谷物酸奶的研制及其抗氧化特性研究

方芳　王文玉　吳炫　楊亞男　陳忠森　吳柯　李向菲

摘要：本文以糙米、黑米、玉米為主要原料，研制新型谷物酸奶。通過(guò)不同谷物添加量對(duì)谷物酸奶理化特性及抗氧化特性研究，確定谷物酸奶最佳谷物添加量為糙米0.59.黑米0.59.玉米0.59，該條件下制得的谷物酸奶持水力、蛋白質(zhì)和胞外多糖含量適宜，乳酸菌菌落總數(shù)最多。通過(guò)研究谷物酸奶的抗氧化指標(biāo)，結(jié)果表明：谷物酸奶對(duì)DPPH和羥自由基的清除率增加，且羥自由基的清除率與谷物添加量呈正相關(guān)。

關(guān)鍵字：糙米;抗氧化;酸奶;胞外多糖

酸奶是由乳酸菌發(fā)酵而制得的，不僅保留了牛奶的優(yōu)勢(shì)，而且可以消除牛奶所引發(fā)的乳糖不耐癥，進(jìn)而更易被機(jī)體吸收利用[1-3]。已有研究表明，乳酸菌及其發(fā)酵制品具有良好的益生功效，主要表現(xiàn)在平衡腸道微生態(tài)、調(diào)節(jié)血脂紊亂、清除機(jī)體多余的自由基、改善炎癥紊亂、維持血糖內(nèi)穩(wěn)態(tài)、降低肥胖發(fā)病率、緩解便秘等方面[4-7]。目前，為了改善酸奶制品的單一性，增加酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，市面上已經(jīng)推出許多新型的酸奶制品。然而，將全谷物添加到酸奶生產(chǎn)中，制備出新型谷物酸奶產(chǎn)品的研制相對(duì)較少。

全谷物是日常飲食所必需的食物來(lái)源，除了包含人體所需營(yíng)養(yǎng)外，還提供了豐富的能量、蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、酚類化合物和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)素[8]。流行病學(xué)研究顯示，全谷物可降低冠心病和2型糖尿病等慢性疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)，還能降低患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)，而全谷物中對(duì)健康做出最大貢獻(xiàn)的正是谷物精加工過(guò)程中被除去的麩皮、胚芽和部分胚乳[9-10]。目前人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到精加工谷物的弊端，更多地去接納全谷物產(chǎn)品。

本文以乳酸菌作為介質(zhì)，將全谷物和牛乳的營(yíng)養(yǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)植物蛋白營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)的目的，以充分發(fā)揮二者的益生功效?；诖耍疚膶⑷N不同谷物添加到酸奶中進(jìn)行發(fā)酵，分析谷物添加量對(duì)酸奶理化特性及抗氧化能力的影響。

一、材料與方法

1.原料。糙米，黑龍江省綏化市;黑米、玉米：遼寧省朝陽(yáng)市;伊利高蛋白脫脂高鈣奶粉和白砂糖：市售;川秀乳酸菌和雙歧桿菌酸奶發(fā)酵粉：丹麥進(jìn)口菌種。

2.主要儀器設(shè)備。超凈工作臺(tái)：上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;高壓滅菌鍋：日本TOMY公司;電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)：上海蘇進(jìn)儀器設(shè)備廠;紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海天美科學(xué)儀器有限公司;無(wú)菌均質(zhì)機(jī)：無(wú)錫沃信儀器制造公司;酶標(biāo)儀：美容分子儀器（上海）有限公司;流變儀：奧地利安東帕中國(guó);凱氏定氮儀：瑞士步琦公司;pH計(jì)：梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司。

3.實(shí)驗(yàn)方法。 （1）實(shí)驗(yàn)分組。谷物添加配比如表l所示。

碎機(jī)將干燥后的黑米、糙米和玉米粉碎，過(guò)80目篩，保存?zhèn)溆?。②培養(yǎng)基制備：按照表1中添加谷物粉，然后再加入149脫脂乳粉、69葡萄糖，加入80mL純凈水，混勻后裝于無(wú)菌袋中，均質(zhì)3min，然后在108℃條件下滅菌15min。③滅菌結(jié)束后，迅速冷卻至室溫，以防培養(yǎng)基變色。然后在無(wú)菌條件下以1%的接種量接種乳酸菌，在42℃條件下恒溫培養(yǎng)6h。

