紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵及酸奶品質(zhì)的影響

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(河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,河南洛陽 471023)

紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵及酸奶品質(zhì)的影響

崔國庭,李沁沛,王緞,任國艷,郭金英

(河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,河南洛陽 471023)

以紅棗多糖為研究對象,通過測定酸奶中乳酸菌活菌數(shù)、酸奶酸度、乳清析出率、持水力及感官等指標(biāo),研究紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵酸奶在發(fā)酵、貯藏過程中品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明:當(dāng)紅棗多糖添加量為1.0%時(shí),可促進(jìn)乳酸菌的生長,紅棗多糖酸奶的酸度在貯藏期間的變化最小,持水力高、可達(dá)77%,乳清析出率最低,為4.40%;在不同溫度貯藏的過程中,紅棗多糖酸奶的pH、乳清析出率、持水力以及感官品質(zhì)的變化均低于未添加紅棗多糖的酸奶。紅棗多糖一定程度上可延長酸奶的酸化過程、延長保質(zhì)期。本實(shí)驗(yàn)通過探索紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵和酸奶品質(zhì)的影響,以期為紅棗多糖酸奶的制作提供理論和技術(shù)依據(jù)。

紅棗多糖,乳酸菌,酸奶,品質(zhì)

乳制品由于營養(yǎng)價(jià)值極高一直廣泛的受到人們的喜愛,酸奶是乳制品的重要組成成員,其不僅保留了原乳的優(yōu)點(diǎn),并且在發(fā)酵的過程中還產(chǎn)生了很多營養(yǎng)物質(zhì),如人體所需的多種維生素;此外,乳中磷和鈣等礦物質(zhì)更易于被人體吸收。酸奶適宜的人群范圍非常廣,包括乳糖不耐癥的患者都可以食用酸奶來攝取所需的營養(yǎng)。酸奶還具有維持腸道的菌群平衡、促進(jìn)消化、抗衰老、抗癌、提高免疫力、降低膽固醇含量、防止心血管疾病以及美容等功效[1-2]。

目前,國內(nèi)外有許多關(guān)于酸奶的開發(fā)研究,他們將靈芝[3]、沙棘[4]、枸杞[5]、黑木耳[6]、山藥[7]、椰子[8]、菊粉[9]、五谷[10-11]等應(yīng)用于酸奶中,開發(fā)出多種風(fēng)味、具有多種保健功能的酸奶。部分學(xué)者將香菇多糖[12]、杏鮑菇多糖[13]、靈芝多糖[14]、人參多糖[15]及凝膠多糖[16-17]等應(yīng)用到酸奶的研發(fā)中,開發(fā)出多糖酸奶。研究發(fā)現(xiàn)將多糖加入酸奶,能夠促進(jìn)乳酸菌的發(fā)酵、降低酸奶在貯藏期間的乳清分離、提高酸奶的穩(wěn)定性、延長酸奶的保質(zhì)期等[18-19]。

紅棗多糖是紅棗中重要的功能性成分之一,是一種生物活性物質(zhì),其具有很多的生物活性。研究顯示紅棗多糖能夠清除自由基、延緩衰老、具有抗補(bǔ)體活性、提高機(jī)體的免疫力、抗腫瘤以及降低血糖和血脂等作用[20-21]。近年來,對紅棗多糖的研究也越來越受到人們的重視。

目前,關(guān)于紅棗多糖與酸奶的研究主要集中在紅棗多糖酸奶的提取工藝或發(fā)酵工藝優(yōu)化方面,紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵及酸奶品質(zhì)的影響研究少見報(bào)道。本研究以紅棗多糖和酸奶作為研究對象,從紅棗多糖酸奶的制作工藝出發(fā),通過測定酸奶的感官品質(zhì)、滴定酸度、持水力、乳酸菌活菌數(shù)、乳清析出率以及pH等,來探索紅棗多糖對乳酸菌發(fā)酵和酸奶品質(zhì)的影響,以期為紅棗多糖酸奶的發(fā)展提供理論和技術(shù)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

