生物活性成分的包埋在酸奶制作過程中的應(yīng)用

許小英，崇志文，齡南，胡長利

（南京衛(wèi)崗乳業(yè)有限公司研發(fā)部，南京 211100）

酸奶是生牛乳經(jīng)過嗜熱鏈球菌和德氏乳桿菌保加利亞亞種等菌發(fā)酵得到的乳制品，發(fā)酵得到的乳酸使酸奶達到蛋白質(zhì)的等電點，從而使酸奶具有獨特的質(zhì)構(gòu)[1,2]。同時，經(jīng)過發(fā)酵后的酸奶營養(yǎng)豐富、易于吸收，具有可提高機體鈣含量等諸多功效。但是，隨著酸奶工業(yè)的發(fā)展，市場上的酸奶同質(zhì)化嚴重，競爭激烈。而且，隨著技術(shù)的進步及消費者對“大健康”概念的追求，具有預(yù)防疾病、改善行為效能的功能性食品越來越受到消費者的青睞。面對當(dāng)前競爭激烈的國內(nèi)外酸奶市場，如何突破酸奶產(chǎn)品的同質(zhì)化，滿足消費需求，打造企業(yè)創(chuàng)新品牌，已經(jīng)成為我國酸奶市場發(fā)展的重點。開發(fā)具有生物活性成分的功能性酸奶產(chǎn)品成為大勢所趨[3]，諸如維生素E、omega-3脂肪酸、白藜蘆醇等生物活性成分因具有可以清除自由基的作用，從而可能具有抵抗慢性疾病、抗癌等功效，所以受到廣泛的關(guān)注。但是，由于生物活性成分對環(huán)境中的光、熱、氧氣等敏感，限制了其在食品領(lǐng)域的運用[4～7]。而通過對生物活性成分的包埋可以避免其與光、氧氣等的接觸，從而發(fā)揮保護生物活性成分的作用。包埋是指通過特定的步驟利用壁材把諸如生物活性成分等芯材包裹在壁材內(nèi)部的過程[8,9]。常見的壁材有：化學(xué)合成壁材、天然壁材[10]。隨著消費者對營養(yǎng)標簽的關(guān)注與了解，消費者更傾向于挑選具有“清潔標簽”——使用天然食材的產(chǎn)品。牛奶中的蛋白質(zhì)，諸如乳清分離蛋白、酪蛋白是常見的天然壁材[10,11]。

本文將簡要介紹在酸奶中添加包埋生物活性成分的實例，概述包埋生物活性成分的添加對酸奶的風(fēng)味、生物活性成分的影響；分析包埋生物活性成分酸奶的臨床實驗效果，簡述國內(nèi)相關(guān)專利，探討生物活性成分包埋在酸奶應(yīng)用中還需要解決的問題和今后的發(fā)展方向。

1 包埋的生物活性成分在酸奶中運用的實例

目前包埋的生物活性成分在酸奶中的添加方式主要有兩種。一種是在滅菌、發(fā)酵之前添加[6,10]，另一種是在發(fā)酵之后與果醬等物質(zhì)一起添加[12～15]。

1．1 包埋的生物活性成分在酸奶發(fā)酵之前添加

Levinson等[10]將制作的天然乳化劑酪蛋白膠束與合成的乳化劑吐溫80分別結(jié)合維生素D3的溶液，在發(fā)酵前加入脫脂酸奶制作中，得到兩種新型酸奶；之后對兩種酸奶中維生素D3的生物利用度、流變性和適口性與脫脂酸奶基料進行對比，結(jié)果表明，利用天然乳化劑酪蛋白結(jié)合維生素D3后，維生素D3的生物利用度不低于其在合成乳化劑吐溫80中的生物利用度；添加酪蛋白包埋的維生素D3后，酸奶具有更高的總體表觀黏度，同時具有更好的口感。這為利用天然乳化劑包埋維生素D3并形成“清潔標簽”的脫脂酸奶產(chǎn)品提供了理論依據(jù)。

Goyal等[6]利用四種不同的乳化劑組合通過攪拌、低壓均質(zhì)、高壓均質(zhì)對含有omega-3脂肪酸的亞麻籽油進行包埋；然后利用噴霧干燥的方法制得粉末，再把四種粉末以配料的形式在發(fā)酵之前以1%、2%和3%的比例分別添加到酸奶的制作過程中，再進行感官評價（顏色、風(fēng)味、酸度、質(zhì)構(gòu)等）和物理化學(xué)指標測定。結(jié)果表明：當(dāng)添加量為2%時，感官和酸奶基料類似，新型酸奶和酸奶基料相比具有更高的營養(yǎng)價值；新型酸奶的物理、化學(xué)指標包括亞麻籽油的氧化穩(wěn)定性并沒有受到影響；添加酪蛋白酸鈉-亞麻籽油粉末得到的新型酸奶物理特征與酸奶基料類似。這為包埋的生物活性成分在發(fā)酵前添加到酸奶生產(chǎn)工程中提供了借鑒。

