藜麥黑枸杞酸奶的工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究

王 娟，孫瑞琳，劉 欣，謝克英，錢志偉

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院食品工程學(xué)院，河南鄭州 451450）

藜麥（Chenopodium quinoaWilld.）為藜科草本植物，環(huán)境耐受性好，含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)、維生素及膳食纖維，能滿足人類所有的營養(yǎng)需求[1-3]。藜麥除了營養(yǎng)價值較高外，還含有多酚、生物堿及皂苷等功能性成分，具有抗氧化、抑制心血管疾病、抗腫瘤、抑菌等生物活性[4-6]。黑枸杞（Lycium ruthenicumMurr.）是枸杞屬多年生灌木，主要分布在我國西部及西北部干旱地區(qū)，成熟后的黑枸杞為紫黑色漿果，氨基酸、多糖、維生素、礦物質(zhì)及原花青素等含量豐富，其中原花青素含量在自然界植物中位于前列，具有強大的自由基清除能力[7-8]。長期食用黑枸杞能增強免疫力、抗疲勞、抗衰老、抗過敏等，具有良好的保健功效及藥用價值[9-11]。木糖醇作為一種天然的甜味劑，具有甜度高、熱量低等特點，是適合糖尿病患者的最佳甜味劑之一，不僅不增加食用者的血糖值，還能預(yù)防齲齒、改善肝功能、促進乳酸菌和雙歧桿菌增殖及調(diào)節(jié)胃腸功能等[12]。酸奶作為乳酸菌型發(fā)酵乳制品，具有營養(yǎng)豐富，容易消化吸收及增加腸道有益菌群等作用。但原味酸奶具有口感和風(fēng)味單一、含糖量高及保健功能少等特點，因此添加了谷物、果蔬及代糖等制作的低熱量、低糖、高膳食纖維、較多益生功能的酸奶必將成為市場的主流。

隨著我國藜麥和黑枸杞種植面積的擴大以及人民對營養(yǎng)健康的需求，越來越多的研究將藜麥和黑枸杞添加到食品中以改善食品營養(yǎng)和保健功效[13-16]，但將二者添加到牛乳中進行混合發(fā)酵并對成品酸奶的品質(zhì)和抗氧化性進行研究尚未見報道。本研究在原味酸奶的基礎(chǔ)上，用木糖醇代替白砂糖，向生牛乳中添加藜麥和黑枸杞進行復(fù)合發(fā)酵，并對酸奶的微生物指標、理化指標、乳酸菌數(shù)及抗氧化性進行研究，目的旨在有效利用酸奶中藜麥和黑枸杞的各種活性成分，豐富酸奶的種類，并為保健型酸奶產(chǎn)品的開發(fā)提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

純牛奶 內(nèi)蒙古伊利無菌枕；青海白藜麥 山西稼祺農(nóng)業(yè)科技有限公司；黑枸杞 寧夏杞里香食品旗艦店；木糖醇 浙江華康藥業(yè)股份有限公司；YOMIX883（嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌） 丹尼斯克（法國）有限公司；煌綠乳糖膽鹽（BGLB）肉湯、結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（VRBA）、MC培養(yǎng)基、MRS培養(yǎng)基 北京陸橋技術(shù)股份有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）美國Sigma公司；無水乙醇、維生素C、過氧化氫、水楊酸、硫酸亞鐵 分析純，天津富晨化學(xué)試劑有限公司。

FA1604電子分析天平 上海光學(xué)儀器一廠；AE300L-P剪切乳化機 上海棱譜儀器儀表有限公司；206A破壁機 美的股份有限公司；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀 美國FTC公司；SPX-250B-ZⅡ生化培養(yǎng)箱、BJ-2CD超凈工作臺 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 藜麥黑枸杞酸奶工藝流程

1.2.2 操作要點 將黑枸杞干果用研磨機研磨成粉狀，然后過120目篩，得到黑枸杞全果粉。選擇白藜麥為本實驗原料，按照料水比1:5（g/mL）的比例加純凈水，在25 ℃條件下浸泡2 h，蒸15 min熟化。冷卻后，按照料水比1:4（g/mL）磨漿，過100目篩后煮沸。

