核桃油酸奶開發(fā)及其品質(zhì)分析

李歡康，周蒙，楊佳瑋，魏長慶，陳友志，劉文玉*

石河子大學食品學院/新疆植物藥資源利用教育部重點實驗室（石河子 832000）

核桃、杏仁、榛子和腰果是世界上公認的四大干果，作為四大干果之首的核桃，不僅具有較高的營養(yǎng)保健價值，還是提供油料的重要資源。新疆的核桃作為最具特色林果產(chǎn)品之一，具有殼薄、仁香、品質(zhì)上乘等優(yōu)點，不僅可以食用，還可以藥用，具有很高的利用價值[1]。

目前新疆境內(nèi)核桃加工程度很低，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，絕大多數(shù)的企業(yè)只開展核桃初級加工，主要是利用機器對青皮核桃進行脫青皮、清洗、烘干處理，或者進一步將核桃去殼加工成核桃仁[2]，并進行粗略分級和簡單包裝等初加工方式，而其他主產(chǎn)區(qū)對于核桃產(chǎn)品的開發(fā)均走在新疆的前面[3-4]。近年來，隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，乳業(yè)也逐漸成為了新疆經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)[5]。目前，乳業(yè)主要以鮮奶、酸奶、奶酪以及添加在面制品中的形式投放于市場，將植物油與酸奶結(jié)合的產(chǎn)品在消費市場上少之又少。近些年，隨著人民生活水平的日益提高，消費者在追求口感的同時，更加注重營養(yǎng)品質(zhì)[6]。核桃油與酸奶二者結(jié)合，不僅可以提高酸奶中營養(yǎng)物質(zhì)含量[7]，還有利于酸奶發(fā)酵品質(zhì)的提高。因此，核桃油酸奶具有一定的市場開發(fā)潛力。

在酸奶發(fā)酵原有工藝的基礎(chǔ)上進行探索，通過對乳化體系的研究，確保核桃油酸奶體系穩(wěn)定；通過對副干酪乳酸桿菌菌落數(shù)的對比，確定核桃油對益生菌增殖的促進作用；同時測定核桃油酸奶的揮發(fā)性化合物以及酸奶在30 ℃下貯存理化性質(zhì)的變化，為后續(xù)新型食品的開發(fā)提供了新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃油（實驗室壓榨制得）；牛奶（市售）；益生菌菌粉（副干酪乳桿菌，江蘇微康生物科技有限公司）；聚甘油脂肪酸酯（食品級，天津市奧博星生物技術(shù)有限公司）；月桂酸（食品級，北京奧博星生物技術(shù)有限責任公司）；蔗糖酯（食品級，上海全式金生物技術(shù)有限公司）；吐溫80（天津市奧博星生物技術(shù)有限公司）。

1.2 儀器與設備

7890B/5977A氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent Technologies有限責任公司）；磁力攪拌器（上海力辰邦西儀器有限公司）；DV Ⅲ流變儀（美國BROOKFIELD有限責任公司）；pH計（上海儀電科學儀器股有限責任公司）；水浴鍋（常州國華儀器有限責任公司）；高壓蒸汽滅菌鍋（上海申安醫(yī)療器械有限公司）；生化培養(yǎng)箱（常州諾基儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 核桃油酸奶發(fā)酵工藝

1.3.1.1 核桃油的乳化

取牛奶5%質(zhì)量的核桃油作為油相。選取吐溫80、月桂酸、蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯作為備選復合乳化劑[8-9]，分為3組：①吐溫80；②蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯質(zhì)量比=4∶1；③蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質(zhì)量比=4∶1∶1。

油相與乳化劑的質(zhì)量比由5∶0.5逐漸變化到5∶0.1[10]，室溫下使用磁力攪拌器攪拌5 min，使其混合均勻。然后在攪拌下逐滴加入70 ℃蒸餾水，攪拌15 min，記錄加水量，通過三元相圖，確定最佳乳化劑。油水體系在常溫下靜置6 h，觀察其狀態(tài)，是否分層以及是否有小油滴浮現(xiàn)，選取效果最佳的乳化工藝。

