高鈣菊花枸杞酸奶的研制及其體外抗氧化降血糖功能

楊希 葉明

摘 要：以乳粉為原料，通過(guò)添加菊花提取液、枸杞提取液，并適當(dāng)強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)素鈣，利用乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，研制出一種具有保健功能的酸奶.利用正交實(shí)驗(yàn)的方法，明確高鈣菊花枸杞酸奶的最優(yōu)配方為：菊花提取液添加量為5%，枸杞提取液添加量為6%，氯化鈣添加量為500 mg/kg，木糖醇添加量為7%.體外抗氧化和降血糖活性研究證實(shí)該酸奶具有較為顯著的抗氧化活性和一定的降血糖功能.

關(guān)鍵詞：菊花枸杞酸奶；加工工藝；抗氧化；降血糖

中圖分類(lèi)號(hào)：TS252.4 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.03.017

0 引言

按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19302-2010中對(duì)于風(fēng)味發(fā)酵乳的相關(guān)定義，發(fā)酵乳可以乳粉為原料，在發(fā)酵前或后添加食品添加劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、果蔬、谷物等.隨著人民生活水平的提高，人們不僅要求發(fā)酵乳在口味上具有多樣性，方便滿(mǎn)足不同人群對(duì)于其風(fēng)味的特殊需求，而且還越來(lái)越重視發(fā)酵乳特殊的營(yíng)養(yǎng)與保健功能，以期在滿(mǎn)足舌尖上誘惑的同時(shí)，還能夠補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，調(diào)節(jié)生理機(jī)能.

菊花中含有多種對(duì)人體有益的成分，如黃酮類(lèi)物質(zhì)、氨基酸、揮發(fā)性油等，在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中其具有降低血脂、控制血壓、預(yù)防冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、預(yù)防衰老等功效[1].根據(jù)孫鵬等[2]的研究可知，將菊花提取液加入原料乳中進(jìn)行酸奶制作，制得的酸奶組織狀態(tài)良好，并具有菊花的清香.枸杞是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中常見(jiàn)藥材，其富含的枸杞多糖、蛋白質(zhì)、游離氨基酸、維生素E、維生素C，對(duì)于抗衰老、 降低膽固醇[3]、增強(qiáng)免疫力均有一定作用[4].根據(jù)蔣萌蒙等[5]的研究可知，將枸杞提取液加入原料乳中，制得的酸奶，口味酸甜合適，拉絲性較好，并且兼具枸杞特有的香味.

但是目前國(guó)內(nèi)外很少有將菊花和枸杞同時(shí)加入原料乳中進(jìn)行發(fā)酵乳制備的研究.同時(shí)據(jù)相關(guān)報(bào)道，當(dāng)前我國(guó)居民鈣的每日攝入量為366.1 mg[6]，距離《中國(guó)居民膳食營(yíng)養(yǎng)素參考攝入量（2013修訂版）》中規(guī)定的18—50歲人群每日800 mg的鈣攝入量有較大的差距.查文獻(xiàn)可知，目前也沒(méi)有針對(duì)在菊花枸杞酸奶制備過(guò)程中進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)素鈣強(qiáng)化的相關(guān)研究，更沒(méi)有對(duì)此種酸奶進(jìn)行抗氧化和降血糖活性研究的先例.因此本研究選用乳粉為原料，通過(guò)在復(fù)原后的乳中，添加菊花和枸杞提取物，強(qiáng)化營(yíng)養(yǎng)素鈣，研制出一種具有保健功能的酸奶，并通過(guò)對(duì)其所具有的抗氧化和降血糖活性的研究，為菊花、枸杞資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供一條途徑.

1 材料與方法

1.1 材料

干菊花，枸杞，木糖醇，食品級(jí)氯化鈣，伊利全脂奶粉，伊利高蛋白脫脂高鈣奶粉，市售混合酸奶發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、干酪乳桿菌干酪亞種），阿卡波糖（Acarbose）拜耳醫(yī)藥保健公司，α-葡萄糖苷酶為實(shí)驗(yàn)室自制，α-淀粉酶購(gòu)自美國(guó)Sigma公司.

1.2 儀器與設(shè)備

DNP-9082恒溫培養(yǎng)箱，全自動(dòng)滅菌鍋，TG16W臺(tái)式高速離心機(jī)，752紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，無(wú)菌操作臺(tái)，凱氏定氮玻璃裝置，AR1140分析天平，JYL-C012九陽(yáng)打漿機(jī).