將一定量的藜麥漿、黑枸杞粉和木糖醇加入到純牛奶中，攪拌均勻，于16～18 MPa壓力下均質(zhì)，改善發(fā)酵乳的質(zhì)地和口感。為減少黑枸杞營養(yǎng)物質(zhì)的損失，采用85 ℃、維持20 min的殺菌條件。殺菌后的混合乳迅速冷卻至42 ℃。按設(shè)定好的比例將YO-MIX883直投式發(fā)酵劑接入冷卻好的混合乳中，攪拌均勻后分裝并于42 ℃條件下[17]發(fā)酵7 h，結(jié)束后迅速冷卻至4 ℃并保持12 h，制得藜麥黑枸杞酸奶。

1.2.3 單因素實驗 根據(jù)預(yù)實驗結(jié)果，保持酸奶發(fā)酵溫度42 ℃及發(fā)酵時間7 h不變，分別考察藜麥漿添加量、黑枸杞粉添加量、木糖醇添加量、乳酸菌接種量對藜麥黑枸杞酸奶感官評分和黏附力的影響。各因素的添加量以原料乳、藜麥漿及黑枸杞粉總重量100%計。

1.2.3.1 藜麥漿添加量對酸奶品質(zhì)的影響 在黑枸杞粉添加量1.0%，木糖醇添加量8%及菌種添加量1.5%條件下，設(shè)置藜麥漿添加量為5%、10%、15%、20%、25%進行發(fā)酵，對成品酸奶進行感官評定和黏附力的測定。

1.2.3.2 黑枸杞粉添加量對酸奶品質(zhì)的影響 在藜麥漿添加量15%，木糖醇添加量8%及菌種添加量1.5%條件下，設(shè)置黑枸杞粉添加量為0.25%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%進行發(fā)酵，對成品酸奶進行感官評定和黏附力的測定。

1.2.3.3 木糖醇添加量對酸奶品質(zhì)的影響 在藜麥漿添加量15%，黑枸杞粉添加量1.0%及菌種添加量1.5%的條件下，設(shè)置木糖醇添加量為5%、6%、7%、8%、9%進行發(fā)酵，對成品酸奶進行感官評定和黏附力的測定。

1.2.3.4 菌種添加量對酸奶品質(zhì)的影響 在藜麥漿添加量15%，黑枸杞粉添加量1.0%及木糖醇添加量8%的條件下，設(shè)置菌種添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%進行發(fā)酵，對成品酸奶進行感官評定和黏附力的測定。

1.2.4 正交試驗 根據(jù)單因素實驗結(jié)果，選擇藜麥漿添加量、黑枸杞粉添加量、木糖醇添加量及菌種添加量為考察指標，以感官評分為標準，進行L9（34）正交試驗，考察各因素對藜麥黑枸杞酸奶品質(zhì)的影響，正交試驗因素水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗設(shè)計因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.3 藜麥黑枸杞酸奶品質(zhì)的評定

1.3.1 感官評分標準 感官評定小組由10名經(jīng)過培訓(xùn)的人員組成，男女比例各占一半，要求對藜麥黑枸杞酸奶的組織狀態(tài)、滋味、風(fēng)味和色澤進行評價，取平均值作為最終感官評分，總評分為100分。藜麥黑枸杞酸奶感官評判標準見表2。

表2 藜麥黑枸杞酸奶感官評分標準Table 2 Sensory evaluation standard of quinoa black medlar yogurt

1.3.2 質(zhì)構(gòu)測定方法 采用質(zhì)構(gòu)儀，選擇直徑為25.4 mm的球形擠壓探頭和2.5 kg力量感應(yīng)元，試驗測試速度為60 mm/min，起始力為0.050 N，穿刺距離為22.00 mm，對酸奶黏附力進行測定。

1.3.3 理化和微生物指標的測定 根據(jù)發(fā)酵乳食品安全國家標準中的指標要求，對酸奶的脂肪含量[18]、蛋白質(zhì)含量[19]、酸度[20]、乳酸菌數(shù)[21]、大腸菌群[22]、酵母菌和霉菌[23]、金黃色葡萄球菌[24]及沙門氏菌[25]分別進行測定。

