黑小麥芽酸奶工藝優(yōu)化及其抗氧化活性

李楠，郭佳麗

運(yùn)城學(xué)院生命科學(xué)系（運(yùn)城 044000）

酸奶是以優(yōu)質(zhì)乳品為原材料，由一種或多種乳酸菌發(fā)酵而成的一種奶制品[1]。酸奶具有悠久的生產(chǎn)歷史，南北朝時期的農(nóng)書《齊民要術(shù)》就記載了酸乳制作的方法[2]。酸奶營養(yǎng)價值豐富，可以促進(jìn)消化吸收，保持腸道菌群生態(tài)平衡，抑制腸道腐敗菌生長，形成生物保護(hù)屏障。

黑小麥?zhǔn)且环N由小麥和黑麥雜交產(chǎn)生的特色農(nóng)作物，兼有小麥與黑麥的優(yōu)勢[3]。黑小麥含有豐富的花青素、類黃酮、生物堿、植物甾醇、強(qiáng)心苷等物質(zhì)，與常見的其它黑色食物相比，黑小麥含有更高的植物蛋白、膳食纖維、維生素和微量元素Fe、Zn、Se、I[4]。多數(shù)谷物發(fā)芽后，化學(xué)成分會發(fā)生改變，營養(yǎng)價值提高，抗?fàn)I養(yǎng)因子減少并能產(chǎn)生獨(dú)特風(fēng)味[5-6]，Gan等[7]發(fā)現(xiàn)黑小麥發(fā)芽后，多酚含量和抗氧化能力會顯著增加。近年來，將特色果蔬或谷類加入牛奶中制作復(fù)合酸奶的研究較多，但還未發(fā)現(xiàn)由營養(yǎng)價值相對更高的發(fā)芽谷物制作復(fù)合酸奶的相關(guān)研究。一些發(fā)芽谷物會產(chǎn)生消極風(fēng)味，會使得復(fù)合酸奶產(chǎn)品難以實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)價值和感官品質(zhì)的統(tǒng)一，并由此限制相關(guān)復(fù)合酸奶產(chǎn)品的開發(fā)。黑小麥發(fā)芽后會產(chǎn)生特殊的青草香味和麥香味，口感良好。因此，試驗(yàn)以黑小麥芽為原料，制作黑小麥芽復(fù)合酸奶，并進(jìn)一步研究復(fù)合酸奶的抗氧化活性，以期為開發(fā)發(fā)芽谷物功能性復(fù)合酸奶提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑小麥（亞洲一號，江蘇鎮(zhèn)江產(chǎn)）；純牛奶、白砂糖（市售）；酸奶發(fā)酵劑（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合物，安琪酵母股份有限公司）；DPPH、ABTS（合肥博美生物科技有限責(zé)任公司）；無水乙醇、30% H2O2、硫酸亞鐵、水楊酸、抗壞血酸（均為市售分析純）。

1.2 儀器與設(shè)備

ZHJH-C1115C型垂直流超凈工作臺（上海智城分析儀器制造有限公司）；SPX-100B-Z型生化培養(yǎng)箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；UV-5500PC紫外可見分光光度計（上海元析儀器有限公司）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）；TDL6M型低速離心機(jī)（湖南湘立科學(xué)儀器有限公司）；JJ-2型組織搗碎勻漿機(jī)（江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司）。

1.3 黑小麥芽酸奶制作方法

1.3.1 工藝流程

純牛奶→調(diào)配（加黑小麥芽漿、白砂糖）→殺菌→冷卻→接種→灌裝→發(fā)酵→冷藏→成品

1.3.2 操作要點(diǎn)

黑小麥芽漿制備：將黑小麥用2% NaCl溶液浸泡消毒30 min，去離子水洗凈，置于鋪有3層濾紙的發(fā)芽盒中，25 ℃下避光萌發(fā)。取第5天的黑小麥芽，蒸汽處理10 min滅酶，按料水比1∶4磨漿，經(jīng)紗布過濾收集漿液，備用。

調(diào)配：把牛奶、黑小麥芽漿和白砂糖按一定比例混合，攪拌均勻。

殺菌、冷卻：將混合液在95 ℃水浴鍋中滅菌10 min，立即冷卻到42 ℃。

接種：在混合液中接入一定量的安琪直投式酸奶發(fā)酵劑，攪拌均勻，整個過程在超凈工作臺中進(jìn)行。

發(fā)酵：將灌裝好的混合液放置在生化培養(yǎng)箱中發(fā)酵。設(shè)定溫度條件42 ℃，發(fā)酵時間6～8 h。

冷藏：發(fā)酵結(jié)束后，將黑小麥芽酸奶放進(jìn)冰箱（1～4 ℃）冷藏12～16 h。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計

