基于酶解技術(shù)的紅棗風(fēng)味酸奶制備及功效評價

摘要：為開發(fā)紅棗風(fēng)味酸奶，增加紅棗產(chǎn)品的附加值，本研究以紅棗為原料制備紅棗汁，采用復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比為1：1）處理紅棗汁并優(yōu)化其酶解工藝，在此基礎(chǔ)上制備紅棗風(fēng)味酸奶，以感官評價為指標(biāo)，通過單因素試驗及響應(yīng)面設(shè)計確定紅棗風(fēng)味酸奶的最佳制備條件，并對產(chǎn)品的風(fēng)味及抗氧化活性進行分析。結(jié)果表明，在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解4.5 h的條件下，酶解效果最佳。在紅棗汁添加量為20％、木糖醇添加量為9％、發(fā)酵菌接種量為0.30％、發(fā)酵溫度為43℃條件下，紅棗風(fēng)味酸奶感官評價最佳。與空白酸奶相比，經(jīng)過酶解處理的紅棗酸奶中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類發(fā)生了明顯變化，抗氧化活性也顯著提升。該研究可為紅棗深加工及新型功能食品的開發(fā)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：紅棗風(fēng)味酸奶；酶解；制備工藝；風(fēng)味物質(zhì)；抗氧化活性

中圖分類號：S665.109 文獻標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2024）12-0113-10

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）又名大棗，為鼠李科棗屬植物的成熟果實，在我國新疆、山東、山西、河北、甘肅等地廣泛種植。紅棗中含有多糖、維生素C、蛋白質(zhì)、黃酮類、多酚類等多種營養(yǎng)成分，具有補血、抗氧化、抗腫瘤、增強免疫、抗疲勞等活性，在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。

酸奶是一種常見的發(fā)酵乳制品，含有豐富的益生菌及營養(yǎng)物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)腸道菌群、促進腸胃蠕動、促進食物消化吸收等功效。紅棗風(fēng)味酸奶有效結(jié)合了普通酸奶的營養(yǎng)價值和紅棗的營養(yǎng)健康功效，具有獨特的風(fēng)味和抗氧化功效，市場前景廣闊。

紅棗的細胞壁主要由果膠、纖維素、半纖維素等成分組成，復(fù)雜的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)限制了其活性成分的充分釋放。研究表明，酶解和益生菌發(fā)酵可以提高細胞壁的通透性，進而促進營養(yǎng)物質(zhì)及活性成分的釋放，已被廣泛應(yīng)用在食品工業(yè)中。本研究采用果膠酶、纖維素酶復(fù)合酶解處理紅棗漿，并通過響應(yīng)面分析優(yōu)化紅棗風(fēng)味酸奶制備工藝，以空白酸奶為對照，探討酶解對紅棗風(fēng)味酸奶風(fēng)味、抗氧化活性等的影響，以期為紅棗深加工及新型功能食品的開發(fā)提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

紅棗：產(chǎn)地樂陵，購于濟南華聯(lián)超市：伊利脫脂乳奶粉，購于濟南華聯(lián)超市；發(fā)酵菌粉：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌粉，加拿大拉曼公司產(chǎn)品；果膠酶、纖維素酶：河南萬邦實業(yè)有限公司產(chǎn)品；木糖醇：青島明月海藻集團有限公司產(chǎn)品。均為食品級。

1.2試驗設(shè)備

九陽破壁機Y912C（九陽股份有限公司），發(fā)酵乳機YM100（德國維勒拓），ME104E電子天平（梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司），數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-S6（江蘇金怡儀器科技有限公司），便攜式pH計PLB-4（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司），離心機TGL-16A（湖南平凡科技有限公司）。

1.3試驗方法

1.3.1紅棗風(fēng)味酸奶制備工藝 工藝流程見圖1。

紅棗預(yù)處理：選擇品質(zhì)優(yōu)良的紅棗洗凈后去核，稱取一定質(zhì)量的去核紅棗，加3倍去離子水煮30 min后放入破壁機中，加入等比例去離子水進行打漿。

酶解：棗漿冷卻至室溫后，調(diào)節(jié)pH值至4.0-4.8，加入復(fù)合酶（果膠酶和纖維素酶按質(zhì)量比1：1配制），在適宜條件下進行酶解。