1.3.4 抗氧化性的測定 測定藜麥黑枸杞酸奶和對照酸奶（未添加藜麥和黑枸杞，其余配方同藜麥黑枸杞酸奶最佳配方）在0～4 ℃條件下貯藏0、1、5、9、13、17、21 d的體外抗氧化能力。以VC作為陽性對照，計算在517 nm處DPPH自由基清除能力[26-27]及在510 nm處羥基自由基清除能力[26]，對貯藏期間的藜麥黑枸杞酸奶進行體外抗氧化性分析[28]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0和Excel 2013軟件進行分析，用Origin 8.6進行制圖。所有試驗均平行測定3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實驗

2.1.1 藜麥漿添加量對酸奶品質(zhì)的影響 由圖1可以看出，藜麥黑枸杞酸奶的黏附力和感官評分隨著藜麥漿添加量的增加呈現(xiàn)不同的變化。其中藜麥黑枸杞酸奶的黏附力隨著藜麥漿添加量而持續(xù)增加，而感官評分隨著藜麥漿添加量的增加表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。藜麥漿添加量過少，藜麥氣味淡，產(chǎn)品特色不突出；藜麥漿添加量過高時，藜麥氣味濃郁，掩蓋了酸奶的乳香味；當藜麥漿添加量達到20%時，酸奶既有發(fā)酵乳的香味，又有藜麥的谷物清香味，組織細膩、均勻，無乳清析出，感官評分達到最高。故選擇藜麥漿添加量為15%～25%進一步優(yōu)化。

2.1.2 黑枸杞粉添加量對酸奶品質(zhì)的影響 由圖2可以看出，黑枸杞粉添加量為不超過0.5%時，酸奶黏附力較大，隨著添加量的增加，酸奶黏附力逐漸下降，黑枸杞粉添加量對酸奶黏附性影響顯著（P＜0.05）。當黑枸杞粉添加量為1.0%時，酸奶感官得分最高；過低時，體現(xiàn)不出黑枸杞特有香味和色澤；過高則枸杞味過重，掩蓋了酸奶特有的乳香味，酸奶顏色也較深，組織粗糙，口感不細膩且較澀。綜合各因素，選擇黑枸杞粉添加量為0.5%～1.5%進一步優(yōu)化。

圖 1 藜麥漿添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.1 Effect of quinoa slurry addition on the quality of yogurt

圖 2 黑枸杞粉添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of black medlar powder addition on the quality of yogurt

2.1.3 木糖醇添加量對酸奶品質(zhì)的影響 由圖3可知，隨著木糖醇添加量的增加，酸奶的黏附力和感官評分均呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。當木糖醇添加量為8%時，酸奶酸甜適中，感官評分最高。木糖醇添加量過少，酸奶甜味太淡，整體味道寡淡，過多則甜膩；酸奶黏附力在木糖醇添加量7%時達到最大。因此，取木糖醇添加量7%～9%進一步優(yōu)化。

圖 3 木糖醇添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.3 Effect of xylitol addition on the quality of yogurt

2.1.4 乳酸菌添加量對酸奶品質(zhì)的影響 由圖4可知，酸奶的黏附力和感官得分均隨著酸奶發(fā)酵劑添加量的增加出現(xiàn)先增高后降低的趨勢，當接種量為1.5%時，黏附力和感官得分最高；菌種添加量過低時，乳酸菌產(chǎn)酸能力弱，酸奶發(fā)酵時間較長且組織不均勻，酸味不夠；菌種添加量過大時，乳酸菌對數(shù)生長期大大縮短，乳酸菌產(chǎn)酸能力強，發(fā)酵時間較短，酸奶呈現(xiàn)較重的酸味，風(fēng)味失調(diào)。故選擇YO-MIX883酸奶發(fā)酵劑接種量為1.0%～2.0%進一步優(yōu)化。

圖 4 乳酸菌添加量對酸奶品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of lactic acid bacteria addition on the quality of yogurt