紅棗多糖 于新疆若羌灰棗中提??；伊利學(xué)生營養(yǎng)奶粉,白砂糖(食品級) 丹尼斯超市;酸奶發(fā)酵劑 安琪酵母股份有限公司;氫氧化鈉、酚酞以及氯化鈉 分析純,天津市德恩化學(xué)試劑有限公司;MRS肉湯(MRS) 上海酶聯(lián)檢測技術(shù)有限公司。

TG16-W型離心機(jī) 金壇市恒豐儀器制造有限公司;YSQ-SG46-280S手提式壓力蒸汽滅菌器、HPX-9052MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱、電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-2A) 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;JY10001電子天平、PHS-3E pH計(jì) 上海精密化學(xué)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紅棗多糖的提取方法 將紅棗粉碎,在90 ℃條件下,以30倍的去離子水提取2 h、提取2次。提取液合并濃縮,脫蛋白、脫色、透析除去小分子物質(zhì),在濃縮、真空凍干,獲得大棗多糖。

1.2.2 紅棗多糖酸奶的制作工藝流程 多糖酸奶的工藝流程:紅棗多糖+牛奶+白砂糖→均質(zhì)→殺菌(90～95 ℃,5 min)→冷卻→發(fā)酵(43 ℃,5 h)→后熟(0～4 ℃)→成品。

1.2.3 酸奶感官評定 分別添加0、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%紅棗多糖,研究紅棗多糖對酸奶感官品質(zhì)的影響。按照國標(biāo)相關(guān)感官評定方法,20位有酸奶感官評價(jià)經(jīng)驗(yàn)的人員從色澤、氣味、滋味以及組織狀態(tài)等方面進(jìn)行評定,根據(jù)表1的評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分,滿分為100分,感官評分為20人打分的平均分值[22-23]。

表1 酸奶感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard for yogurt

1.2.4 酸奶滴定酸度的測定 參照GB5413.34-2010規(guī)定方法[24],取后熟24 h的不同濃度的紅棗多糖酸奶進(jìn)行測定,每瓶取10 mL酸奶于250 mL錐形瓶中并加入20 mL的蒸餾水混勻,加入適量的酚酞指示劑,以0.1000 mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色并且30 s內(nèi)不褪色,記錄消耗的NaOH的體積,并乘以10得到吉爾涅爾酸度值,平行測定三次,連續(xù)7 d定時(shí)測定。

為了解添加紅棗多糖對酸奶在不同貯藏條件下的pH的影響,本實(shí)驗(yàn)研究了添加1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的pH變化。酸奶pH的測定:pH采用酸度計(jì)進(jìn)行測定。

1.2.5 乳酸菌數(shù)的檢驗(yàn) 依照GB4789-2010方法進(jìn)行檢驗(yàn)[25],取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進(jìn)行檢測。每瓶取25 mL酸奶樣品加入至裝有225 mL生理鹽水的錐形瓶中混勻制成10-1的稀釋液,再用滅菌吸管吸取1 mL該稀釋液加入到裝有9 mL滅菌生理鹽水的試管中制成10-2的稀釋液,依照此方法依次進(jìn)行倍比稀釋。選擇10-6、10-7和10-8三個梯度的稀釋液各0.2 mL在MRS固體培養(yǎng)基上涂布,接種完成后置于36 ℃下培養(yǎng)48 h后進(jìn)行計(jì)數(shù),平行測定三次。

1.2.6 酸奶持水力的測定 為進(jìn)一步了解紅棗多糖對酸奶后熟過程中持水力的影響,本實(shí)驗(yàn)研究了1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的持水力變化。

酸奶持水力的測定:取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進(jìn)行測定,稱量空的10 mL的離心管其質(zhì)量記為W1,在每個離心管中加入2 mL酸奶并稱量其質(zhì)量記為W2,在3000 r/min下離心10 min,靜置10 min后棄上清液,將余下物質(zhì)精確稱量質(zhì)量記為W3,平行測定三次[26]。

持水力計(jì)算公式為:

