不同改性的胡蘿卜膳食纖維的營養(yǎng)功能特性及其在奶酪中的應用

張瀟瀟　辛宏

摘要：可溶性膳食纖維與不溶性膳食纖維相比具有更強的黏度，降低人體膽固醇和血糖功能也更加明顯，此外，可溶性膳食纖維具有更強的凝膠能力，能夠作為乳化劑使用。不同改性的胡蘿卜膳食纖維功能結構存在差異，容易造成產品品質參差不齊。該研究基于此，研究不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維結構和分子量之間的差異，同時將幾種改性的膳食纖維添加至奶酪中，研究幾種膳食纖維對奶酪的流變指數、剪切力和感官評分的影響。研究結果表明，在奶酪中加入一定量的改性胡蘿卜膳食纖維，不僅能夠改善奶酪風味，而且增加了奶酪中營養(yǎng)物質含量。

關鍵詞：胡蘿卜膳食纖維；功能特性；流變；感官評分

中圖分類號：TS202.3文獻標志碼：A 文章編號：1000-9973（2023）06-0092-04

Abstract： Compared with insoluble dietary fiber， soluble dietary fiber has stronger viscosity and more obvious functions of lowing cholesterol and lowing blood sugar. In addition， soluble dietary fiber has stronger gel ability， and can be used as an emulsifier. The functional structure of different modified carrot dietary fibers is different， which is easy to cause uneven product quality. Based on this， in this study， the differences of the structure and molecular weight of carrot dietary fiber modified by different methods are studied， and at the same time， several modified dietary fibers are added into cheese to study the effects of several dietary fibers on rheological index， shear force and sensory score of cheese. The results show that adding a certain amount of modified carrot dietary fiber into cheese could not only improve the flavor of cheese， but also increase the nutrient content of cheese.

Key words： carrot dietary fiber; functional properties; rheology; sensory score

收稿日期：2022-12-29

作者簡介：張瀟瀟（1986－），女，重慶人，副教授，碩士，研究方向：食品營養(yǎng)學。

胡蘿卜生長周期較短，富含維生素、纖維素和微量元素，是提取膳食纖維的最佳選擇[1]。常見的膳食纖維改性的方法有酶法、化學法和物理法[2-3]。酶法改性是利用纖維素酶將植物中的纖維素分解為小分子，這種技術不需要高溫，對環(huán)境的影響極小，但是需要適合的溫度和pH值進行酶促反應，相比其他技術更加復雜[4]。化學改性是通過酸或者堿的方式進行處理，通過這種方式獲取的植物膳食纖維得到廣泛的認可，但該方法使用的化學試劑易造成環(huán)境污染，過強的酸和堿液會影響膳食纖維的功能活性[5]。物理改性又被稱為機械法，通過微波、超聲波和高壓等方法對大分子物質進行處理，使其結構發(fā)生變化，該方法與化學法和酶提取法相比，成本較低，也更加環(huán)保[6-7]。

我國奶酪及其生產制造在奶酪種類、加工工藝和口感風味方面與歐洲國家相比還具有明顯差距，使得我國與奶酪生產相關的產業(yè)受到國外企業(yè)的限制[8]。目前國外一些國家對奶酪的生產技術和風味物質的研究已經較為清晰[9]，但對于奶酪流變指數的研究相對缺乏，不同的材料、發(fā)酵劑和生產工藝對奶酪流變指數的影響較大，且奶酪的流變指數與其口感風味息息相關，所以，對奶酪流變指數的研究至關重要。

目前已有的研究結果表明，在奶酪中加入膳食纖維可以改善奶酪的結構、風味和功能[10]，目前奶酪中添加的種類主要包括谷物、蔬菜和水果等膳食纖維，從這些研究中可以看出，膳食纖維能夠改善奶酪結構的穩(wěn)定性[11-12]，提高奶酪的黏性和硬度[13]。然而研究胡蘿卜膳食纖維添加對奶酪品質的影響較少，本研究基于此，采用不同的改性方法對胡蘿卜中膳食纖維結構和分子量進行分析，同時將不同改性的膳食纖維加入奶酪中，以研究不同改性的胡蘿卜膳食纖維對奶酪品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試劑

胡蘿卜粉：昆明食品有限公司；白砂糖、脫脂粉：購于當地超市；益生菌培養(yǎng)物（含有乳桿菌、乳雙歧桿菌和乳球菌）：北京食品科技有限公司；葡聚糖：阿拉丁試劑（上海）有限公司；氫氧化鈉、醋酸、鹽酸、溴化鉀：上海生化科技有限公司。