1.3.1.2 核桃油酸奶發(fā)酵工藝流程

酸奶的制作工藝為原料準備、滅菌、接種、41 ℃發(fā)酵、添加核桃油、后熟[11]。

滅菌[12]：玻璃器皿于高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)121 ℃高壓滅菌20 min。牛奶通過煮沸的方法滅菌，滅菌后迅速冷卻至室溫。

接種：按牛奶質(zhì)量的0.05%添加益生菌菌粉，并加入6%蔗糖，在無菌條件下接種并充分攪拌使其均勻，分裝到玻璃瓶內(nèi)，分裝后立即封口，以滿足發(fā)酵的厭氧條件。

發(fā)酵：將分裝好的牛奶置于生化培養(yǎng)箱內(nèi)，于41℃發(fā)酵6 h，并在發(fā)酵2 h后添加核桃油。

后熟[13]：將發(fā)酵后的牛奶放置在0~5 ℃的冷藏室內(nèi)后熟8 h，整個過程要保證無菌操作，防止雜菌污染。

質(zhì)量標準：加過核桃油的優(yōu)質(zhì)酸乳外觀呈乳白色，表面光滑，凝乳結(jié)實，組織細膩，酸甜適度，不得有其他異味。

根據(jù)文獻[14]及對市售酸奶配方的分析，擬定核桃油營養(yǎng)酸奶的初配方：以牛奶的質(zhì)量計，益生菌菌粉0.05%，核桃油5%，蔗糖6%，蔗糖酯0.2%，聚甘油脂肪酸酯0.05%，月桂酸0.05%。

1.3.2 核桃油對益生菌增殖效果的影響

采用相同的發(fā)酵條件，制備原味酸奶和核桃油酸奶，待后熟完成，立刻通過梯度稀釋和平板計數(shù)法對副干酪乳酸桿菌進行計數(shù)，研究核桃油對益生菌的增殖效果。

1.3.3 核桃油酸奶香氣成分測定

固相微萃取條件：吸取7 mL發(fā)酵乳轉(zhuǎn)入20 mL頂空進樣瓶內(nèi)，同時加入0.5 g NaCl，加蓋密封，充分混勻，加熱至45 ℃，鹽析30 min[15]，用已老化的固相微萃取頭富集風味物質(zhì)30 min，于260 ℃解吸附3 min[16]。

GC條件：選用DB-5色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣，流速1.0 mL/min，進樣口溫度200 ℃；程序升溫：40 ℃保留5 min，再以5 ℃/min升到150 ℃，然后20 ℃/min升到230 ℃，保留5 min。

MS條件：離子源溫度200 ℃；電子能量 70 eV；質(zhì)量掃描范圍33~500 u[17]。

1.3.4 貯藏時間對酸奶品質(zhì)的影響

在相同工藝條件下制備原味酸奶和核桃油酸奶，將其放在30 ℃的恒溫箱中貯藏，每天測定酸奶的pH、酸度以及黏度。

1.3.4.1 pH測定[18]

分別取50 mL原味酸奶、核桃油酸奶樣品，按5 000 r/min均質(zhì)1 min，混合均勻后用pH計進行測量，每個樣品測定3次，確保準確性。

1.3.4.2 酸度測定

根據(jù)GB 5009.23—2016《食品安全國家標準 食品酸度的測定》中的pH計法測定，平行3次以減小誤差。

1.3.4.3 黏度測定

按照Fu等[19]描述的方法進行測定。采用流變儀，選取64號轉(zhuǎn)子，圓筒長度為50 mm，轉(zhuǎn)子半徑為12 mm，轉(zhuǎn)速為200 r/min，溫度為（27±1）℃，在轉(zhuǎn)矩為35%±1%時記錄下此時樣品的黏度，重復3次。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