（3）理化指標(biāo)的測(cè)定。①持水力：離心法。采用離心的方法將酸乳中的水和其他物質(zhì)分開(kāi)，每克酸奶吸收和保持水的最大值即為酸奶的持水力。測(cè)定方法：取209樣品于離心管中，3500r/min離心30min，去上清液，準(zhǔn)確稱取沉淀物質(zhì)質(zhì)量。持水力計(jì)算公式：持水力（%） =ml/m2*100%。式中：ml：離心后沉淀質(zhì)量，g;m2：樣品質(zhì)量，g。

②pH。將樣品從4℃冰箱中取出，室溫放置Smin以使樣品恢復(fù)至室溫，攪拌均勻后，pH計(jì)測(cè)定pH值。平行測(cè)定三次，求平均值。

③OD：分光光度計(jì)。取0.2mL樣品稀釋200倍后，采用分光光度計(jì)測(cè)定OD值。

④蛋白質(zhì)：凱氏定氮法。

⑤胞外多糖：苯酚硫酸法。取0.4mL谷物酸奶，100℃煮沸l(wèi)Omin。冷卻后加入17% （v/v）的85%的三氯乙酸，然后在4℃、8000r離心20min，細(xì)胞和蛋白沉淀，取上清備用。上清中加入三倍體積的無(wú)水乙醇，4℃、14000 r離心20min，沉淀即為總多糖（總EPS）。然后加入0.4mL蒸餾水，用苯酚硫酸法測(cè)定胞外多糖。

⑥微生物群落：平板計(jì)數(shù)法。

（4）谷物酸奶的抗氧化特性研究。①二苯基三硝基苯肼自由基（DPPH）清除率的測(cè)定。DPPH自由基清除率根據(jù)以往報(bào)道的方法進(jìn)行測(cè)定。

②羥自由基清除率的測(cè)定。羥自由基清除能力的測(cè)定試驗(yàn)根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行，稍有修改。將1mL 0.75mMI，10-鄰二氮菲、ImL谷物酸奶以及ImL 0.75mMFeSO4混合均勻（稱為“混合物l”）。向“混合物l”中加入ImLH202，37℃條件下水浴1.5h，在536nm測(cè)定吸光度，表示為A1。將“混合物l”中的谷物酸奶換成同體積的蒸餾水，以同樣條件培養(yǎng)并檢測(cè)，表示為AO。將向“混合物l”加的H202換成同體積的蒸餾水，以同樣條件培養(yǎng)并檢測(cè)，表示為A2。按照以下公式計(jì)算谷物酸奶清除羥自由基的能力：

羥自由基清除率（%） = （AI-AO）/（A2-AO）×100%

二、結(jié)果與討論

不同谷物添加量對(duì)持水力的影響。從圖1可知，隨著谷物添加量的增加，酸奶的持水力呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。未添加谷物組的持水力為28.38%;黑米、糙米和玉米三種谷物添加量各0.7g時(shí)，持水力達(dá)到41.04%，此時(shí)酸奶的粘稠度有所增加，酸奶口感醇厚。

不同谷物添加量對(duì)pH的影響。從圖2可知，谷物添加量對(duì)酸奶pH的影響不大。這可能是由于酸奶發(fā)酵過(guò)程中，乳酸菌利用葡萄糖而產(chǎn)乳酸，在發(fā)酵過(guò)程中所添加的葡萄糖數(shù)量一致，發(fā)酵時(shí)間相同，因此，所產(chǎn)生的乳酸差別不大，即pH變化不大。