1.2 儀器和設備

微波消除儀、冷凍干燥機、超聲粉碎機、高速離心機、高效凝膠滲透色譜儀、恒溫培養(yǎng)箱、紅外光譜儀、電鏡掃描儀、色度儀、多功能酶標儀、質構儀。

1.3 試驗方法

1.3.1 胡蘿卜膳食纖維的制備

1.3.1.1 溶劑法制備改性胡蘿卜膳食纖維

取5 g胡蘿卜粉懸浮于水中，在室溫下攪拌2 h，用離心機在5 000 r/min的條件下離心20 min，取上清液，加入4倍體積的無水乙醇，最后將乙醇濃縮物冷凍干燥[14]，獲得胡蘿卜膳食纖維（RJ-SDF）。

1.3.1.2 微波法制備改性胡蘿卜膳食纖維

取5 g胡蘿卜粉加入到45 mL的水中，攪拌均勻，將樣品放于微波爐中，在70 ℃、500 W的條件下加熱40 min，之后將混合物轉移到燒杯中，在5 000 r/min的條件下離心15 min，加入4倍體積的無水乙醇沉淀12 h，最后進行冷凍干燥[15]，獲得微波改性的胡蘿卜膳食纖維（WB-SDF）。

1.3.1.3 超聲法制備改性胡蘿卜膳食纖維

與微波法相似，將10 g胡蘿卜粉懸浮于水中，將混合物于室溫下在600 W超聲波條件下處理15 min，之后將混合物轉移至燒杯中，在5 000 r/min的條件下離心20 min，最后用4倍體積的無水乙醇沉淀12 h，將最后的醇沉淀冷凍干燥[16]，獲得超聲法改性的胡蘿卜膳食纖維（CS-SDF）。

1.3.1.4 高壓蒸煮法制備改性胡蘿卜膳食纖維

將胡蘿卜粉在121 ℃的條件下加熱20 min，之后在5 000 r/min條件下離心20 min，用4倍體積的無水乙醇醇沉12 h，最后得到醇沉物進行冷凍干燥[17]，從而獲得高壓蒸煮法改性的胡蘿卜膳食纖維（GY-SDF）。

1.3.2 胡蘿卜膳食纖維結構分析

1.3.2.1 胡蘿卜膳食纖維分子量測定

胡蘿卜膳食纖維分子量采用高效凝膠法進行測定，流動相為0.03%的NaCl，流速為0.6 mL/min，持續(xù)20 min，利用葡聚糖制作標準曲線進行測定，之后將胡蘿卜膳食纖維過濾[18]。

1.3.2.2 紅外光譜測定

使用Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀對胡蘿卜膳食纖維進行測定，在干燥的胡蘿卜膳食纖維中加入100 mg溴化鉀，之后磨成粉，進行掃描[19]。

1.3.3 胡蘿卜膳食纖維復合型奶酪的制備

將成熟期6個月的奶酪切成小塊，磨碎，與溫水以1∶3的比例進行混合，之后加入8%的糖制成復原乳化鹽，然后分別添加1%的RJ-SDF、WB-SDF、CS-SDF和GY-SDF到復原乳中，將添加的SDF在80～85 ℃的條件下加熱20 min，待其冷卻至40 ℃，將復合穩(wěn)定劑加入膳食纖維混合的奶酪中，直到奶酪的pH值為6.5，將奶酪于4 ℃條件下保存1 d，之后進行分析[20]。

1.3.4 感官評定

邀請50名大學生和教職工，對5種不同的奶酪進行感官評價，并根據奶酪的口感、氣味、總體接受度、味道和顏色進行打分，取平均值作為感官評分。

2 結果與討論

2.1 胡蘿卜膳食纖維分子量分析

不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維分子量見表1。

不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維紅外光譜見圖1，不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維紅外光譜曲線相似。

由于膳食纖維中含有羥基，所以無論哪種膳食纖維改性方式，光譜在3 100～3 200 cm-1處都有信號。由于所有的膳食纖維中都含有碳碳雙鍵和羧基，波數在2 900～3 000 cm-1和1 700～1 800 cm-1處有信號。由于多糖和單糖的存在，所有改性的膳食纖維在1 000～1 100 cm-1均有信號。但采用不同方法改性的膳食纖維的透射率存在一定差異，由圖1可知，RJ-SDF的透射率最高，而GY-SDF的透射率最低。