棗汁濃縮：煮制棗汁至可溶性固形物含量為20％。

調(diào)配：將適量濃縮好的紅棗汁和木糖醇加入純牛奶中。

均質(zhì)：預(yù)熱至65-70℃，在20-25 MPa下進行均質(zhì)處理。

殺菌、冷卻：置于95℃以上的水浴中加熱殺菌20 min，冷卻至40℃。

接種發(fā)酵：在無菌條件下將酸奶發(fā)酵菌接種到發(fā)酵瓶中，充分?jǐn)嚢韬蠓湃胨崮贪l(fā)酵機中培養(yǎng)。

后熟：4℃冰箱中放置12 h進行冷藏后熟。

1.3.2缸棗汁最優(yōu)酶解工藝確定 （1）單因素試驗：根據(jù)預(yù)試驗，選取酶添加量、酶解時間和酶解溫度三個影響紅棗汁品質(zhì)的主要因素，進行單因素試驗。以色澤、形態(tài)、風(fēng)味、口感為指標(biāo)進行感官評價。其中，酶添加量選取0. 30％、0.35％、0.40％、0.45％、0.50％、0.55％六個水平：酶解時間選取3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 h六個水平；酶解溫度選取40、45、50、55、60、65℃六個水平。

（2）正交試驗：在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選擇酶添加量、酶解時間和酶解溫度的各三個水平，選用L9（3）正交表，進行三因素三水平正交試驗。因素及水平見表1，感官評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

1.3.3紅棗風(fēng)味酸奶最優(yōu)制備工藝確定 （1）單因素試驗：根據(jù)預(yù)試驗，選取紅棗汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌接種量及發(fā)酵溫度四個影響紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的主要因素，基于感官評價，進行單因素試驗。其中，紅棗汁添加量選取10％、15％、20％、25％、30％、35％六個水平；木糖醇添加量選取3％、5％、7％、9％、11％、13％六個水平：發(fā)酵菌接種量選取0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％六個水平：發(fā)酵溫度選取40、41、42、43、44、45℃六個水平。

（2）響應(yīng)面試驗設(shè)計：在單因素試驗基礎(chǔ)上，以紅棗汁添加量、木糖醇添加量、發(fā)酵菌接種量及發(fā)酵溫度為變量，以酸奶感官評分為響應(yīng)值，設(shè)計四因素三水平響應(yīng)面試驗，因素水平設(shè)計方案如表3。

1.3.4紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)評價 由10名接受過感官評價訓(xùn)練的人員，從色澤、黏稠度、爽滑度、風(fēng)味、乳清析出、酸度感等幾個方面對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)進行評價，評價標(biāo)準(zhǔn)見表4。

1.3.5紅棗風(fēng)味酸奶風(fēng)味物質(zhì)分析 前處理：稱取適量樣品至20 mL頂空瓶中，加入飽和氯化鈉和內(nèi)標(biāo)（終濃度10 mg/L），80℃加熱30 min后將頂空微萃取進樣針扎入頂空瓶中，繼續(xù)加熱30min，250℃進樣口解析5 min，進行GC-MS分析。

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mmx0.25 um）；柱溫為初溫50℃保持2min，以5℃/min升至180℃，保持5 min，再以10℃/min升至250℃，保持5min；進樣口溫度為250℃；傳輸線溫度為280℃；載氣流速為1.0mL/min；不分流。質(zhì)譜條件：離子源溫度為230℃，四級桿溫度為150℃，El源，全掃40-600m/Z。

1.3.6紅棗風(fēng)味酸奶抗氧化活性分析 樣品制備；取一定質(zhì)量的空白及紅棗酸奶樣品，10 000r/min離心20 min，靜置10 min后取上清液備用，測定時按試劑盒要求進行稀釋。

采用南京建成生物工程研究所試劑盒（貨號：A015-1、A153-1-1、A052-1-1）測定紅棗酸奶的總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力及抑制超氧陰離子能力，以空白酸奶為對照，按試劑盒說明書進行具體操作并計算相應(yīng)能力。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用正交設(shè)計助手進行正交試驗設(shè)計，采用Designer-Expen V8.0.6.0軟件進行響應(yīng)面試驗設(shè)計，采用Microsoft Excel進行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS17.0軟件進行顯著性分析，Plt;0.05表示差異顯著。試驗數(shù)據(jù)用平均值士標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2結(jié)果與分析

2.1紅棗汁最優(yōu)酶解工藝篩選

2.1.1單因素試驗 （1）酶添加量對紅棗汁品質(zhì)的影響：由圖2可以看出，隨著酶添加量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當(dāng)酶添加量為0.40％時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產(chǎn)品的可溶性固形物含量可知，隨著酶添加量增加，可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢，也在酶添加量為0.40％時含量最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結(jié)果，確定最佳的酶添加量為0.40％。