1.2.7 酸奶乳清析出率的測定 為進(jìn)一步研究在貯藏過程中紅棗多糖對酸奶乳清析出率的影響,研究了1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的乳清析出率變化。

乳清析出率的測定:取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進(jìn)行測定,精確稱量酸奶的總質(zhì)量,再輕輕的吸取酸奶表面或底面析出的乳清并稱量其重量,經(jīng)二者的比重計(jì)算乳清析出率[27]。

乳清析出率計(jì)算公式為:

1.2.8 數(shù)據(jù)處理 利用EXCEL對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,用GraphPad Prism軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1紅棗多糖對酸奶感官品質(zhì)的影響

圖1 紅棗多糖對酸奶感官品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt sensory quality

其感官評定結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看到,隨著紅棗多糖添加量的增加,酸奶的感官評分上升,當(dāng)多糖添加量達(dá)1.0%時(shí),感官評分最高;紅棗多糖添加量超過1.0%后,感官評分呈下降趨勢。由此可得,添加紅棗多糖在一定的范圍內(nèi)可以有效的改善酸奶的感官品質(zhì),但超過一定的范圍則會降低酸奶的品質(zhì)。添加適量的紅棗多糖(1.0%)可改善酸奶的組織狀態(tài)、有利于風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生、增強(qiáng)其稠度,提高口感。隨著紅棗多糖濃度的增加(>1.0%),其品質(zhì)下降可能是由于紅棗多糖開始與酸奶中其他成分形成一些顆粒結(jié)構(gòu)使其相互作用不協(xié)調(diào)導(dǎo)致[28]。

本次科考隊(duì)副領(lǐng)隊(duì)魏福海曾9次赴南極執(zhí)行任務(wù)并擔(dān)任過昆侖站站長，他引用古語抒懷：“世之奇?zhèn)?、瑰怪、非常之觀，常在于險(xiǎn)遠(yuǎn)，而人之所罕至焉，固非有志者不能至也。”

表2 紅棗多糖對酸奶乳酸增值的影響Table 2 Effects of jujube date polysaccharide number of lactic acid bacteria

2.2紅棗多糖對酸奶酸度的影響

滴定酸度是酸奶后熟過程中影響其保質(zhì)期的重要因素。由圖2可見,后熟的第1 d,酸奶的滴定酸度差異較小,隨著貯藏時(shí)間的延長,其滴定酸度都在不斷的上升。與未添加紅棗多糖的酸奶相比,添加了紅棗多糖酸奶的滴定酸度變化趨勢較緩慢,其中添加1.0%紅棗多糖酸奶的滴定酸度上升趨勢最小,其滴定酸度在酸奶的后熟過程中最穩(wěn)定。研究結(jié)果與張巖等[28]人的結(jié)論一致:多糖對乳酸菌的發(fā)酵產(chǎn)酸具有一定的抑制作用,因而具有抑制酸奶酸度升高的功能。這有利于延長酸奶的保質(zhì)期、提高酸奶的品質(zhì)。

圖2 紅棗多糖對酸奶滴定酸度的影響Fig.2 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt titration acidity

紅棗多糖對酸奶在不同貯藏條件下的pH的影響,結(jié)果見圖3。從圖3可以看出,在4 ℃的冷藏條件下,7 d內(nèi)酸奶的pH隨著時(shí)間延長而不斷下降,添加紅棗多糖酸奶的pH下降相對緩慢,而空白組酸奶的pH下降幅度較大;在20 ℃室溫條件貯藏,得到相同的結(jié)果。因此,在4 ℃或室溫條件貯藏酸奶,添加適量的紅棗多糖都能夠減緩酸奶pH的變化。

圖3 在貯藏過程中酸奶pH的變化Fig.3 Changes of pH of yogurt during storage

酸奶的酸度主要是乳酸菌發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸引起的,其酸度高低與pH相對應(yīng),pH越低,酸度值越高,pH越高表明酸度值越低。酸奶酸度的高低不僅關(guān)系到酸奶的風(fēng)味,還影響酸奶的凝膠特性。紅棗多糖能夠緩和后酸化過程中pH的變化,因此,添加紅棗多糖不僅有助于改善酸奶的感官品質(zhì),同時(shí)還能夠延長酸奶的保質(zhì)期。