試驗平行重復3次（n=3），利用IBM SPSS Statistics 25.0和Origin 2018進行數(shù)據(jù)處理及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳化劑對核桃油水體系影響的研究

2.1.1 乳化劑選擇

三元相圖中封閉面積的大小可以表示乳化劑乳化效果的優(yōu)劣，面積越大表示乳化效果越好，反之則差。如圖1所示，乳化效果優(yōu)劣：蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯＜吐溫＜蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸。因此選取蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質(zhì)量比=4∶1∶1作為復合乳化劑。

圖1 吐溫（a）、蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯（b）和蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸（c）乳化效果三元相圖

2.1.2 乳化劑添加比例對核桃油體系穩(wěn)定性的影響

為了達到更好的乳化效果，根據(jù)核桃油的添加量確定乳化劑的添加比例。多種乳化劑復合具有增效作用，能更好地發(fā)揮乳化效果，保持溶液均勻無雜質(zhì)。乳化劑的添加量影響乳化效果，添加量較少，溶液依舊呈現(xiàn)分層的狀態(tài)，添加量過大則會產(chǎn)生雜質(zhì)。由表1可知，當油相-乳化劑為5∶0.3（W/W）時，即核桃油-蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質(zhì)量比=5∶0.2∶0.05∶0.05，乳化效果最好，即為最佳乳化工藝。

表1 乳化劑添加比例對核桃油體系穩(wěn)定性的影響

2.2 核桃油對益生菌增殖效果的影響

采用最佳乳化工藝，選取未添加核桃油的酸奶作為空白對照組，以牛奶的質(zhì)量計，添加5%核桃油的酸奶為試驗組，進行菌落計數(shù)，空白組菌落數(shù)為5×106CFU/g，試驗組的菌落數(shù)為1.6×107CFU/g，說明核桃油對副干酪乳酸桿菌的增殖有促進作用。副干酪乳酸桿菌除基本營養(yǎng)需求外，有些增殖因子（天然添加物）可提高其活菌數(shù)和活力[20]。脂肪酸也是副干酪乳酸桿菌的營養(yǎng)需求物質(zhì)，其中不飽和脂肪酸可以刺激副干酪乳酸桿菌的生長[21]，而核桃油含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是多不飽和脂肪酸亞油酸。

2.3 核桃油酸奶香氣成分研究

核桃油酸奶中檢測出19種風味物質(zhì)，其中與原味酸奶共有的風味物質(zhì)有8種，由于核桃油具有淡淡的核桃香味，酸奶中仍然會保留核桃油的香氣。在酸奶發(fā)酵初期，糖酵解途徑生產(chǎn)酮類物質(zhì)，為酸奶的特征性風味做出巨大貢獻[22]。例如酸奶中的2, 3-丁二酮、2, 3-戊二酮都是由α-乙酰乙酸和α-乙酰羥基丁酸通過化學脫羧反應生產(chǎn)的[23]，這兩種物質(zhì)都是酸奶特征性風味物質(zhì)[24]。由表2可知，核桃油酸奶中的醛類物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高于原味酸奶中的質(zhì)量分數(shù)，這主要因為核桃油中含有較多的不飽和脂肪酸，而不飽和脂肪酸的氧化降解正是酸奶中醛類物質(zhì)的重要來源，其閾值較低，對酸奶風味具有重大貢獻[25]。核桃油酸奶和原味酸奶中均檢測出己醛，但是通過比較發(fā)現(xiàn)，添加了核桃油的酸奶中的己醛質(zhì)量分數(shù)更高；另外，核桃油酸奶中還檢測出壬醛、庚醛等物質(zhì)，這些風味物質(zhì)均來自于核桃油，賦予酸奶獨特的植物油香氣，例如壬醛具有淡淡的油脂清香味，庚醛具有脂肪、柑橘味。

