán)次數(shù)2次，測(cè)定其硬度、黏性、彈性、內(nèi)聚性。

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)酵過(guò)程中酸奶酸度的變化

酸奶發(fā)酵過(guò)程中，乳酸菌的生長(zhǎng)消耗了原料中的乳糖等營(yíng)養(yǎng)成分，產(chǎn)生乳酸、乙酸等酸性物質(zhì)，使得酸奶基質(zhì)滴定酸度增大，pH值下降，賦予酸奶特有的風(fēng)味。實(shí)驗(yàn)中將經(jīng)過(guò)熱處理和未經(jīng)過(guò)熱處理獲得的香蕉提取汁分別按照不同濃度添加于酸奶發(fā)酵基質(zhì)中，在不同的發(fā)酵時(shí)間段，測(cè)定其滴定酸度和pH值，其變化規(guī)律如圖1所示。

圖1 香蕉提取汁添加量對(duì)滴定酸度和pH值變化的影響

由圖1可以看出，無(wú)論是添加經(jīng)過(guò)熱處理的香蕉提取汁還是添加未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁，隨著發(fā)酵過(guò)程的進(jìn)行，酸奶的滴定酸度不斷增加，pH值不斷的減小。二者的酸度變化的趨勢(shì)基本一致。1 h前，酸度的變化緩慢，2～4 h酸度的變化速度較快，發(fā)酵5 h后，酸度的變化趨于緩慢。說(shuō)明對(duì)于發(fā)酵過(guò)程的酸度變化而言，香蕉提取汁汁是否經(jīng)熱處理對(duì)其影響不大。另一方面，由圖1(a)可知，在添加未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁酸奶發(fā)酵過(guò)程中，添加量為0～15%時(shí)，添加量越大，酸奶的滴定酸度增加速度與pH值下降的速度也大，但是，當(dāng)香蕉提取汁的添加量達(dá)到20%時(shí)，酸奶的滴定酸度和pH值得下降速度要小于添加量為15%的情形。由圖1（b）可知，香蕉提取汁的添加量為0～10%時(shí)，添加量越大，酸奶的滴定酸度增加速度與pH值下降的速度也大，當(dāng)香蕉提取汁的添加量達(dá)到15%以上時(shí)，酸奶的滴定酸度和pH值得下降速度要小于添加量為10%的情形。這說(shuō)明一定量的香蕉提取汁的加入有利于乳酸菌的生長(zhǎng)，使產(chǎn)酸的速度變快，但是香蕉提取汁的添加量過(guò)大時(shí)，由于香蕉提取汁的有機(jī)酸帶入過(guò)多，不利于乳酸菌的生長(zhǎng)，造成酸奶在發(fā)酵過(guò)程中酸度的變化變慢，不利于發(fā)酵的進(jìn)程。

2.2 發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌活菌數(shù)的變化

圖2為香蕉提取汁添加量對(duì)酸奶發(fā)酵過(guò)程乳酸菌活菌數(shù)變化的影響。由圖2可以看出,前1 h乳酸菌處于調(diào)整期，活菌數(shù)增長(zhǎng)緩慢。1～3 h處于對(duì)數(shù)期，活菌數(shù)呈對(duì)數(shù)增加，3～5 h處于穩(wěn)定期，活菌數(shù)變化不大。香蕉的含糖量高達(dá)14%，且以葡萄糖為主，為乳酸菌的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，而且香蕉屬于弱酸性食物，其pH值大概在5.1左右，乳酸菌的最適生長(zhǎng)pH在5.6左右，具有很強(qiáng)的耐酸性，所以未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁能最大限度保留其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)且有助于乳酸菌的生長(zhǎng)，隨著未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁的添加量的增加，乳酸菌活菌數(shù)增長(zhǎng)速率也在不斷的增加后減小，香蕉提取汁添加量為15%時(shí)乳酸菌活菌數(shù)達(dá)到最高，當(dāng)香蕉提取汁添加量高達(dá)20%時(shí)，由于菌種間存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系且會(huì)有不良代謝物的產(chǎn)生，反而不利于菌體的生長(zhǎng)。

由圖2可以看出，添加經(jīng)熱處理的香蕉提取汁與未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁對(duì)比，乳酸菌的生長(zhǎng)速率增加更快，可能是因?yàn)榧訜岬倪^(guò)程中產(chǎn)生有助于乳酸菌生長(zhǎng)的物質(zhì)。隨著經(jīng)熱處理的香蕉提取汁的添加量的增加，乳酸菌增長(zhǎng)趨勢(shì)與添加未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁一樣，并且在10%達(dá)到最大值。