2.3紅棗多糖對乳酸菌數(shù)的影響

乳酸菌活菌數(shù)是檢驗(yàn)酸奶品質(zhì)的一個重要指標(biāo),紅棗多糖對酸奶中乳酸菌的增殖的影響結(jié)果見表2。

從表2中可以看出,所有酸奶中乳酸菌數(shù)量在3.2×107～4.5×108CFU/mL之間,均符合我國對于酸奶中乳酸菌數(shù)量的規(guī)定。添加紅棗多糖發(fā)酵的酸奶,其含乳酸菌活菌數(shù)均高于對照組,乳酸菌活菌數(shù)隨著紅棗多糖的添加量增加而上升,當(dāng)紅棗多糖添加量達(dá)到1.0%時(shí),乳酸菌活菌數(shù)達(dá)到最高;繼續(xù)增加紅棗多糖的含量,乳酸菌活菌數(shù)目下降并逐漸趨于平穩(wěn)。這可能是由于適量的紅棗多糖能夠促進(jìn)乳酸菌更好的利用酸奶中的營養(yǎng)物質(zhì),過量的紅棗多糖能夠降低酸奶中的水分活性,不利于乳酸菌的生長繁殖。乳酸菌對于改善腸道的菌群環(huán)境,抑制腐敗微生物的生長十分有效,因此添加了適量的紅棗多糖酸奶對人體健康更有益。

持水力是衡量酸奶品質(zhì)的一個重要指標(biāo),它決定了酸奶的組織狀態(tài)以及酸奶的滋味,持水力一般與酸奶中的總固形物含量以及蛋白質(zhì)的含量有關(guān)。在添加了不同濃度的紅棗多糖后對酸奶的持水力進(jìn)行了測定,測定的結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,添加了紅棗多糖的酸奶其持水力要顯著高于未添加紅棗多糖酸奶的持水力(p<0.05),酸奶的持水力隨著紅棗多糖的添加量的增大而增加,當(dāng)紅棗多糖添加量為1.0%時(shí),其酸奶的持水能力最強(qiáng)達(dá)77%;當(dāng)紅棗多糖添加量超過1.0%后,其酸奶的持水力隨著紅棗多糖添加量的增加而降低。

圖4 紅棗多糖對酸奶持水力的影響Fig.4 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt water retention

酸奶的持水力主要受到酸奶中酪蛋白含量的影響,酪蛋白在一定的酸性條件下凝膠形成具有空間網(wǎng)狀的膠體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以容納水分及其它小分子物質(zhì)及乳酸菌。加入多糖后,在發(fā)酵過程中多糖在酸奶的凝膠結(jié)構(gòu)中以化學(xué)鍵的形式與蛋白質(zhì)分子相互作用,能夠增強(qiáng)凝膠結(jié)構(gòu),更有效的截留水分,防止乳清析出,從而提高了酸奶的持水力。持水力的提高有助于改善酸奶的品質(zhì),使其組織狀態(tài)得到較好的改善[18]。

紅棗多糖對酸奶后熟過程中持水力的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 貯藏過程中酸奶持水力的變化Fig.5 Changes of water holdingcapacity of yogurt during storage

由圖5可以看到,隨著貯藏時(shí)間的延長,酸奶的持水力都呈下降趨勢。在室溫條件下貯藏7 d后,添加紅棗多糖酸奶的持水力下降了11%,空白組酸奶的持水力下降了23%;在4 ℃貯藏7 d后,添加1.0%紅棗多糖酸奶和空白組酸奶的持水力下降分別為8%和14%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示添加1.0%紅棗多糖、冷藏條件下酸奶的持水力下降幅度較小,證明添加適量的紅棗多糖能顯著的提高酸奶的持水力、改善酸奶的品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果與張巖等人的研究結(jié)論一致:添加多糖有助于提高酸奶的持水力[28]。

