沙棘酵素酸奶制作工藝研究及抗氧化性評價

劉忠偉，胡逸軒，劉賀梅， 黃 亮，2，趙 原，梁子兆

（1.中南林業(yè)科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙 410004；2.中南林業(yè)科技大學特醫(yī)食品加工湖南省重點實驗室，湖南長沙 410004）

沙棘是一種藥食同源植物，素有“天然維生素寶庫”的美稱，是我國西部地區(qū)最具代表性的經(jīng)濟作物[1]。據(jù)測定，沙棘的維C 含量非常豐富，每100 g鮮果中含維C 1 200～1 800 mg[2]。藥理試驗表明，沙棘具有抗腫瘤、降血脂、增強免疫功能等作用。在功能性食品領(lǐng)域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒、油等產(chǎn)品，附加值相對較低[3]，且風味難以被大多數(shù)人接受。而隨著營養(yǎng)酵素風靡世界并被廣泛接受認可，將沙棘和酵素結(jié)合在一起，必會產(chǎn)生巨大的使用價值和經(jīng)濟價值[4]。

目前，沙棘酵素相關(guān)的研究主要集中于沙棘酵素的抗氧化活性研究，以及沙棘酵素制備時產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和功能成分。葛朋燁、王珍珍、金哲寧等人[5-7]研究了沙棘酵素的功能成分與制備工藝。但關(guān)于沙棘酵素酸奶制備工藝的研究，尚未見報道。為延伸沙棘深加工的產(chǎn)業(yè)鏈，將沙棘酵素添加到酸奶中，發(fā)揮其營養(yǎng)價值，從而提高酸奶的口感與風味，同時添加的羅漢果甜苷作為天然不產(chǎn)熱甜味劑，迎合了時代的發(fā)展需求，具有更廣闊的發(fā)展前景[8-9]。

將沙棘酵素添加到純牛奶中，接種益生菌復合發(fā)酵，并采用羅漢果甜苷與低聚異麥芽糖，降低熱量的攝入。該酸奶充分利用了沙棘酵素的營養(yǎng)性，滿足了人們對健康的需求。沙棘酵素與羅漢果甜苷風味結(jié)合，增強了其口感。通過單因素試驗和正交試驗的方法，制備一種沙棘酵素酸奶，為沙棘酵素系列產(chǎn)品的開發(fā)提供了一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

紐仕蘭純牛奶、原味酸奶、佰生優(yōu)酸奶發(fā)酵劑（10 菌型，主要含保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、開菲爾菌、乳雙歧桿菌等10 種益生菌），均為市售；羅漢果甜苷，廣東惠爾康食品配料有限公司提供；沙棘果，采自山西呂梁；低聚異麥芽糖90 型，山東百龍創(chuàng)園生物科技股份有限公司提供；明膠，河南佰榮生物科技有限公司提供。

1.2 儀器

JJ-2 型組織搗碎勻漿機，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產(chǎn)品；FA25model 型高速分散均質(zhì)機，上海弗魯克流體機械制造有限公司產(chǎn)品；MIR-250A 型微生物培養(yǎng)箱，上海三騰儀器有限公司產(chǎn)品；民杭LJY-2025 型電磁爐，永康市鼎龍電器有限公司產(chǎn)品；TD5A-WS 型醫(yī)用離心機，長沙維爾康湘鷹離心機有限公司產(chǎn)品。

1.3 方法

1.3.1 沙棘酵素制備工藝[10-11]

用無菌水沖洗沙棘表面，自然瀝水，打漿，按沙棘∶低聚異麥芽糖∶水的質(zhì)量比3∶3∶1，加入0.2 %酵素發(fā)酵劑（主要成分為植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、副干酪乳桿菌、乳雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌）于滅菌過的發(fā)酵罐，密封30 ℃發(fā)酵4 d 以上，取發(fā)酵液以轉(zhuǎn)速2 000 r/min 離心10 min，取上清液置于冰箱中備用。

1.3.2 酸奶制備工藝[12-13]