（2）酶解時間對紅棗汁品質(zhì)的影響：由圖3可以看出，隨著酶解時間的延長，感官評分先逐漸增加后降低，當(dāng)酶解時間為4.5-5.0 h時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產(chǎn)品的可溶性固形物含量可知，隨著酶解時間延長，呈先上升后下降又上升趨勢，酶解4.5 h的可溶性固形物含最最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結(jié)果，確定最佳酶解時間為4.5 h。

（3）酶解溫度對紅棗汁品質(zhì)的影響：由圖4可以看出，隨著酶解溫度的升高，感官評分先增加后降低，當(dāng)酶解溫度為55℃時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產(chǎn)品的可溶性固形物含量可知，隨著酶解溫度的升高，呈先下降后上升又略下降的趨勢，也在酶解溫度為55℃時含量最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結(jié)果，確定最佳的酶解溫度為55℃。

2.1.2正交試驗 如表5所示，極差RAgt;RCgt;RB，即酶添加量對發(fā)酵乳感官評價結(jié)果的影響最大，酶解時間次之，酶解溫度影響最小。由K值可知，最優(yōu)發(fā)酵工藝為A2B3C3，即酶添加量為0.40％，酶解溫度為55℃，酶解時間為4.5 h。

2.1.3驗證試驗 在正交試驗的基礎(chǔ)上，進一步驗證所選紅棗汁酶解條件的穩(wěn)定性，即在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解時間為4.5 h條件下，平行重復(fù)3次試驗，測得的感官評分為88分，說明優(yōu)化試驗得到的酶解參數(shù)可靠。

2.2紅棗風(fēng)味酸奶制備工藝優(yōu)化

2.2.1單因素試驗 （1）紅棗汁添加量對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的影響：由圖5可以看出，隨著紅棗汁添加量的增加，感官評分先明顯增加，當(dāng)紅棗汁添加量為15％、20％時，酸奶感官評分最高，但紅棗汁添加量為20％時紅棗風(fēng)味更加濃郁：繼續(xù)增加紅棗汁添加量，感官評分明顯降低。因此確定最佳的紅棗汁添加量為20％。

（2）木糖醇添加量對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的影響：由圖6可以看出，隨著木糖醇添加量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當(dāng)木糖醇添加量為9％時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的木糖醇添加量為9％。

（3）發(fā)酵菌接種量對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的影響：由圖7可以看出，隨著發(fā)酵菌接種量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當(dāng)發(fā)酵菌接種量為0.30％時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的發(fā)酵菌接種量為0.30％。

（4）發(fā)酵溫度對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的影響：由圖8可以看出，隨著發(fā)酵溫度的升高，感官評分先逐漸增加后降低，當(dāng)發(fā)酵溫度為43℃時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的發(fā)酵溫度為43℃。

2.2.2響應(yīng)面試驗 為篩選紅棗風(fēng)味酸奶最佳制備工藝，以感官評分為響應(yīng)值Y，采用Box-Be-hnken響應(yīng)面法對試驗條件進行優(yōu)化，設(shè)計方案及結(jié)果見表6。以紅棗汁添加量x1、木糖醇添加量X2、發(fā)酵菌接種量X3、發(fā)酵溫度x4為變量，以Y為響應(yīng)值建立方程：Y=85.87+0.36x1-0.26x2+2.22X3-0.55X4+0.28x1x2-0.75x1X3-0.04x1x4-0.90x2x3-0.46x2x4-0.35x3x4-5.30x2-5.90x2-3.03x2-4.80x2，R2=0.9837。

從表7可以得知：此模型的P值lt;0.000 1，達到極顯著水平，而失擬項P=0.286 6gt;0.05，說明此模型的擬合程度良好，試驗誤差很小。通過方差分析中F值的大小，可以得出各因素對紅棗風(fēng)味酸奶品質(zhì)的影響程度排序為X3gt;X4gt;X1gt;X2，即發(fā)酵菌接種量影響程度最大，其次為發(fā)酵溫度和紅棗汁添加量，木糖醇添加量對紅棗風(fēng)味酸奶感官評分的影響程度最小。

2.2.3響應(yīng)面交互分析 響應(yīng)面曲面的陡峭程度反映了不同因素對紅棗風(fēng)味酸奶感官評價的影響程度，響應(yīng)面越陡，說明該因素對結(jié)果的影響越大，反之則影響越小。等高線呈橢圓形，說明兩個因素存在顯著交互作用，呈圓形則說明交互作用不顯著。由圖9可知，紅棗風(fēng)味酸奶感官評價得分隨各因素水平的增大均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，其中木糖醇添加量和發(fā)酵菌接種量交互作用的等高線呈橢圓形，說明二者交互作用顯著，與表7模型方差分析結(jié)果一致。