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

1.3.2 操作要點(diǎn)

1）制備菊花提取液：將過(guò)60目篩（250 [μm]）粉碎后的干菊花，以1∶40的料液比與純凈水混合，煮制1.5 h，以3 500 r/min轉(zhuǎn)速離心20 min，得到澄清的菊花提取液.

2）制備枸杞提取液：將干枸杞以1∶30的料液比與純凈水混合，煮制1.5 h，用打漿機(jī)打漿3 min，過(guò)150 目篩（106 [μm]）得到枸杞提取液.

3）制備復(fù)原乳：全脂乳粉和脫脂乳粉按5∶1的比例混合，加入42 ℃溫水中，并持續(xù)攪拌直至其全部溶解，制得總固形物約為12%的復(fù)原牛乳.

4）混合：以一定比例，將復(fù)原乳、氯化鈣、木糖醇進(jìn)行混合，然后加入菊花提取液、枸杞提取液混勻.

5）均質(zhì)：將上述混合液于30 MPa，60 ℃下進(jìn)行均質(zhì)處理[7].

6）滅菌：混合液在95 ℃保持10 min處理后，降溫至44.5 ℃.

7）接種發(fā)酵：以3%（體積比）加入混合發(fā)酵劑，攪拌均勻后于44.5 ℃下恒溫發(fā)酵5.5 h，至凝乳形成.

8）后熟：在4 ℃條件下保存24 h.

1.3.3 菊花提取液及枸杞提取液添加量的確定

酸奶制作過(guò)程中需要添加風(fēng)味物質(zhì)以增強(qiáng)產(chǎn)品的特殊風(fēng)味，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值.通過(guò)將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的菊花提取液及枸杞提取液分別加入原料乳中，以考察兩者對(duì)于酸奶品質(zhì)的影響，從而確定添加量.

1.3.4 氯化鈣添加量的確定

根據(jù)GB14880-2012標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，選用氯化鈣作為發(fā)酵乳的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化鈣源，參考其中對(duì)于調(diào)制乳中鈣的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化限量[8]：250～1 000 mg/kg，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)品的感官品質(zhì)，考察不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈣對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，確定氯化鈣的添加量.

1.3.5 木糖醇添加量的確定

木糖醇的添加量對(duì)于酸奶的滋味有較大影響，因此在制作產(chǎn)品時(shí)，通過(guò)在各實(shí)驗(yàn)組中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的木糖醇，利用感官評(píng)分，考察木糖醇含量對(duì)于酸奶品質(zhì)的影響，從而確定木糖醇添加量.

1.3.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期的單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇菊花提取液添加量、枸杞提取液添加量、氯化鈣添加量、木糖醇添加量做L9（34）試驗(yàn)，根據(jù)每組的感官評(píng)定分值選出制作酸奶的最優(yōu)配方，正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1.

1.3.7 產(chǎn)品品質(zhì)測(cè)定

1）感官評(píng)定：以10名具備食品專(zhuān)業(yè)及酸奶感官評(píng)價(jià)背景的評(píng)審員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)分.分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)取各分?jǐn)?shù)的平均值.高鈣菊花枸杞酸奶感官評(píng)分見(jiàn)表2.

2）理化檢測(cè)：分別根據(jù)GB5009.5-2010 、GB 5413.39-2010、GB 5413.3-2010及GB 5413.34-2010測(cè)定酸奶中蛋白質(zhì)、非脂乳固體、脂肪含量及酸奶的酸度.

酸奶持水力的測(cè)定：取一定量酸奶（W1），室溫下以4 500 r/min離心10 min，再靜置5 min，稱(chēng)量上清液質(zhì)量為W2.

3）微生物檢測(cè)：根據(jù)GB 4789.35-2010 、GB 4789.15-2010、GB 4789.4-2010、GB 4789.10-2010分別測(cè)定酸奶中的乳酸菌總數(shù)、霉菌和酵母菌數(shù)、大腸菌群數(shù)及金黃色葡萄球菌數(shù).