（1）原料乳預熱。邊攪拌邊將純牛奶預熱到40 ℃。

（2）加入甜味劑和增稠劑。加入甜味劑、明膠攪勻。

（3）均質(zhì)。將原料奶混合液均質(zhì)10 min。

（4）混合乳殺菌。將均質(zhì)后的混合乳在95 ℃條件下滅菌10 min，再將溫度冷卻至40 ℃左右。

（5）混合并接種。在殺菌冷卻后的混合乳中加入沙棘酵素原液，并攪拌均勻，形成穩(wěn)定的沙棘牛奶混合液，在超凈工作臺上接種酸奶發(fā)酵劑至混合乳中，攪勻。

（6）發(fā)酵。將沙棘酵素混合乳置于恒溫培養(yǎng)箱發(fā)酵8 h，pH 值達到4.5～4.7 時終止發(fā)酵。

（7）攪拌。攪拌使酸奶分布均勻，攪拌速度漸快，時間不超過20 min。

（8）裝罐、冷藏。將發(fā)酵后的沙棘酵素酸奶灌裝到酸奶瓶中密封，放入4 ℃冰箱中保存。

1.3.3 單因素試驗

酸奶的單因素試驗設(shè)計見表1。

（1）甜味劑比例對酸奶品質(zhì)的影響。依據(jù)1.3.2的酸奶制作工藝，分別添加羅漢果甜苷∶低聚異麥芽糖的比例（下文稱甜味劑比例）1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，總用量11 g，沙棘酵素用量22 g，發(fā)酵劑1.0 g，發(fā)酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（2）沙棘酵素添加量對酸奶品質(zhì)的影響。依據(jù)

1.3.2 的酸奶制作工藝，分別添加沙棘酵素20，22，24，26 g，甜味劑比例1∶8，發(fā)酵劑1.0g，發(fā)酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（3）發(fā)酵劑對酸奶品質(zhì)的影響。依據(jù)1.3.2 的酸奶制作工藝，分別添加發(fā)酵劑0.6，0.8，1.0，1.2 g，沙棘酵素用量22 g，甜味劑比例1∶8，發(fā)酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（4）發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響。依據(jù)1.3.2 的酸奶制作工藝，分別以39，40，41，42 ℃的發(fā)酵溫度，甜味劑比例1∶8，沙棘酵素用量22 g，發(fā)酵劑0.8 g，制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

1.3.4 正交試驗

依據(jù)1.3.3 的單因素試驗結(jié)果，以甜味劑、沙棘酵素用量、發(fā)酵劑及發(fā)酵溫度為4 組變量因素，進行正交試驗，通過感官試驗評分來確定沙棘酵素酸奶的最佳制備工藝。

1.3.5 沙棘酵素酸奶感官評分標準

參考GB 19302—2010 食品安全國家標準發(fā)酵乳[14]擬定酸奶的感官評分標準，選取10 位感官評定人員從沙棘酵素酸奶的口感、色澤、風味、組織狀態(tài)等4 個方面進行綜合的評價。

沙棘酵素酸奶感官評分標準見表2。

表2 沙棘酵素酸奶感官評分標準

1.3.6 酸奶DPPH 自由基清除率測定[15-16]

參考徐艷[15]、Daou C[16]等人的測定方法測定酸奶和市售酸奶的DPPH 自由基清除率。

酸奶樣品：蒸餾水萃取樣品→配制5，10，15，20，25 mg/mL 溶液→分別取3 mL 樣品溶液→加3 mL 0.16 mmol/L DPPH 溶液→25 ℃加熱→于波長517 nm處測定吸光度Ai。

本底吸光度與空白對照：以等量蒸餾水代替DPPH 溶液測定Aj，以蒸餾水代替樣品相同條件下測定A0。DPPH 清除率（R）按式（1）計算。

式中：Ai——樣品吸光度；

Aj——樣品本底吸光度；

A0——空白吸光度。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘酵素酸奶工藝的單因素試驗結(jié)果