圖2 香蕉提取汁添加量對(duì)乳酸菌活菌數(shù)變化的影響

2.3 酸奶產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性變化

酸奶產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)特性與酸奶的成分及生產(chǎn)的工藝條件有關(guān)。本研究中通過(guò)測(cè)定酸奶的硬度、黏性、內(nèi)聚性和彈性的變化來(lái)研究香蕉提取汁對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)特性的影響。

由圖3可以看出，隨著香蕉提取汁的添加量的增加，酸奶的硬度不斷的降低且高于普通酸奶（添加量0%時(shí)），這種變化的主要原因是隨著香蕉提取汁添加量的增加，使得原料中的蛋白質(zhì)和脂肪的含量減少，而且形成凝膠作用的酪蛋白的含量會(huì)減少，另一方面，脂肪能協(xié)同蛋白質(zhì)促進(jìn)酸奶凝膠結(jié)構(gòu)的形成，這與XU[18]認(rèn)為酸奶的硬度是由脂肪和蛋白質(zhì)的交互作用引起的和Sandoval[19]認(rèn)為脂肪能夠提高酸奶的硬度的研究一致。在香蕉汁的添加量相同的情況下，添加經(jīng)熱處理的香蕉汁比未經(jīng)熱處理的香蕉汁硬度大，這可能是淀粉糊化引起的。

圖3 香蕉提取汁添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)特性(硬度)的影響

圖4 香蕉提取汁添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)特性(黏性)的影響

由圖4可以看出，酸奶的黏性先是隨著香蕉提取汁添加量的增加而增加，當(dāng)添加量達(dá)到一定程度時(shí)，黏性轉(zhuǎn)而下降。這可能是因?yàn)橄憬短崛≈瓕?duì)酸奶的黏度有貢獻(xiàn)，香蕉提取汁添加量較小時(shí)，發(fā)酵基質(zhì)中蛋白質(zhì)濃度也足以讓乳酸菌充分發(fā)酵生長(zhǎng)，二者共同的協(xié)同作用使酸奶的黏度不斷增加，當(dāng)添加量過(guò)大時(shí)，發(fā)酵基質(zhì)中蛋白質(zhì)濃度變小，不利于乳酸菌的生長(zhǎng)，同時(shí)由于固形物濃度的減小，也會(huì)使酸奶的黏度降低。

圖5 香蕉提取汁添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)特性(內(nèi)聚性)的影響

圖6 香蕉提取汁添加量對(duì)酸奶質(zhì)構(gòu)特性(彈性)的影響

由圖5可以看出，隨著香蕉提取汁添加量的增加，酸奶的內(nèi)聚性先減小后增加，這種變化可能與香蕉提取汁中含有的淀粉有關(guān)。由于淀粉具有一定的溶解度及膨脹性，所以酸奶除了在高含量蛋白下內(nèi)聚性較高外，在香蕉提取汁含量較高時(shí)，也具有較高的內(nèi)聚性。

由圖6可以看出，隨著香蕉提取汁的添加量的增加，酸奶的彈性先增加后降低，可能是因?yàn)樘砑由倭康南憬短崛≈瓡r(shí)，并不影響蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)，但過(guò)多時(shí)，使發(fā)酵基質(zhì)中的蛋白質(zhì)濃度變小，使彈性降低。

綜上所述，隨著經(jīng)熱處理的香蕉提取汁添加量的增加，酸奶的硬度、彈性與添加未經(jīng)加熱的香蕉提取汁的趨勢(shì)一樣，都是先增加后減少，且在10%達(dá)到最高。隨著經(jīng)熱處理香蕉提取汁的添加量的增大，酸奶的粘性的變化趨勢(shì)與添加未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁的變化趨勢(shì)一樣，但在15%處達(dá)到最大。隨著香蕉提取汁的添加量的增加，酸奶的彈性的變化趨勢(shì)與添加未經(jīng)加熱的香蕉提取汁的趨勢(shì)一樣，但都比其低。這種差異可能都是由于淀粉加熱糊化造成的。

表1 香蕉提取汁的添加量對(duì)酸奶的持水率的影響 %

2.4 酸奶產(chǎn)品的持水率變化

乳酸菌的凝乳效果是通過(guò)持水率反映的，持水率過(guò)低會(huì)影響酸奶的凝乳效果進(jìn)而影響其品質(zhì)。實(shí)驗(yàn)中研究了香蕉提取汁對(duì)酸奶的持水性的影響，結(jié)果如表1所示。