1.3.8 體外抗氧化活性研究

1）DPPH 自由基清除能力

參考任麗[9]的方法，并略作修改.取8 mL 1.0×10-4 mol/L DPPH乙醇溶液與2 mL不同濃度樣品溶液或95%乙醇（空白對(duì)照）混合，充分震蕩后室溫下暗處反應(yīng)30 min.接著以3 500 r/min離心處理樣品10 min后，于517 nm處測(cè)定上清液的吸光度值.

DPPH·清除率（%）按照式（2）計(jì)算：

2）羥基自由基（·OH）的清除能力

參考文獻(xiàn)[10]并略作修改.將1.5 mL鄰菲啰啉溶液（5×l0- 3 mol/L）與 2.0 mL磷酸緩沖液（0.05 mol/L、pH 7.4 ）混勻后，加入1.0 mL FeSO4溶液（7.5×10-3 mol/L），混勻后加入 1 mL H2O2（0.1%），以蒸餾水定容至10 mL.37 °C溫育60 min后，于536 nm下測(cè)A損傷.依據(jù)該方法，分別測(cè)定不同濃度酸奶的A加樣；不加 H2O2及樣品溶液的為A未損傷.·OH清除率（%）按照式（3）計(jì)算：

3）Fe2+螯合能力

參考文獻(xiàn)[11-12]的方法并略作修改.將10 mL不同濃度的樣品溶液分別與0.5 mL FeCl2（2 mmol/L）溶液混合，再分別加入菲啰嗪溶液2 mL（5 mmol/L），靜置20 min后于562 nm下測(cè)定吸光度A1.

1.3.9 體外降血糖活性研究

1）對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制作用

根據(jù)Shan等[13]方法進(jìn)行試驗(yàn).采用100 mmol/L磷酸鹽緩沖鹽水（PBS，pH 6.9）制備不同濃度（0.1、0.5、1、3、5 mg/mL）樣品溶液，α-葡萄糖苷酶（0.35 U /mL）和PNPG（1.5 mmol/L）.37 °C溫育α-葡萄糖苷酶（0.1 mL）與樣品（0.05 mL）的混合物10 min后，再加入PNPG（0.1 mL），保持溫育20 min.加入1 mL的Na2CO3（1 mol/L）以終止反應(yīng).不加樣組為空白對(duì)照，加入阿卡波糖組為陽(yáng)性對(duì)照.在400 nm讀取吸光度，α-葡萄糖苷酶的抑制百分比按式（5）計(jì)算：

2）對(duì)α-淀粉酶抑制作用

根據(jù)Kwon等[14]的方法進(jìn)行試驗(yàn).在0.1 mol/L磷酸鹽緩沖鹽水（pH 6.9）中制備不同濃度（0.1、0.5、1、3、5 mg/mL）樣品溶液、1 U/mL α-淀粉酶和1%（w/v）馬鈴薯淀粉.通過(guò)將20 mL96 mmol/L DNS與8 mL5.315 mol/L酒石酸鈉鉀四水合物在2 mL 2 mol/L氫氧化鈉中混合來(lái)制備二硝基水楊酸（DNS）試劑.在500 μL樣品中加入500 μL的α-淀粉酶，37 ℃下溫育10 min，隨后加入500 μL的馬鈴薯淀粉，37 ℃下再溫育10 min，最后以1 mL DNS試劑100 ℃溫育5 min終止反應(yīng).用10 mL蒸餾水稀釋冷卻至室溫的混合物.不加樣組為空白對(duì)照，加入阿卡波糖組為陽(yáng)性對(duì)照.在540 nm處測(cè)量吸光度，α-淀粉酶的抑制百分比按式（6）計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

由表3看出，各因素的主次關(guān)系是C>A>B>D，即在4個(gè)因素中，氯化鈣添加量是主要因素，其次是菊花提取液添加量，枸杞提取液添加量和木糖醇添加量再次之.最佳配方組合為：A2B2C1D3，即添加5%的菊花提取液，6%的枸杞提取液，500 mg/kg的氯化鈣，7%的木糖醇.以最佳配方進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，制得的酸奶感官評(píng)分為97分，高于其他組合，故A2B2C1D3組合為本實(shí)驗(yàn)的高鈣菊花枸杞酸奶的最佳配方組合.