1.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計

黑小麥芽漿添加量：按照工藝流程和操作要點(diǎn)選取白砂糖添加量7%，接種量0.8 g/L，發(fā)酵時間7 h，分別調(diào)整黑小麥芽漿添加量5%，10%，15%，20%和25%制作酸奶，對成品進(jìn)行感官評分。

白砂糖添加量：按照工藝流程和操作要點(diǎn)選取黑小麥芽漿添加量20%，接種量0.8 g/L，發(fā)酵時間7 h，分別調(diào)整白砂糖添加量6%，7%，8%，9%和10%制作酸奶，對成品進(jìn)行感官評分。

接種量：按照工藝流程和操作要點(diǎn)選取黑小麥芽漿添加量20%、白砂糖添加量8%、發(fā)酵時間7 h，分別調(diào)整接種量0.6，0.7，0.8，0.9和1.0 g/L制作酸奶，對成品進(jìn)行感官評分。

發(fā)酵時間：按照工藝流程和操作要點(diǎn)選取黑小麥芽漿添加量20%，白砂糖添加量8%，接種量為0.8 g/L，分別調(diào)整發(fā)酵時間6.0，6.5，7.0，7.5和8.0 h制作酸奶，對成品進(jìn)行感官評分。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)。因素水平表見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表

1.5 酸奶的感官評價標(biāo)準(zhǔn)

選10名食品專業(yè)的同學(xué)（5男5女）培訓(xùn)之后作為感官鑒評員，對酸奶的色澤、氣味、滋味和組織狀態(tài)進(jìn)行品評。標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 酸奶的感官評價指標(biāo)

1.6 抗氧化活性研究

比較黑小麥芽酸奶與無添加黑小麥芽漿的原味酸奶的抗氧化特活性。原味酸奶的制作不添加黑小麥芽漿，其他工藝和黑小麥芽酸奶相同。

1.6.1 樣品液的制備

準(zhǔn)確稱取樣品梯度為0.5，1.0，1.5，2.0和2.5 g酸奶于5個50 mL容量瓶中，加蒸餾水定容，稀釋成10，20，30，40和50 mg/mL的酸奶樣品液。

1.6.2 DPPH自由基清除能力

在比色管中加入3 mL 0.16 mmoL/L DPPH-乙醇溶液和3 mL樣品溶液，振蕩搖勻，于25 ℃避光反應(yīng)15 min，以3 000 r/min離心3 min，517 nm測定其吸光度。同時，以VC為陽性對照，蒸餾水為空白對照。做3次平行試驗(yàn)取均值計算清除率[8]。

式中：A為空白吸光度；A1為樣品吸光度。

1.6.3 羥自由基清除能力

取10 mmoL/L硫酸亞鐵溶液2 mL、10 mmoL/L水楊酸-乙醇溶液2 mL，酸奶樣品溶液0.4 mL，加入4 mL 88 mmol/L過氧化氫溶液，振搖混合，于25 ℃避光反應(yīng)30 min，以3 000 r/min離心3 min，在510 nm處測定吸光度[8-9]。以VC為陽性對照，蒸餾水為空白對照。每個樣品的濃度做3個平行，取平均值按式（1）計算清除率。

1.6.4 ABTS自由基清除能力

ABTS儲備液的配置：取50 mL 7 mmoL/L ABTS溶液和880 μL 140 mmoL/L過硫酸鉀溶液混合均勻于棕色試劑瓶中，避光處放置12～16 h。

用無水乙醇溶液稀釋ABTS儲備液使其在734 nm處吸光度在0.70±0.02范圍內(nèi)。取2.0 mL樣液和1.9 mL的ABTS稀釋液于試管中振蕩混勻，于25 ℃避光反應(yīng)3 min，以3 000 r/min離心3 min，在734 nm波長處測定吸光度[10]。用VC作為陽性對照，蒸餾水作為空白對照。做3次平行，取平均值按式（1）計算清除率。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑小麥芽漿制備工藝的確定

黑小麥芽經(jīng)蒸汽處理滅酶，按料液比1∶3（g/mL）打漿，加水量少漿汁過濃，不易澄清，漿液中帶渣，不細(xì)膩。按料液比1∶5（g/mL）打漿，加水量多漿汁稀，制作的酸奶黑小麥芽風(fēng)味較淡，有乳清析出。按料液比1∶4（g/mL）打漿，漿液細(xì)膩，故確定料液比為1∶4（g/mL）。

