凝固型桃膠酸奶的制備及其抗氧化活性

王潤(rùn)華，成欣如，徐奕帆，胡亞茹，田秋萍，彭英云

（常熟理工學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院，江蘇 常熟 215500）

桃膠是一種由桃樹分泌的凝膠狀半透明物質(zhì)，通常也叫桃樹油、桃樹膠或原桃膠[1].桃膠主要由多糖類物質(zhì)組成，構(gòu)成多糖的主要成分有半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖、半乳糖醛酸等[2-3].經(jīng)過(guò)精制提取的桃膠稱為商品桃膠，性質(zhì)類似于阿拉伯膠，可以代替阿拉伯膠在食品中使用[4].桃膠具有較高的食用和藥用價(jià)值.中醫(yī)認(rèn)為桃膠有和血、通淋、止痢、降血糖等功效.梁美宜、王春雨等人的研究表明桃膠多糖具有多種抗氧化活性[5-6].除了在食品中的應(yīng)用之外，商品桃膠還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，如作為吸附劑去除紡織工業(yè)廢水中的染料[7]，在大容量鋰硫電池中作為高效黏合劑等[8].酸奶是一種傳統(tǒng)的凝乳制品，由于經(jīng)過(guò)乳酸菌發(fā)酵而使其具有與純牛乳不同的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，在促進(jìn)腸道益生菌生長(zhǎng)、消化吸收、降低乳糖不耐癥等方面具有顯著作用.酸奶風(fēng)味獨(dú)特、甜酸可口，一直是消費(fèi)者喜歡的日常營(yíng)養(yǎng)食品之一[9].

我國(guó)桃樹種植面積廣，桃膠作為桃樹的副產(chǎn)物，產(chǎn)量豐富，在民間一般作為食品原料烹制食物[10].本文將桃膠經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后應(yīng)用于酸奶的發(fā)酵，觀察發(fā)酵狀況和檢測(cè)各類指標(biāo)，找出最佳的工藝配方和發(fā)酵條件，為桃膠的工業(yè)應(yīng)用提供思路.

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

桃膠：市售（產(chǎn)于湖北省隨州市）；全脂純牛奶：市售（光明牛奶有限公司）；白砂糖：市售（上海市糖業(yè)煙酒集團(tuán)有限公司）；菌種：安琪酸奶發(fā)酵劑（袋裝，嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌組成，安琪酵母股份有限公司）；1.1-二苯基-2-苦苯肼/DPPH、三羧甲基氨基甲烷/Tris：分析純（南京東方之珠工貿(mào)有限公司）；無(wú)水乙醇、氫氧化鈉、乙酸酐、過(guò)氧化氫、硫酸亞鐵、鹽酸、水楊酸、酚酞、鄰苯三酚等試劑均為分析純（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）.

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

破壁機(jī)（九陽(yáng)股份有限公司）；UV-1100型可見分光光度計(jì)（濟(jì)南思泉醫(yī)療器械有限公司）；BPG-9626A型恒溫培養(yǎng)箱（上海四藍(lán)儀器設(shè)備股份有限公司）；PGC-753E型精密天平（艾德姆衡器（武漢）有限公司）；METTLER DEL320 pH計(jì)（梅特勒-托利多國(guó)際有限公司）；SNB-2數(shù)字式黏度儀（上海精密科學(xué)儀器有限公司）.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 桃膠液的制備

稱取一定量的干桃膠，清洗除去雜質(zhì)并以50倍以上的水置于4～6 ℃浸泡36 h左右至無(wú)硬塊后，瀝干水分，稱取一定量的軟化桃膠，以一定的料水比，在高壓鍋內(nèi)蒸煮30 min，用破壁機(jī)以30 000 r/min攪拌1 min，即得桃膠液.

1.3.2 凝固型桃膠酸奶的工藝

純牛奶、桃膠液、白砂糖→調(diào)配→滅菌（100 ℃，5 min）→冷卻至43 ℃→接種（0.1%）→裝瓶→發(fā)酵（42 ℃，5 h）→冷藏（4 ℃，約 12 h）→成品.

1.3.3 桃膠酸奶配方的單因素實(shí)驗(yàn)

（1）桃膠液添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

將桃膠液（料水比為1︰3）分別以30%，40%，50%，60%和70%的添加量加入純牛奶中，加入質(zhì)量比為6%的蔗糖，100 ℃加熱5 min滅菌，冷卻至43 ℃，接入0.1%乳酸菌菌種，置于42 ℃恒溫箱中發(fā)酵5 h.發(fā)酵完畢后取出置于4 ℃冰箱中冷藏后熟，以不加桃膠的發(fā)酵酸奶為空白，進(jìn)行感官評(píng)價(jià)及指標(biāo)測(cè)定，考察桃膠液添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響.

（2）桃膠液料水比對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

浸泡軟化的桃膠和水以1︰2，1︰3，1︰4，1︰5，1︰6的料水比（體積比）分別按照1.3.1中的方法制成桃膠液，桃膠液添加量為40%，其他條件不變.發(fā)酵后進(jìn)行感官評(píng)價(jià)及指標(biāo)測(cè)定，考察桃膠液料水比對(duì)酸奶發(fā)酵的影響.