2.2 產(chǎn)品品質(zhì)分析

2.2.1 感官

產(chǎn)品為乳黃色凝乳，質(zhì)地均勻，無(wú)氣泡，無(wú)乳清析出，具有發(fā)酵乳特有香味，并兼具菊花的清香，口感細(xì)膩，爽滑，酸度適宜.

2.2.2 理化指標(biāo)

如表4所示，高鈣菊花枸杞酸奶的各項(xiàng)理化指標(biāo)均滿(mǎn)足GB19302-2010的相關(guān)要求，且優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

2.2.3 微生物指標(biāo)

如表5所示，高鈣菊花枸杞酸奶的各項(xiàng)微生物指標(biāo)均滿(mǎn)足GB19302-2010的相關(guān)要求，且優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

2.3 體外抗氧化活性分析

2.3.1 DPPH·自由基清除能力

以不加菊花提取液和枸杞提取液的復(fù)原乳按相同方法發(fā)酵得到的酸奶作為對(duì)照酸奶.

由于DPPH· 是十分有效的自由基捕獲劑，常被用于檢測(cè)受試物清除自由基的能力[15].如圖1所示，高鈣菊花枸杞酸奶在各個(gè)相同酸奶濃度時(shí)均表現(xiàn)出高于對(duì)照酸奶的DPPH· 清除率.且隨著酸奶濃度的不斷提高，兩者對(duì)于DPPH· 清除率均有所提高，且高鈣菊花枸杞酸奶表現(xiàn)的更為突出；且在試樣濃度25 mg/mL時(shí)，兩者間的清除率差異最大.

2.3.2 羥基自由基（·OH）的清除能力

·OH是一種強(qiáng)氧化劑，常由身體的氧化代謝產(chǎn)生，其易造成DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的損傷，進(jìn)而引起某些疾病.如圖2所示，高鈣菊花枸杞酸奶在各個(gè)相同酸奶濃度時(shí)均表現(xiàn)出高于對(duì)照酸奶的·OH清除率.且隨著酸奶濃度的不斷提高，兩者對(duì)于·OH清除率均有所提高，但是高鈣菊花枸杞酸奶的·OH清除率的提高幅度更為明顯.

2.3.3 Fe2+螯合能力

如圖3所示，高鈣菊花枸杞酸奶的Fe2+螯合率在各個(gè)相同酸奶濃度下均超過(guò)對(duì)照酸奶.且隨著酸奶濃度的不斷提高，兩者的螯合率均有所提高，但是高鈣菊花枸杞酸奶的Fe2+螯合率的提升幅度更為明顯.

2.4 體外降血糖活性

2.4.1 對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性

在降血糖的功效上，α-葡萄糖苷酶抑制劑是以抑制碳水化合物分解為單糖來(lái)達(dá)到控制餐后血糖上升的目的 [16].臨床上常用作控制血糖的阿卡波糖，不僅可以抑制α-葡萄糖苷酶活性，同時(shí)也達(dá)到抑制α-淀粉酶的活性的效果[17].如圖4所示，阿卡波糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率隨酸奶濃度增加的效果不明顯，但是其一直處在較高的抑制水平上.隨著酸奶濃度的增加，高鈣菊花枸杞酸奶對(duì)于α-葡萄糖苷酶的抑制率表現(xiàn)為不斷上升，但是與阿卡波糖對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制能力相比，高鈣菊花枸杞酸奶的抑制作用較弱.

2.4.2 對(duì)α-淀粉酶抑制活性

由圖5所示，高鈣菊花枸杞酸奶對(duì)于α-淀粉酶有一定的抑制作用，且抑制作用隨樣品濃度的增加而增強(qiáng).但是與阿卡波糖對(duì)α-淀粉酶的抑制活性相比，高鈣菊花枸杞酸奶的抑制作用較弱.

3 結(jié)論

本研究以?xún)煞N奶粉加水制得復(fù)原乳為原料，通過(guò)添加不同的物質(zhì)，研制出風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)及各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)標(biāo)的高鈣菊花枸杞酸奶.產(chǎn)品最佳配方為：5%的菊花提取液添加量，6%的枸杞提取液添加量，500 mg/kg的氯化鈣添加量，7%的木糖醇添加量.

與普通酸奶相似，隨著高鈣菊花枸杞酸奶濃度的增加，其在清除DPPH·和·OH及與Fe2+螯合能力上均呈現(xiàn)大幅度的提升.但在同等酸奶濃度時(shí)，其3項(xiàng)功能均優(yōu)于普通酸奶，顯示出高鈣菊花枸杞酸奶比普通酸奶具有更強(qiáng)的抗氧化作用.