2.3響應(yīng)面結(jié)果驗證試驗

通過響應(yīng)面分析，得到紅棗風(fēng)味酸奶的最優(yōu)制備工藝：紅棗汁添加量為20.03％，木糖醇添加量為8.9％，發(fā)酵菌接種量為0.32％，發(fā)酵溫度為42.93℃，此時感官評分為86.31?？紤]到實際操作的可行性，調(diào)整紅棗汁添加量為20％，木糖醇添加量為9％，發(fā)酵菌接種量為0.30％，發(fā)酵溫度為43℃。按此條件進行3次重復(fù)驗證試驗，測得的感官評分為86.43，與預(yù)測值相近，說明響應(yīng)面優(yōu)化試驗得到的紅棗風(fēng)味酸奶制備工藝具有實際應(yīng)用價值。

2.4紅棗風(fēng)味酸奶風(fēng)味物質(zhì)的GC-MS分析

酸奶中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)主要包括酮類、醇類、酸類、醛類、酯類、芳香雜環(huán)類化合物，其種類及含量很大程度上影響酸奶的感官評價。由表8可知，從紅棗風(fēng)味酸奶中檢測到57種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括11種酮類、5種醇類、9種酸類、5種醛類、4種酯類、6種芳香雜環(huán)類及17種其他類化合物，其中醇類化合物的相對含量最高，為43.73％，可賦予酸奶清香和青鮮香氣。從空白酸奶中檢測到48種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，包括酮類16種、醇類2種、酸類8種、醛類2種、酯類5種、芳香雜環(huán)類2種及其他類化合物13種，其中酸類和酮類物質(zhì)的相對含量較高，分別為30.27％、30.10％，對酸奶風(fēng)味形成具有重要作用。分析可知，紅棗風(fēng)味酸奶中風(fēng)味物質(zhì)種類及含量有別于空白酸奶，這可能是由于在發(fā)酵過程中，酶解棗汁參與了相關(guān)風(fēng)味物質(zhì)的生成過程，也有可能是影響了益生菌的相關(guān)代謝途徑，進而對酸奶風(fēng)味產(chǎn)生影響。

2.5紅棗風(fēng)味酸奶抗氧化活性分析

由表9可知，與空白酸奶相比，紅棗風(fēng)味酸奶的總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、抑制超氧陰離子能力均顯著提高，分別提高了143.05％、168.90％、36.98％，說明酶解紅棗汁的加入提高了酸奶的抗氧化活性，可能與紅棗中含有酚類、多糖、黃酮等物質(zhì)以及酶解進一步促進了這三類物質(zhì)的釋放有關(guān)。

3結(jié)論

作為藥食兩用食物，紅棗被廣泛應(yīng)用在食品和醫(yī)藥領(lǐng)域，但其復(fù)雜的細胞壁結(jié)構(gòu)限制了其活性成分的充分釋放。酶解和發(fā)酵均可改變細胞壁結(jié)構(gòu)，進而促進營養(yǎng)及生物活性成分的釋放。本研究以紅棗為原料制備紅棗漿，采用正交試驗優(yōu)化復(fù)合酶（果膠酶與纖維素酶質(zhì)量比為1：1）酶解紅棗漿工藝，在此基礎(chǔ)上制備紅棗風(fēng)味酸奶，以感官評分為指標(biāo)，通過單因素及響應(yīng)面試驗確定紅棗風(fēng)味酸奶的最佳制備條件，并對產(chǎn)品的風(fēng)味物質(zhì)及抗氧化活性進行分析。結(jié)果表明：在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解4.5 h的條件下，酶解效果最佳；在紅棗汁添加量為20％、木糖醇添加量為9％、發(fā)酵菌接種量為0.30％、發(fā)酵溫度為43℃條件下，紅棗風(fēng)味酸奶感官評價最佳。與空白酸奶相比，經(jīng)過酶解處理的紅棗風(fēng)味酸奶中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的種類發(fā)生了明顯變化，總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、抑制超氧陰離子能力等抗氧化活性顯著提升。

綜上可見，基于酶解技術(shù)開發(fā)紅棗風(fēng)味酸奶，不僅豐富了酸奶的風(fēng)味，還提高了酸奶的抗氧化活性。后期將對紅棗風(fēng)味酸奶的功效成分做進一步分析，闡明紅棗風(fēng)味酸奶的保健功效，以期為紅棗深加工及新型功能食品的開發(fā)提供理論參考。