由表2可以看出，與原味酸奶相比，核桃油酸奶中鑒定出的揮發(fā)性風味物質(zhì)種類較多。核桃油酸奶的揮發(fā)性化合物主要為23.44%酮類、12.86%醛類、10.68%酚類、10.29%酸類、8.43%烴類化合物等，其中主要是2, 3-丁二酮（13.28%）、2, 6-二叔丁基對甲酚（10.68%）、己醛（10.08%）、2, 3-戊二酮（9.81%）、十六烷（5.75%）等。原味酸奶中的酮類、醛類、酸類質(zhì)量分數(shù)較高，分別為19.99%，9.53%和7.56%，其中主要是2, 3-戊二酮（13.64%）、己醛（9.53%）、丁酸（5.54%）、2-庚酮（5.10%）等。

表2 酸奶的揮發(fā)性化合物組成及質(zhì)量分數(shù)

2.4 貯藏時間對核桃油酸奶品質(zhì)的影響

核桃油酸奶與原味酸奶置于30 ℃條件下，隨著貯存時間的延長，黏度、pH及酸度的變化如圖2~圖4所示。與原味酸奶相比，核桃油酸奶的黏度較高，這是因為影響酸奶黏度的一個重要指標是脂肪，向酸奶中添加一定量核桃油，脂肪球機械地分布在體系中，副干酪乳酸桿菌發(fā)酵產(chǎn)酸，酪蛋白粒子與部分脂肪球顆粒結(jié)合并分布在酪蛋白構(gòu)成的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，有益于酸奶凝膠結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，且在一定的溫度變化范圍內(nèi)，核桃油酸奶的黏度始終高于原味酸奶[26]。如圖3所示，添加核桃油對酸奶的pH影響較為顯著，酸奶的pH隨著貯存時間的延長而降低，這是副干酪乳酸桿菌持續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸的結(jié)果[27]，且由于核桃油對副干酪乳酸桿菌的增殖有促進作用，因此核桃油酸奶的pH降低幅度高于原味酸奶。核桃油酸奶的酸度變化如圖4所示，酸奶的酸度隨貯存時間的延長而增加，在30 ℃貯藏的0~3 d內(nèi)，核桃油酸奶酸度下降速率低于原味酸奶，這是因為核桃油中富含亞油酸，而亞油酸會抑制副干酪乳酸桿菌發(fā)酵產(chǎn)酸，從而導致核桃油酸奶可滴定酸度增長較慢[28]。存放3 d之后，核桃油酸奶酸度升高加快且高于原味酸奶，推測原因可能是核桃油中亞油酸因?qū)Ω备衫胰樗釛U菌增殖的促進作用而消耗，副干酪乳酸桿菌數(shù)量增多，產(chǎn)酸增加。

圖2 貯藏期間黏度的變化

圖3 貯藏期間pH的變化

圖4 貯藏期間酸度的變化

3 結(jié)論

根據(jù)三元相圖、單因素試驗與感官評定分析確定最佳乳化工藝：蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯和月桂酸按4∶1∶1混合作為復合乳化劑；油相-乳化劑=5∶0.3（W/W），此時形成的核桃油水體系最為穩(wěn)定；以牛奶的質(zhì)量計，添加5%核桃油，核桃油酸奶副干酪乳酸桿菌菌落數(shù)為1.6×107CFU/g，空白組菌落數(shù)為5×106CFU/g，說明核桃油對副干酪乳酸桿菌增殖有明顯促進作用；核桃油酸奶具有19種揮發(fā)性化合物，原味酸奶具有11種揮發(fā)性化合物，其中8種化合物是兩者共有的，核桃油賦予酸奶獨特的香氣，主要來源于壬醛、庚醛、正戊酸、6-羥基吡啶-2, 3-二羧酸、乳酸丙酯等物質(zhì)；當酸奶在30 ℃下貯存時，隨著時間的延長，品質(zhì)發(fā)生明顯的劣變，黏度、pH降低，酸度升高，核桃油酸奶與原味酸奶相比，劣變速度稍顯緩慢。