2.1.1 沙棘酵素添加量對酸奶品質(zhì)的影響

沙棘酵素中含有活性物質(zhì)和益生菌，在酸奶中添加沙棘酵素不僅使其具有獨特的沙棘香味，還增加了酸奶的營養(yǎng)價值，豐富了酸奶的種類。

沙棘酵素對酸奶感官評分的影響見圖1。

由圖1 可知，沙棘酵素用量為22 g，其感官評分最高，具有濃郁的沙棘香味，組織狀態(tài)適宜。其因含有益生菌和活性物質(zhì)會促進酸奶的發(fā)酵，提升酸奶的口感。當沙棘酵素添加過多，因為沙棘中含有較多的酸性物質(zhì)和微生物，酸奶會出現(xiàn)口味過酸、組織狀態(tài)變差的情形；而沙棘酵素添加量過少，酸奶的風味較淡，顏色淺，且營養(yǎng)作用較低。

圖1 沙棘酵素對酸奶感官評分的影響

2.1.2 甜味劑比例對酸奶品質(zhì)的影響

甜味劑采用羅漢果甜苷和低聚異麥芽糖組合，羅漢果甜苷不僅賦予酸奶特殊的香味，還作為一種甜度高且不參與代謝、不提供能量的功能性糖，其甜度約為蔗糖的300 倍，更適應(yīng)大眾低糖飲食的需求[17]。而低聚異麥芽糖是一種功能性糖，能維持腸道內(nèi)菌群平衡，促進多種營養(yǎng)物質(zhì)合理吸收[18]，且其甜度為蔗糖的40%～50%。

卜春文等人[19]將羅漢果提取原液代替蔗糖生產(chǎn)攪拌型酸奶，證實了羅漢果代糖酸奶的可行性。

甜味劑比例對酸奶感官評分的影響如圖2。

圖2 甜味劑比例對酸奶感官評分的影響

由圖2 可知，隨著羅漢果甜苷占比降低，低聚異麥芽糖占比增加時，酸奶的感官評分呈先上升后降低趨勢。當甜味劑比例為1∶7 時，酸奶過甜，色澤較深，有較強的后味，同時抑制了乳酸菌的發(fā)酵，導致酸奶的口感較差。當甜味劑比例為1∶8 時，酸奶的口感豐富，組織狀態(tài)穩(wěn)定，具有羅漢果的香味，感官品質(zhì)最優(yōu)。羅漢果甜苷占比降低，低聚異麥芽糖占比繼續(xù)增加至1∶9 時，酸奶的甜味不夠，口味偏澀，組織形態(tài)較差，感官品質(zhì)欠佳。

2.1.3 發(fā)酵劑用量對酸奶品質(zhì)的影響

酸奶發(fā)酵劑是生產(chǎn)酸奶過程保證其質(zhì)量穩(wěn)定及形成酸奶優(yōu)良的感官品質(zhì)，以及組織狀態(tài)的關(guān)鍵所在[20]。適量的發(fā)酵劑可以使酸奶外觀圓潤、口感清爽[21]。

發(fā)酵劑用量對酸奶感官評分的影響見圖3。

圖3 發(fā)酵劑用量對酸奶感官評分的影響

酸奶的感官評分隨酸奶發(fā)酵劑的增加而提升。當發(fā)酵劑用量為0.8 g 左右時，發(fā)酵劑的活力最強，酸奶細膩，組織狀態(tài)較好，酸度適宜。而增加至1.0 g以上時，酸奶感官評分下降，可能是由于菌種發(fā)酵力的提升，導致產(chǎn)生大量乳酸，酸奶過于濃稠導致口感和風味下降。而發(fā)酵劑添加過低，會因為發(fā)酵力不夠?qū)е滤崮田L味較差。

2.1.4 發(fā)酵溫度對酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵溫度是酸奶發(fā)酵中的重要工藝參數(shù)，影響牛乳的酸化過程和酪蛋白在形成凝膠結(jié)構(gòu)過程中的變化，對酸奶的風味和質(zhì)地有很大的影響[22-23]。因此，適宜發(fā)酵溫度的選擇對沙棘酵素酸奶的制備尤為關(guān)鍵。