2.2 不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維持水能力測定

由圖2可知，對改性后的胡蘿卜膳食纖維的持水率進行了對比，未來經處理的胡蘿卜膳食纖維相比，通過微波、超聲波和高壓蒸煮處理之后，胡蘿卜膳食纖維的持水率均呈現下降的趨勢，主要是胡蘿卜膳食纖維中的空隙結構被破壞，超聲波空化效應導致的，從而增強了超聲波的多孔和蓬松結構，膳食纖維的高持水能力能夠改變食品的黏度并且防止食品縮水。

2.3 不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維持油性測定

由圖3可知，不同改性的胡蘿卜膳食纖維的持油率存在一定程度的差異。RJ-SDF和WB-SDF的持油率高于CS-SDF和GY-SDF，說明RJ-SDF和WB-SDF的表面積大，持油率較高，而CS-SDF和GY-SDF的表面積相對較小，持油率較低。

2.4 不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維膽固醇吸收能力測定

不同方法改性的胡蘿卜膳食纖維膽固醇吸收率見圖4，該試驗模擬了人體胃部和腸道條件，胃部的pH為2，腸道的pH為7。

由圖4可知，pH值對溶劑法提取的胡蘿卜膳食纖維影響較明顯，微波法、超聲波法和高壓蒸煮法獲得的胡蘿卜膳食纖維對膽固醇的吸收率影響較小。就溶劑法提取的胡蘿卜膳食纖維而言，當pH為7時，膽固醇的吸收率遠高于pH為2時。其他3種提取胡蘿卜膳食纖維的方法，在不同的pH環(huán)境條件下，胡蘿卜膳食纖維對膽固醇的吸收率差異不大，這是由于不同的pH值對膳食纖維本身結構均存在一定程度的影響。

2.5 添加不同改性的胡蘿卜膳食纖維奶酪的流變特性

由表2可知，當奶酪中加入膳食纖維之后，奶酪的黏度明顯增加，溶劑浸提法（RJ-SDF）獲得的胡蘿卜膳食纖維的黏度增加最大，之后是高壓蒸煮法（GY-SDF），其次是超聲法（CS-SDF），黏度最小的為微波提取法（WB-SDF），而蒸煮法和超聲法提取的胡蘿卜膳食纖維具有更強的黏性，這是由于添加了這兩種胡蘿卜膳食纖維之后，胡蘿卜膳食纖維中的酪蛋白顆粒相互作用更強。通過冪律函數模型獲得不同種類的奶酪流變參數，所有的奶酪樣品流變指數均小于1，與空白對照相比較，添加了膳食纖維的奶酪流變指數更低。添加了胡蘿卜膳食纖維后，奶酪的一致性得到了大幅度提高，硬度明顯減小。所以，添加一定量的胡蘿卜膳食纖維能夠在一定程度上改善奶酪的風味。

2.6 添加不同改性的胡蘿卜膳食纖維感官評分測定

由圖5可知，5種奶酪在顏色、可接受度、質地、口感和氣味方面的感官評分存在著明顯差異。和其他組奶酪對比可以看出，添加高壓蒸煮法獲得的胡蘿卜膳食纖維的感官評分最高。一般來說，在奶酪中加入其他食品后其味道和顏色是很多人無法接受的，但是高壓蒸煮法獲得的胡蘿卜膳食纖維展現出較高的感官評分，并且在該研究中表明，添加胡蘿卜膳食纖維對奶酪的氣味影響小，這為開發(fā)新型功能性型奶酪食品提供了新的方向。

3 小結

可溶性膳食纖維能夠增加奶酪的營養(yǎng)價值，對于開發(fā)功能性奶酪具有很重要的意義，本研究通過研究不同改性工藝的胡蘿卜膳食纖維的結構和功能，對奶酪中加入不同改性胡蘿卜膳食纖維的一致性、黏度、流變學和感官評分進行研究。研究結果表明，采用溶劑提取法和超聲波提取法獲得的胡蘿卜膳食纖維比其他方法獲得的膳食纖維具有更高的持水性、持油性和膽固醇吸收能力。

在奶酪中加入胡蘿卜膳食纖維，能夠提高奶酪的黏度和稠度指數，并且在奶酪中添加胡蘿卜膳食纖維也能獲得更高的感官評分。所以，添加胡蘿卜膳食纖維能夠明顯改善奶酪的品質，這為開發(fā)富含可溶性膳食纖維的食品提供了理論指導基礎。

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