1．2 包埋的生物活性成分在酸奶發(fā)酵之后添加

Martins等[15]利用海藻酸鈉包埋提取自Rubus ulmifolius Schott Flower (一種花)的酚類物質(zhì)后，將其添加到發(fā)酵好的酸奶中，通過比較酸奶基料（空白對照）、添加包埋酚類的酸奶、添加未包埋酚類的酸奶對DPPH清除率的測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，和酸奶基料（空白對照）相比，另外兩種形式的酸奶都具有更強的抗氧化活性；添加包埋酚類酸奶的抗氧化活性高于添加未包埋酚類酸奶。

Comunian等[12]利用明膠和阿拉伯膠等的混合物把添加了植物甾醇的藍薊油通過均質(zhì)的方式、復(fù)合凝聚的原理進行包埋后制成乳狀液，將其與草莓果醬混合后一起加入到發(fā)酵好的酸奶基料中，經(jīng)測定上述乳狀液的粒徑并進行體外模擬胃腸道消化實驗后發(fā)現(xiàn)，上述乳狀液對被包埋的生物活性成分提供了很好的保護效果。通過和酸奶基料的物理化學(xué)特性、流變學(xué)特性和感官特性對比后發(fā)現(xiàn)，添加乳狀液酸奶的上述指標和酸奶基料類似；通過和沒有包埋的植物甾醇、藍薊油以及明膠和阿拉伯膠等混合物的酸奶對比后發(fā)現(xiàn)，添加乳狀液的酸奶具有更好的氧化穩(wěn)定性。

Ghorbanzade等[14]利用納米脂質(zhì)體對魚油進行包埋，之后添加到發(fā)酵好的酸奶中，得到復(fù)合酸奶。通過測定復(fù)合酸奶在4℃儲藏3周的情況下EPA和DHA的殘留率以及感官指標后發(fā)現(xiàn)，在21d儲藏過程中，與添加未被包埋的魚油酸奶相比，納米脂質(zhì)體包埋的魚油酸奶EPA和DHA的含量均較高；感官測評的結(jié)果表明，添加包埋魚油的酸奶和酸奶基料有類似的感官特征。

Francisco等[13]利用檸檬酸交聯(lián)麥芽糖糊精通過噴霧干燥的方式包埋雙孢蘑菇的提取物，并把包埋后的粉末添加到酸奶中。之后，對比四種酸奶（酸奶基料、添加包埋粉末的酸奶、添加加熱后包埋粉末的酸奶、添加未被包埋材料的酸奶）在儲藏過程中對生物活性成分的保護效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：被包埋的粉末對添加到酸奶中的雙孢蘑菇提取物的保護效果明顯；而且，經(jīng)過加熱的包埋粉末對酸奶中雙孢蘑菇提取物的保護效果最好。

以上試驗均表明，與酸奶基料和添加未包埋生物活性成分的酸奶相比，在發(fā)酵后的酸奶中添加包埋的生物活性成分，在貨架期內(nèi)可以更好地保護生物活性成分。但是，如果想運用到具體的產(chǎn)品時還需要進行相對應(yīng)的人體臨床實驗。

2 生物活性成分包埋在酸奶中應(yīng)用的臨床研究

Levinson等[10]將制作的天然乳化劑酪蛋白膠束與合成乳化劑吐溫80分別結(jié)合維生素D3的溶液與配料一起在發(fā)酵前加入脫脂酸奶的制作過程中，然后進行感官評定的三角測試（每位感官評委需要品嘗3杯打亂順序的脫脂酸奶，其中兩杯為同一來源，另一杯為不同來源；評委需要從以上3杯脫脂酸奶中挑選口感不同樣的一杯）和偏好性測試（每人品嘗3杯脫脂酸奶，分別為利用酪蛋白膠束結(jié)合維生素D3的脫脂酸奶、利用吐溫80結(jié)合維生素D3的脫脂酸奶、脫脂酸奶，每杯約15g，之后就喜好度從0～10進行打分），結(jié)果，評定小組成員可以區(qū)別出經(jīng)由酪蛋白膠束結(jié)合維生素D3的脫脂酸奶和吐溫80結(jié)合維生素D3的脫脂酸奶，而且評委更喜歡經(jīng)由天然乳化劑酪蛋白膠束結(jié)合維生素D3的方式添加的脫脂酸奶。