（3）蔗糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

桃膠液添加量為40%，桃膠液料水比為1︰3，蔗糖添加量分別為4%，6%，8%，10%，12%，其他條件不變，考察蔗糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響.通過(guò)感官評(píng)價(jià)及指標(biāo)測(cè)定確定最佳蔗糖添加量.

（4）乳酸菌菌種接種量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

桃膠液添加量為40%，桃膠液料水比為1︰3，蔗糖添加量為6%，其他條件不變，考察乳酸菌菌種接種量（0.05%，0.1%，0.15%，0.2%，0.25%）對(duì)酸奶發(fā)酵的影響，從而確定最佳接種量.

1.3.4 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)4因素（桃膠液添加量、桃膠液料水比、接種量、蔗糖添加量）3水平的正交實(shí)驗(yàn)分析方法優(yōu)化凝固型桃膠酸奶配方.

1.3.5 分析方法

（1）感官評(píng)價(jià)方法

邀請(qǐng)10名經(jīng)過(guò)感官評(píng)定培訓(xùn)的學(xué)生，采用綜合評(píng)分法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，按照表1的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分.

表1 凝固型桃膠酸奶的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

（2）酸度的測(cè)定

按照GB 5009.239—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品酸度的測(cè)定》中的滴定法測(cè)定[11]，以滴定酸度（°T）表示牛乳的酸度.

（3）持水力的測(cè)定：將空離心管稱重，質(zhì)量記為m1，稱取20 g酸奶置于離心管中，3 000 r/min離心10 min，靜置10 min后，去除上清液，稱重，質(zhì)量記為m2.按照公式（1）計(jì)算持水力.

（4）黏度測(cè)定：采用SNB-2數(shù)字式黏度儀，選用3號(hào)轉(zhuǎn)子測(cè)定.

1.3.6 抗氧化活性測(cè)定

（1）羥基自由基清除能力的測(cè)定[12]

將發(fā)酵好的酸奶用去離子水分別配制成10，20，30，40，50 mg/mL的溶液，10 000 r/min離心10 min.各取2 mL上清液分別加入8.8 mmol/L過(guò)氧化氫溶液2 mL、9 mmol/L水楊酸-乙醇溶液2 mL和9 mmol/L硫酸亞鐵溶液2 mL，常溫下反應(yīng)1 h，在510 nm測(cè)定吸光度A1.以純水代替水楊酸-乙醇溶液，測(cè)定吸光度A2.以純水代替酸奶樣品測(cè)定吸光度A0.按照公式（2）計(jì)算羥基自由基的清除率.

（2）DPPH自由基清除能力的測(cè)定[13]

將1 mL現(xiàn)配的0.35 mg/mL DPPH溶液分別加入1 mL 10，20，30，40，50 mg/mL的酸奶上清液，避光反應(yīng)30 min，在517 nm處測(cè)定吸光度A1.以1 mL蒸餾水代替酸奶上清液，測(cè)定吸光度A0.以1 mL無(wú)水乙醇代替DPPH溶液和1 mL不同濃度酸奶測(cè)試液混合，測(cè)定吸光度A2.按照公式（3）計(jì)算DPPH自由基的清除率.

（3）超氧陰離子自由基清除能力的測(cè)定[13]

分別吸取 10，20，30，40，50 mg/mL 的酸奶上清液 2 mL、4.5 mL Tris-HCL緩沖液（50 mmol/L，pH8.2）和0.4 mL的鄰苯三酚溶液（25 mmol/L），混勻后25 ℃水浴5 min，再加入8 mmol/L的HCl溶液1 mL，混勻，于325 nm測(cè)定吸光度A1.以水代替酸奶上清液，同法測(cè)定吸光度A0.以水代替鄰苯三酚溶液，同法測(cè)定吸光度A2.按照公式（4）計(jì)算超氧陰離子自由基的清除率.

2 結(jié)果與分析

2.1 桃膠液添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

不同桃膠液添加量發(fā)酵酸奶的酸度、黏度、持水力和感官評(píng)定結(jié)果見表2.當(dāng)桃膠液添加量為40%時(shí)凝固型桃膠酸奶氣味、組織狀態(tài)、滋味最佳，持水力和黏度值高于空白組.這可能是因?yàn)樘夷z是多糖大分子物質(zhì)，適量桃膠的加入增加了酸奶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.在桃膠液添加量超過(guò)50%時(shí)，隨著純牛乳比例的減少，桃膠酸奶黏度和持水力逐漸降低.在桃膠添加量為70%時(shí)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最低.這可能是因?yàn)榘l(fā)酵體系中桃膠大分子含量較高而蛋白質(zhì)含量過(guò)低，不利于乳酸菌的生長(zhǎng)和發(fā)酵，影響了發(fā)酵效果.