由表1可以看出，隨著香蕉提取汁（未經(jīng)熱處理）的添加量的增加，酸奶的持水率增加，并在15%時(shí)達(dá)到最大。隨著香蕉提取汁（經(jīng)熱處理）的添加量的增加，酸奶的持水率卻不斷減小。酸奶的持水性與酸奶中的蛋白質(zhì)凝膠結(jié)構(gòu)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，香蕉提取汁是否經(jīng)過(guò)熱處理對(duì)蛋白質(zhì)的凝膠結(jié)構(gòu)有影響，這種影響可能是淀粉糊化帶來(lái)的，也可能是乳酸菌發(fā)酵的影響帶來(lái)的，具體的原因有待進(jìn)一步的研究。

2.5 酸奶產(chǎn)品中GABA含量的變化

γ-氨基丁酸是我們研制的γ-氨基丁酸發(fā)酵酸奶的特征成分，其含量的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。香蕉提取汁是否經(jīng)過(guò)熱處理對(duì)酸奶中的γ-氨基丁酸含量的影響如圖7所示。

圖7 香蕉提取汁的添加量量對(duì)酸奶的GABA的影響

由圖7可以看出，隨著香蕉提取汁的添加量的增大，GABA的產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)且比普通酸奶的含量高很多，說(shuō)明添加香蕉提取液可以大大地提高酸奶中GA?BA的產(chǎn)量，這是因?yàn)橄憬短崛≈械墓劝彼崦擊让复呋孜锕劝彼岚l(fā)生反應(yīng)生成GABA的緣故。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，添加經(jīng)熱處理香蕉提取汁，GABA的產(chǎn)量增加數(shù)量與添加未加熱的香蕉提取汁對(duì)比低很多，這可能是因?yàn)榻?jīng)過(guò)加熱的香蕉提取汁，其谷氨酸脫羧酶因高溫處理部分失活，不能催化底物MSG產(chǎn)生GABA，而酸奶中產(chǎn)生的GABA主要由乳酸菌產(chǎn)生的酶催化底物MSG水解產(chǎn)生，產(chǎn)量較低。

3 結(jié)論

將香蕉提取汁添加于γ-氨基丁酸酸奶的發(fā)酵過(guò)程中，研究其對(duì)發(fā)酵過(guò)程的特性及其產(chǎn)品品質(zhì)的影響，所得結(jié)論如下：（1）香蕉提取汁的加入有利于乳酸菌的生長(zhǎng)，使產(chǎn)酸的速度變快，但是香蕉提取汁的添加量過(guò)大時(shí)，發(fā)酵過(guò)程中酸度的變化變慢，不利于發(fā)酵的進(jìn)程；（2）添加經(jīng)熱處理的香蕉提取汁，發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌的生長(zhǎng)較未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁增加更快，且發(fā)酵終了時(shí)酸奶中的乳酸菌活菌數(shù)要大于未添加香蕉汁者；（3）香蕉汁的添加會(huì)影響到酸奶的質(zhì)構(gòu)特性。隨著香蕉提取汁添加量的增加，酸奶的硬度、黏性、彈性增加后減少，內(nèi)聚性是先減小后增加；（4）添加未經(jīng)熱處理的香蕉提取汁可以提高酸奶的持水率，在15%時(shí)酸奶的持水性最好。但是，添加經(jīng)熱處理的香蕉提取汁會(huì)使酸奶的持水率降低，且添加量越大，持水性下降越大；（5）添加香蕉提取汁可以提高酸奶中的GABA的產(chǎn)量，且未經(jīng)熱處理的香蕉汁的效果遠(yuǎn)大于經(jīng)熱處理的香蕉提取汁。

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Effect of banana juice extract on the fermentation characteristics and the quali?ty ofγ-aminobutyric acid yogurt

ZHANG Yali,LIU Zhaoming,HUANG Cuiji，ZHANG Jian
(College of Biological and Chemical Engineering,Guangxi University of Technology，Liuzhou 545006，China)

In order to investigate the effect of banana extract juice on the fermentation and quality of yogurt withγ-amino butyric acid,the titratable acidity,amount of Lactic acid bacteria,texture characteristics andγ-aminobutyric acid content in the yogurt with banana juice ex?tract were determined.The results showed that banana juice extract was able to contribute to the growth of Lactic acid bacteria,the hardness,vis?cidity and elasticity were firstly increasing and then decreasing but cohesiveness firstly decreasing and then increasing with the increasing of the adding amount the banana juice extract.Theγ-aminobutyric acid content was also increasing with the increasing of adding amount of the banana juice extract.Furthermore,theγ-aminobutyric acid content in the yoghurt with the non-heated-treatment banana juice ex?tract was higher than that in the yoghurt with heated treatment banana juice.

γ-aminobutyric acid;banana juice extract;texture;yogurt

TS252.54

A

1001-2230（2017）11-0023-05

2016-11-17

柳州市科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃(2015E040202)。

張亞麗（1989-），女，碩士研究生，從事功能性酸奶方面的研究。

劉昭明