測定受試者在服用上述添加了包埋維生素D3的脫脂酸奶150g后（第0天、第1天、第7天和第14天）血清中25-羥基維生素D（可以反映人體維生素D的儲存水平）的變化量后發(fā)現(xiàn)：與只服用脫脂酸奶相比，服用添加天然與合成乳化劑結(jié)合維生素D3脫脂酸奶的受試者兩周后血清中25-羥基維生素D的含量明顯升高；服用添加天然乳化劑與合成乳化劑結(jié)合維生素D3的脫脂酸奶之間沒有明顯差異。

以上結(jié)果為開發(fā)“清潔標簽”的脫脂酸奶提供了解決方案，其前沿性的功能性驗證方法為添加包埋功能性生物活性成分酸奶的功能性驗證提供了很好的研究思路；同時為功能性產(chǎn)品的工業(yè)化開發(fā)提供了理論依據(jù)。

3 相關(guān)專利

江南大學(xué)已經(jīng)在中國申請發(fā)明專利（其申請?zhí)柡蜕暾埲朔謩e為：201610057574.1 江南大學(xué)），其申報的方法和上述研究中所使用的包埋方式相類似。該專利采用乳蛋白粉（乳清蛋白粉、酪蛋白粉、濃縮乳蛋白粉等）復(fù)水后得到的溶液與不飽和脂肪酸混合，經(jīng)過高速預(yù)均質(zhì)和超高壓均質(zhì)的步驟后，得到乳液；乳液經(jīng)過噴霧干燥制得蛋白粉。根據(jù)權(quán)利要求，上述經(jīng)過噴霧干燥得到的蛋白粉可以運用到高蛋白酸奶的制作過程中。該乳蛋白微膠囊可以保護和延緩不飽和脂肪酸制作氧化，且制備方法簡單、儲藏穩(wěn)定性高[16]。但是，該項專利制得的蛋白粉在酸奶中運用時的具體添加量、添加的工藝點、對不飽和脂肪酸的保護效果以為多不飽和脂肪酸在人體中的消化、吸收效果還有待進一步實驗驗證。

4 展望

綜上所述，國內(nèi)外研發(fā)人員開發(fā)了一些包埋了生物活性成分的粉末或乳狀液，將其進行物理表征（例如測定包埋后的粒徑等）和化學(xué)表征（例如測定被包埋物質(zhì)的儲藏穩(wěn)定性、體外模擬胃腸道消化實驗等）之后添加到酸奶中，以期在不改變天然酸奶風(fēng)味的基礎(chǔ)上，最大程度地保留貨架期內(nèi)添加到酸奶中的生物活性成分，并進行了一些臨床實驗，達到了良好的效果。

目前，國內(nèi)關(guān)于生物活性成分包埋和物理、化學(xué)表征的研究較多，但關(guān)于包埋了的生物活性成分在酸奶中的具體應(yīng)用研究和臨床實驗數(shù)據(jù)相對較少，需加大對這一領(lǐng)域的研究，并以此為依據(jù)開發(fā)功能性酸奶新產(chǎn)品，以提高酸奶制品的市場競爭力，為國民提供更優(yōu)質(zhì)、更營養(yǎng)、更健康的酸奶。

當(dāng)然，生物活性成分的包埋在酸奶實際生產(chǎn)運用的過程中還需要視具體情況分類分析（不同的壁材和芯材具有不同的消化、釋放特性），需根據(jù)具體壁材和芯材，考慮體外模擬胃腸道消化實驗、臨床實驗及目標生物活性成分在人體中定向釋放的劑量等問題。相對應(yīng)地還需要國內(nèi)外相關(guān)乳品機械公司開發(fā)對應(yīng)工藝、可大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的包埋設(shè)備，例如：高速剪切機、高壓均質(zhì)機等。之后，還需要根據(jù)被包埋生物活性成分的添加方式開發(fā)相對應(yīng)的添加設(shè)備，例如：粉末無菌在線添加設(shè)備等。

未來，隨著研發(fā)的深入和技術(shù)的發(fā)展，可以考慮相關(guān)功能性、新型酸奶的上市問題；也可以拓展其在常溫牛奶、低溫牛奶、乳飲料以及功能性飲料中的實際運用途徑。