表2 桃膠液添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

2.2 桃膠液料水比對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

桃膠浸泡軟化后加入一定比例的水制成桃膠液，不同料水比桃膠液對(duì)酸奶發(fā)酵指標(biāo)的影響見表3.從表3中可以看出，發(fā)酵酸奶的酸度、持水力和黏度都是隨著料水比的增加而降低.這可能是因?yàn)樘夷z經(jīng)過(guò)浸泡軟化后已充分吸收水分，過(guò)多的水加入可能導(dǎo)致游離水分增加，持水力降低；另一方面，料水比的增加降低了酸奶固形物含量，從而影響了發(fā)酵.當(dāng)料水比為1︰2時(shí)，雖然酸度、黏度、持水力指標(biāo)都較好，但產(chǎn)品顏色較為灰暗，黏稠度過(guò)高，組織有膠質(zhì)感，導(dǎo)致感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)較低.當(dāng)料水比為1︰3時(shí)各物理指標(biāo)較好，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)最高.

表3 桃膠液料水比對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

2.3 蔗糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

蔗糖的添加可調(diào)節(jié)酸奶的甜酸比，也可為乳酸菌發(fā)酵提供碳源，從而促進(jìn)發(fā)酵的進(jìn)行.不同蔗糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響見表4.從表4中可以看出：不同蔗糖量的添加對(duì)持水力的影響不大；蔗糖添加量為4%時(shí)，口感過(guò)酸，黏度相對(duì)較低，可能是因?yàn)檎崽亲鳛樘荚幢蝗樗峋浞掷昧?；蔗糖添加量?%時(shí)，甜酸比適中，感官評(píng)定分?jǐn)?shù)最高.

表4 蔗糖添加量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

2.4 乳酸菌接種量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

乳酸菌接種量對(duì)桃膠酸奶發(fā)酵的影響見表5.接種量過(guò)低會(huì)引起發(fā)酵不足，酸奶質(zhì)地稀薄，酸度、黏度、持水力都較低；接種量超過(guò)0.15%時(shí)，發(fā)酵水平加快，酸度增加，析出大量乳清，從而引起持水力和黏度下降.

表5 乳酸菌接種量對(duì)酸奶發(fā)酵的影響

2.5 正交實(shí)驗(yàn)

按照單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)因素水平表6，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7.

表6 凝固型桃膠酸奶配方優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

表7 凝固型桃膠酸奶配方優(yōu)化的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表7正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：各因素對(duì)桃膠酸奶品質(zhì)影響大小的順序?yàn)椋禾夷z液料水比＞接種量＞桃膠液添加量＞蔗糖添加量；最佳的配方比例為：桃膠液料水比為1︰3（B2），膠液添加量為 40%（C1），接種量為 0.1%（A2），蔗糖添加量為8%（D2）.在此條件下制備的酸奶組織均勻，無(wú)分層和氣泡，顏色呈米白色，無(wú)乳清析出，酸甜可口，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)高.

2.6 桃膠酸奶抗氧化活性

對(duì)優(yōu)化條件下發(fā)酵的桃膠酸奶進(jìn)行抗氧化活性研究，比較桃膠酸奶與純牛乳酸奶對(duì)羥基自由基、DPPH自由基和超氧陰離子自由基的清除作用，結(jié)果分別見圖1、圖2和圖3.從圖1～圖3可以看出，在10～50 mg/L的范圍內(nèi)，桃膠酸奶與純牛乳酸奶對(duì)3種自由基的清除率都有隨著濃度增大而增大的趨勢(shì)，且桃膠酸奶對(duì)3種自由基的清除率都要高于純牛乳酸奶.這可能是因?yàn)樘夷z中的多糖成分加強(qiáng)了對(duì)3種自由基的清除效果[14]，桃膠酸奶對(duì)羥基自由基、DPPH自由基和超氧陰離子自由基的清除率分別達(dá)到67.4%，56.2%和58.3%，這與梁美宜等人的研究結(jié)果一致[5].

圖1 桃膠酸奶和純牛乳酸奶對(duì)羥基自由基的清除作用

圖2 桃膠酸奶和純牛乳酸奶對(duì)DPPH自由基的清除作用

圖3 桃膠酸奶和純牛乳酸奶超氧陰離子自由基的清除作用

3 結(jié)論

以桃膠和純牛乳為主要原料，通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)，確定凝固型桃膠酸奶的制備工藝為：將桃膠充分浸泡軟化后瀝干水分，以料水比為1︰3制成桃膠液，桃膠液在純牛乳中添加量為40%，蔗糖添加量為8%，接種量為0.1%，42 ℃發(fā)酵5 h.在此條件下發(fā)酵的桃膠酸奶凝固性好，無(wú)乳清析出，無(wú)分層，酸甜可口.50 mg/L濃度的桃膠酸奶對(duì)羥基自由基（·OH）、DPPH自由基和超氧化陰離子的清除率分別達(dá)到67.4%，56.2%和58.3%，高于普通酸奶.將桃膠這種民間食品應(yīng)用于酸奶制作，可提高酸奶的抗氧化活性.本研究為桃膠的進(jìn)一步應(yīng)用提供了依據(jù).