2.2 單因素對酸奶感官品質(zhì)的影響

2.2.1 黑小麥芽漿添加量

黑小麥芽漿添加量對酸奶感官品質(zhì)的影響見圖1。結(jié)果表明，黑小麥芽漿添加量低于10%時，成品酸奶中黑小麥芽特有滋味和香氣偏低，隨著黑小麥芽漿增加，酸奶的感官得分升高，添加量為20%時，酸奶組織狀態(tài)均勻，口感細(xì)膩，并兼有黑小麥芽的特殊香氣，感官品質(zhì)最好，黑小麥芽漿添加量為25%時，酸奶有乳清析出，組織狀態(tài)不均勻。因此選擇15%，20%和25%做進(jìn)一步研究。

2.2.2 白砂糖添加量

由圖2可知，隨著白砂糖添加量增加，酸奶的感官得分先升高后降低，分析原因可能是白砂糖會影響酸奶的風(fēng)味及口感，并且白砂糖是乳酸菌發(fā)酵的碳源，白砂糖添加量較少時，酸奶發(fā)酵不足，口感偏酸，組織狀態(tài)較軟；添加量為8%時，酸奶酸甜可口，組織狀態(tài)最好。然而，過多的糖會降低生乳中的水分活度，增大乳酸菌的滲透壓，影響甚至抑制乳酸菌的增殖，延長發(fā)酵時間，使酸奶乳清分離，感官品質(zhì)降低[11]。因此選擇7%，8%和9%做進(jìn)一步研究。

圖1 黑小麥芽漿添加量對酸奶品質(zhì)的影響

圖2 白砂糖添加量對酸奶品質(zhì)的影響

2.2.3 接種量

圖3為接種量對酸奶感官品質(zhì)的影響結(jié)果。隨著接種量增加，感官得分先升高后降低，接種量較低時，產(chǎn)生的乳酸量過少，酸奶的發(fā)酵時間延長，同時酸奶口感偏甜；接種量為0.8 g/L時，乳酸菌產(chǎn)酸量增多，酸奶酸甜比適宜，組織細(xì)膩；接種量超過0.9 g/L時，乳酸菌產(chǎn)酸速度加快，凝乳速度過快，成品酸奶有乳清析出，降低酸奶的品質(zhì)[12-13]，感官得分降低。因此選擇0.7，0.8和0.9 g/L作進(jìn)一步研究。

圖3 接種量對酸奶品質(zhì)的影響

2.2.4 發(fā)酵時間

發(fā)酵時間對酸奶感官品質(zhì)的影響見圖4，隨著發(fā)酵時間延長，酸奶感官得分先升高后降低，發(fā)酵時間為7.0 h時，感官得分最高。發(fā)酵時間低于6.5 h，酸奶發(fā)酵不成熟，乳清蛋白不能形成膠體結(jié)構(gòu)，會有乳清析出[14]，如果發(fā)酵時間超過7.5 h，乳酸菌繼續(xù)生長繁殖，產(chǎn)酸增加，過酸使酪蛋白重排，破壞已形成的膠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致乳清分離[15]。因此，選擇6.5，7.0和7.5 h作進(jìn)一步研究。

圖4 發(fā)酵時間對酸奶品質(zhì)的影響

2.3 正交試驗(yàn)結(jié)果

由表3極差分析結(jié)果可知，4個因素對黑小麥芽酸奶感官得分影響主次順序?yàn)镃＞B＞A＞D，即接種量＞白砂糖添加量＞黑小麥芽漿添加量＞發(fā)酵時間，正交試驗(yàn)優(yōu)化最佳組合為A1B2C3D3，即黑小麥芽漿添加量15%、白砂糖添加量8%、接種量0.9 g/L、發(fā)酵時間7.5 h。

驗(yàn)證試驗(yàn)表明，由于通過正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)組合A1B2C3D3與正交表中感官得分最高組合A1B3C3D3不一致，因此需要進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)。在正交試驗(yàn)優(yōu)化最佳組合條件下制作酸奶，做3次平行試驗(yàn)取平均值，其感官得分為86.1分，高于組合A1B3C3D3的85.2分。因此，黑小麥芽酸奶最佳配方為：黑小麥芽漿添加量15%，白砂糖添加量8%，接種量0.9 g/L，發(fā)酵時間7.5 h。該配方制備出的酸奶色澤均一，呈淺灰白色；質(zhì)地細(xì)膩，無乳清析出，無氣泡無分層；酸甜適宜，具有黑小麥芽特有的香氣和奶香味，氣味和諧。