發(fā)酵溫度對酸奶感官評分的影響見圖4。

圖4 發(fā)酵溫度對酸奶感官評分的影響

由圖4 可知，隨著酸奶發(fā)酵溫度的升高，酸奶的風味和口感呈上升趨勢，是由于乳酸菌的數(shù)量增長，酸奶的代謝產(chǎn)物更加豐富。發(fā)酵溫度在41 ℃左右時，酸奶的感官評分最好；當發(fā)酵溫度高于41 ℃時，酸奶的感官品質(zhì)下降，因為此時酸奶的酸度較高，酸奶過于黏稠，食用品質(zhì)下降。

2.2 最優(yōu)工藝正交試驗優(yōu)化結(jié)果

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，以沙棘酵素用量、甜味劑比例、發(fā)酵劑用量與發(fā)酵溫度為變量對沙棘酵素酸奶的制備工藝進行優(yōu)化。

正交試驗因素與水平設(shè)計見表3，正交試驗設(shè)計與結(jié)果見表4，驗證試驗結(jié)果見表5。

表3 正交試驗因素與水平設(shè)計

表4 正交試驗設(shè)計與結(jié)果

表5 驗證試驗結(jié)果

由表4 可知，各因素對沙棘酵素酸奶感官品質(zhì)影響的順序是沙棘酵素用量（B）＞甜味劑比例（C）＞發(fā)酵溫度（A）＞發(fā)酵劑用量（D）。因此，沙棘酵素（B）對酸奶品質(zhì)的影響最大，其次是甜味劑比例（C）、發(fā)酵溫度（A）和發(fā)酵劑用量（D）。

正交試驗結(jié)果方差分析見表6。

表6 正交試驗結(jié)果方差分析

由表6 可知，沙棘酵素添加量、甜味劑比例、發(fā)酵溫度對酸奶的感官評分均有極顯著影響（p＜0.01），發(fā)酵劑對酸奶的感官評分有顯著影響（p＜0.05）。4 個因素對酸奶感官品質(zhì)的影響主次順序為沙棘酵素用量＞甜味劑比例＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵劑用量，與極差分析的結(jié)果一致。

2.3 DPPH 自由基清除能力的測定結(jié)果

自由基是機體在氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的有害化合物。當自由基清除太少或過多時，其會損害機體的細胞和組織，從而導致相關(guān)的慢性疾病和衰老效應(yīng)[24-25]。按1.3.6 抗氧化性的測定方法對沙棘酵素酸奶與市售還原奶酸奶進行測定，以維C 作為陽性對照。

不同樣品對DPPH 自由基清除率的影響見圖5。

圖5 不同樣品對DPPH 自由基清除率的影響

沙棘酵素酸奶對DPPH 自由基清除率隨質(zhì)量濃度增加而增大，約為市售酸奶的3 倍，比維C 稍低。沙棘酵素酸奶對DPPH 自由基半清除率質(zhì)量濃度為20.4 mg/mL，而市售酸奶對DPPH 的自由基清除率質(zhì)量濃度為173.5 mg/mL。即加入沙棘酵素后制成酸奶可以大大提高酸奶對DPPH 自由基的清除能力，主要原因是沙棘酵素中含有的有機酸和沙棘黃酮類物質(zhì)會增強酸奶的抗氧化性。

2.4 理化及微生物指標

理化及微生物指標見表7。

表7 理化及微生物指標

3 結(jié)論

以沙棘酵素、甜味劑和純牛奶為主要原料，加入酸奶發(fā)酵劑制備沙棘酵素酸奶。通過單因素試驗和正交試驗，得到沙棘酵素酸奶的最佳制備工藝為純牛奶160 g，發(fā)酵溫度41 ℃，沙棘酵素用量20 g，甜味劑比例1∶7，發(fā)酵劑用量0.8 g，明膠0.4 g。該工藝生產(chǎn)的沙棘酵素酸奶不僅具有濃郁的沙棘風味，酸甜可口，而且其DPPH 自由基清除率的質(zhì)量濃度為20.4 mg/mL，較市售普通酸奶抗氧化能力更強，為沙棘酵素系列產(chǎn)品的開發(fā)提供一定的理論依據(jù)。