2.5紅棗多糖對乳清析出率的影響

乳清的析出率是衡量酸奶組織狀態(tài)以及穩(wěn)定性的重要指標(biāo),品質(zhì)良好的酸奶其乳清的析出極少甚至于沒有。對添加不同濃度紅棗多糖的酸奶進(jìn)行乳清的析出率的測定,其結(jié)果見圖6。

由圖6可以看出,空白組乳清析出率較高,最高值達(dá)到6.50%,紅棗多糖酸奶的乳清析出率均低于空白組,而且隨著紅棗多糖添加量的增加,酸奶的乳清析出率呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢。當(dāng)紅棗多糖添加量為1.0%時(shí),其酸奶乳清的析出率最低,達(dá)4.40%。這表明,適當(dāng)添加紅棗多糖可以減少酸奶乳清的析出,過量添加則會增加酸奶乳清的析出,這可能是由于濃度過高的添加破壞了酸奶中成分的相互作用[13],這不利于維持酸奶品質(zhì)的穩(wěn)定性。

圖6 紅棗多糖對酸奶乳清的析出率的影響Fig.6 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt whey precipitation rate

在貯藏過程中紅棗多糖對酸奶乳清析出率的影響,結(jié)果見圖7。

圖7 貯藏過程中酸奶乳清的析出率Fig.7 Changes of whey precipitation of yogurt during storage

從圖7中可以看出,貯藏1 d的酸奶乳清的析出率很低,隨著儲藏的時(shí)間延長,乳清析出率呈上升趨勢。在室溫條件下貯藏,添加了紅棗多糖酸奶的乳清析出率上升相對緩慢,而空白組(未添加紅棗多糖)酸奶的乳清析出率上升相對較快;在冷藏條件下結(jié)果亦如此。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,添加適量的紅棗多糖能減緩酸奶在貯藏過程中的乳清析出。這可能是由于紅棗多糖與酸奶中的酪蛋白相互作用,穩(wěn)定了酪蛋白形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使其具有更強(qiáng)的持水力,從而減少其乳清的析出[16]。

3 結(jié)論

以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,添加適量紅棗多糖(1.0%)能夠有效的改善酸奶的感官品質(zhì),能夠促進(jìn)酸奶中乳酸菌的增殖,能夠在酸奶后熟過程中穩(wěn)定酸奶的酸度變化,能夠提高酸奶的持水力、降低酸奶在貯藏過程中的乳清析出率?？傊?添加適量的紅棗多糖,能夠促進(jìn)乳酸菌的生長、提高酸奶品質(zhì)。

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Effectofjujubedatepolysaccharideonthefermentationoflacticacidbacteriaandthequalityofyogurt

CUIGuo-ting,LIQin-pei,WANGDuan,RENGuo-yan,GUOJin-ying

(College of Food and Bioengineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China)

Jujube date polysaccharide was taken as the main objective,and its effects on the lactic acid fermentation ofLactobacillusbulgaricusand yogurt quality were investigated by determining total number of lactic acid bacteria,titra
Table acidity,whey exhalation rate,water retention,texture and sensory quality of yogurt. The results indicated that the growth of lactic acid bacteria could be promoted and the acidity of yoghurt had the lowest change during storage,the water holding capacity was up to 77%,whey precipitation rate was 4.40%,when the adding amount of jujube date polysaccharide was 1.0%. The whey precipitation rate,water holding capacity,acidity and sensory quality of all the jujube date polysaccharide were better than those without jujube polysaccharide yoghurt during storage at different temperatures. Meanwhile,jujube date polysaccharide could lengthen the after acidification process of yogurt and guarantee period. In this study,we explored the effects of jujube polysaccharide on lactic acid bacteria fermentation and yoghourt quality,so as to provide theoretical and technical basis for the production of jujube polysaccharide yogurt.

jujube date polysaccharide;lactic acid bacteria;yogurt;quality

TS201.2

B

1002-0306(2017)19-0203-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.037

2016-09-28

崔國庭(1978-)，男，博士，研究方向：生物活性大分子的功能與應(yīng)用，E-mail:cuiguoting1978@163.com。