不同谷物添加量對(duì)OD的影響。從圖3可知，未添加谷物的OD值是0.53，黑米、糙米和玉米三種谷物添加量各0.2g時(shí)，OD值是0.48;添加量各0.5g時(shí)，OD值是0.77;添加量各0.7g時(shí)，OD值是0.69。OD值在一定程度上反映菌的生長(zhǎng)量，因此說(shuō)明，添加量各0.5g時(shí)，菌的生長(zhǎng)量最多;當(dāng)添加量繼續(xù)增加時(shí)，OD值有所下降，這可能是由于過(guò)多的谷物加快乳酸菌的生長(zhǎng)，繼續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)后，由于生長(zhǎng)環(huán)境的不適宜會(huì)造成乳酸菌的死亡。由此表明，適宜的谷物添加量適合乳酸菌的酸奶發(fā)酵。

不同谷物添加量對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響。由圖4可以看出，未添加谷物組，蛋白質(zhì)含量為3.46g/lOOg，不同谷物添加組蛋白質(zhì)含量分別為4.05g/lOOg. 4.07g/1OOg. 4.19g/lOOg。相比于普通酸奶來(lái)說(shuō)，谷物酸奶的蛋白質(zhì)含量有所增加，這可能是由于谷物在發(fā)酵過(guò)程中能夠釋放其中營(yíng)養(yǎng)成分，最終增加谷物酸奶的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

不同谷物添加量對(duì)胞外多糖的影響。由圖5可知，谷物添加量達(dá)到一定程度后，酸奶中胞外多糖的含量呈上升趨勢(shì)，這與OD值的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。因?yàn)榘舛嗵鞘侨樗峋l(fā)酵過(guò)程中分泌到細(xì)胞外的一種多糖，乳酸菌的數(shù)量多，與之相應(yīng)的分泌到細(xì)胞外的多糖含量較高。結(jié)合OD值的數(shù)據(jù)分析，在三種谷物添加量各0.5g時(shí)，OD值高，因此，胞外多糖的含量也高。那么在三種谷物添加量各0.7g時(shí)，OD值有所下降，而多糖含量幾乎不變，這表明菌種生長(zhǎng)到一定程度會(huì)出現(xiàn)死亡從而導(dǎo)致OD下降，但是其分泌的細(xì)胞外的多糖數(shù)量并未發(fā)生很大的變化。

不同谷物添加量對(duì)乳酸菌菌落總數(shù)的影響。由圖6可知，未添加谷物組的乳酸菌菌落總數(shù)為1.26×108 CFU/mL，添加谷物后，乳酸菌的菌落數(shù)呈現(xiàn)一定程度的增加，其中，在三種谷物添加量各0.5g時(shí)，乳酸菌的菌落數(shù)最高，達(dá)到1.33×108 CFU/mL。這一結(jié)果與OD值的數(shù)據(jù)相一致，表明適宜的谷物添加量，對(duì)于乳酸菌的發(fā)酵是有利的。

不同谷物添加量對(duì)谷物酸奶抗氧化性的影響。由圖7可知，隨著谷物添加量增加，谷物酸奶清除DPPH自由基的能力不斷增加，當(dāng)添加量達(dá)到0.5g時(shí)，DPPH的清除率最高，為74.4g%。由圖7可知，隨著谷物添加量的增加，谷物酸奶的羥自由基清除率增加，由此表明，谷物酸奶對(duì)羥自由基的清除能力與谷物添加量呈正相關(guān)。由此表明，添加谷物后，酸奶的抗氧化特性在一定程度上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

綜上，對(duì)谷物酸奶進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)分析，得到谷物添加量對(duì)pH影響不大，但能增加酸奶持水力、OD值、蛋白質(zhì)含量、胞外多糖及乳酸菌菌落總數(shù)。通過(guò)研究谷物酸奶對(duì)DPPH和羥自由基清除率，結(jié)果表明，谷物酸奶的抗氧化特性較普通酸奶有所提高，并與谷物添加量呈正相關(guān)。因此，在酸奶加工過(guò)程中，添加適宜的谷物能夠節(jié)約蛋白質(zhì)的用量，并能增強(qiáng)酸奶的益生特性。（基金名稱：江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目省級(jí)一般項(xiàng)目《全谷物酸奶的制備及益生特性的研究》）

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