表3 正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.4 抗氧化活性結(jié)果

2.4.1 對DPPH自由基清除能力

比較黑小麥芽酸奶、原味酸奶對DPPH自由基的清除能力，以VC作為陽性對照，結(jié)果如圖5和圖6所示。

由圖5可知，隨著質(zhì)量濃度增加，黑小麥芽酸奶和原味酸奶對DPPH自由基的清除率均上升，2種酸奶濃度相同時，黑小麥芽酸奶對DPPH的清除率高于原味酸奶。質(zhì)量濃度50 mg/mL時，黑小麥芽酸奶對DPPH自由基的清除率為48.3%，略低于質(zhì)量濃度0.16 mg/mL的VC對DPPH自由基的清除率（55.3%），而此時原味酸奶對DPPH自由基的清除率僅28.6%。黑小麥芽酸奶對DPPH自由基的清除能力高于原味酸奶，分析原因可能是黑小麥發(fā)芽后多酚含量增加，而多酚是天然的抗氧化劑[7]，所以黑小麥芽酸奶具有較強(qiáng)的清除DPPH自由基能力。

圖5 酸奶對DPPH自由基清除率

圖6 VC對DPPH自由基清除率

2.4.2 對羥自由基清除能力

用羥自由基（·OH）清除法測定黑小麥芽酸奶和原味酸奶的抗氧化活性，以VC作為陽性對照。結(jié)果見圖7和圖8。

圖7為2種酸奶對羥自由基的清除能力結(jié)果。隨著質(zhì)量濃度增加，2種酸奶對·OH的清除率都逐漸增強(qiáng)且增幅較為一致。在相同質(zhì)量濃度下，原味酸奶對·OH的清除能力低于黑小麥芽酸奶，質(zhì)量濃度50 mg/mL時，黑小麥芽酸奶和原味酸奶的清除率分別為59.6%和50.3%，均高于質(zhì)量濃度0.16 mg/mL的VC對·OH的清除率42.6%，所以，2種酸奶均可清除·OH，且黑小麥芽酸奶的清除能力更強(qiáng)。

2.4.3 對ABTS自由基清除能力

比較2種酸奶對ABTS自由基清除能力，以VC作陽性對照，對ABTS自由基清除率分別如圖9和圖10所示。

如圖9所示，隨著質(zhì)量濃度增大，2種酸奶對ABTS自由基的清除能力逐漸增強(qiáng)，質(zhì)量濃度相同時，黑小麥芽酸奶對ABTS自由基的清除能力高于原味酸奶。質(zhì)量濃度小于20 mg/mL時，2種酸奶對ABTS自由基的清除率均較低；質(zhì)量濃度高于20 mg/mL時，2種酸奶對ABTS自由基的清除率均增加，且增速較快，增幅一致；質(zhì)量濃度50 mg/mL時，黑小麥芽酸奶對ABTS自由基清除率為63.8%，與質(zhì)量濃度0.16 mg/mL的VC對ABTS自由基的清除率（63.7%）基本相同。

圖7 酸奶對·OH清除率

圖8 VC對·OH清除率

圖9 酸奶對ABTS自由基清除率

圖10 VC對ABTS自由基清除率

3 結(jié)論

以黑小麥芽和純牛奶為主要原料，確定黑小麥芽酸奶的最佳工藝條件為：黑小麥芽漿添加量15%，白砂糖添加量8%，接種量0.9 g/L，發(fā)酵時間7.5 h。此工藝得到的酸奶呈淺灰白色，具有良好的組織結(jié)構(gòu)，無乳清析出，無氣泡無分層，具有黑小麥芽特有的香氣和酸奶獨(dú)特的滋味，酸甜適中。

通過對比黑小麥芽酸奶和原味酸奶對DPPH自由基、·OH及ABTS自由基清除率來評價酸奶的抗氧化能力，黑小麥芽酸奶對3種自由基的清除率均高于相同質(zhì)量濃度的原味酸奶，且清除率隨酸奶質(zhì)量濃度的增加而增加。質(zhì)量濃度50 mg/mL時，黑小麥芽酸奶對DPPH自由基、·OH和ABTS自由基的清除率依次為48.3%，59.6%和63.8%，說明黑小麥芽酸奶具有較強(qiáng)抗氧化能力。