高鈣菊花枸杞酸奶對(duì)α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶存在一定的抑制能力，顯示其具有降血糖能力，但其控制血糖上升的效果不及阿卡波糖.反映出其雖然具有一定的輔助降血糖的能力，但是不能作為降血糖專(zhuān)用藥物使用.

本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)高鈣菊花枸杞酸奶的最佳配方進(jìn)行了初步的研究.通過(guò)感官評(píng)價(jià)的方式篩選出最優(yōu)配方組合，同時(shí)對(duì)于該配方進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)該種酸奶進(jìn)行滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下的感官、理化及微生物指標(biāo)的檢測(cè)，判定出該高鈣菊花枸杞酸奶在各方面均表現(xiàn)出優(yōu)于普通酸奶的特性.且與普通酸奶相比該產(chǎn)品有更強(qiáng)的抗氧化能力和一定的降血糖功效，顯示出其較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健價(jià)值，可為日后進(jìn)行抗氧化及降血糖等功能性食品的開(kāi)發(fā)提供一定的數(shù)據(jù)支持，反映出該產(chǎn)品具有更廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值.

參考文獻(xiàn)

[1]李鳳英，鄭立紅，梁建蘭.菊花酸奶的研制[J].中國(guó)乳品工業(yè)，2009，37（7）：62-64.

[2]孫鵬，黃君紅.凝固型貢菊酸奶的研制[J].中國(guó)釀造，2012，31（8）：168-171.

[3]程昊，張帥，董基，等. 蜂蜜杭白菊飲料的研制[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，24（2）：81-84.

[4]楊永利，明磊國(guó)，林浩，等.枸杞養(yǎng)肝明目功效研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng)，2015，21（7）：75-78.

[5]蔣萌蒙，王娟，劉欣，等. Lactobacillus casei Zhang在無(wú)糖枸杞酸奶中的應(yīng)用[J]. 黑龍江畜牧獸醫(yī)，2017（5）：131-134.

[6]王國(guó)強(qiáng).中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告（2015年）[R].國(guó)務(wù)院新聞辦公室，2015.

[7]黃瑤，高年芬，譚俊呈，等. 酶法制備青錢(qián)柳茶湯的工藝研究[J]. 廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，27（4）：116-121.

[8] 中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部. 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑使用標(biāo)準(zhǔn)：GB14880-2012[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[9]任麗. 植物型酸奶的制備、風(fēng)味物質(zhì)及抗氧化活性研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2012.

[10]WANG H，JIANG X，MU H，et al. Structure and protective effect of exopolysaccharide from P. Agglomerans strain KFS-9 against UV radiation[J]. Microbiological Research，2007，162（2）：124-129.

[11]葉明，許慶平，陳曉，等. 粒毛盤(pán)菌YM-223胞外黑色素總酚含量及其抗氧化活性[J].菌物學(xué)報(bào)，2010，29（4）：608-611.

[12]WANG J，ZHANG Q，ZHANG Z，et al. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fractions extracted from Laminaria japonica[J]. International Journal of Biological Macromolecules，2008，42（2）：127-132.

[13]SHAN X，LIU X，HAO J，et al. In vitro and in vivo hypoglycemic effects of brown algal fucoidans[J]. International Journal of Biological Macromolecules，2015，82：249-255.

[14]KWON Y I，APOSTOLIDIS E，SHETTY K. Inhibitory potential of wine and tea against α-amylase and α-glucosidase for management of hyperglycemia linked to type 2 diabetes[J]. Journal of Food Biochemistry，2008，32（1）：15-31.

[15]劉鵬飛，鄧天昇，侯相林，等. 苦參黃酮的提取及其抗氧化能力研究[J]. 日用化學(xué)工業(yè)，2011，41（3）：200-203.

[16]張偉，常美芳，金靖宜，等. 垂絲海棠對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制活性[J]. 中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志，2014，20（4）：84-86.

[17]張毅，寧正祥，董華強(qiáng). 多穗柯三葉苷的抑制糖尿病關(guān)鍵酶活性和抗氧化性[J]. 食品科學(xué)，2011，32（5）：32-35.