2.2 正交試驗

由表3可知，用感官評分作為評價指標時，4個因素對藜麥黑枸杞酸奶品質(zhì)的影響順序為B＞A＞D＞C，即黑枸杞粉添加量＞藜麥漿添加量＞菌種添加量＞木糖醇添加量，最優(yōu)組合為A3B2C2D1，最佳工藝條件為藜麥漿添加量25%，黑枸杞粉添加量1.0%，木糖醇添加量8%，YO-MIX883發(fā)酵劑添加量1.0%。經(jīng)驗證實驗得到的酸奶感官評分達到93.2±0.14分，黏附力為-2.35±0.22 N。

表3 藜麥黑枸杞酸奶正交試驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test of quinoa black medlar yogurt

2.3 藜麥黑枸杞酸奶成品檢驗結(jié)果

2.3.1 感官指標 藜麥黑枸杞酸奶組織均勻、無氣泡、無乳清析出，口感細膩、酸甜比適中，有發(fā)酵乳香、藜麥清香及黑枸杞特有香味、香味協(xié)調(diào)，呈現(xiàn)均勻一致的紫色。

2.3.2 理化和微生物指標 藜麥黑枸杞酸奶的大腸菌群、霉菌、酵母菌、金黃色葡萄球菌和沙門氏菌均未檢出，理化指標和乳酸菌數(shù)檢驗結(jié)果見表4。按最佳工藝條件制作的藜麥黑枸杞酸奶的理化指標、微生物限量及乳酸菌數(shù)均符合GB 19302-2010發(fā)酵乳食品安全國家標準。

表4 藜麥黑枸杞酸奶理化及微生物檢測結(jié)果Table 4 Results of physiochemical and microbiological indexes of quinoa black medlar yogurt

2.4 抗氧化性檢測結(jié)果

由圖5和圖6可知，藜麥黑枸杞酸奶對DPPH自由基清除率和羥基自由基清除率均高于對照酸奶。在貯藏0～13 d，藜麥黑枸杞酸奶對兩種自由基的清除率均隨貯藏時間的延長呈逐漸上升的趨勢，但在貯藏后期逐漸下降；對照酸奶隨著貯藏時間的延長呈現(xiàn)先上升后保持穩(wěn)定的趨勢。原因可能是原料乳經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的小分子肽及氨基酸等活性物質(zhì)具有一定的抗氧化能力，而藜麥和黑枸杞中豐富的氨基酸類、黃酮類、花色苷類及酚酸類等抗氧化物質(zhì)使藜麥黑枸杞酸奶具有較強的自由基清除能力。隨著貯藏時間的延長，酸奶中的蛋白質(zhì)與多酚類物質(zhì)相結(jié)合，降低了多酚類物質(zhì)的抗氧化性，因此在貯藏后期，藜麥黑枸杞酸奶對兩種自由基的清除能力均呈現(xiàn)下降的趨勢[29]。

圖 5 酸奶樣品儲藏期間DPPH自由基清除率的變化Fig.5 Changes of DPPH radical scavenging activity of yogurt samples during storage period

圖 6 酸奶樣品儲藏期間羥基自由基清除率的變化Fig.6 Changes of hydroxyl radical scavenging activity of yogurt samples during storage period

3 結(jié)論

在單因素實驗基礎(chǔ)上，通過正交試驗對藜麥黑枸杞酸奶進一步優(yōu)化，最終確定了最佳工藝參數(shù)為：藜麥漿添加量25%，黑枸杞粉添加量1.0%，木糖醇添加量8%，YO-MIX883發(fā)酵劑添加量1.0%，發(fā)酵溫度42 ℃，發(fā)酵時間7 h，此時酸奶感官評分為93.2±0.14分。所得的藜麥黑枸杞酸奶呈現(xiàn)均勻一致的紫色，組織均勻、無乳清析出，口感細膩、酸甜比適中，有藜麥清香及黑枸杞特有香味，各項理化指標、微生物限量及乳酸菌數(shù)均符合食品安全國家標準，具有較強的DPPH自由基和羥基自由基清除能力。藜麥和黑枸杞的加入不僅賦予了酸奶新的風(fēng)味，而且提高了酸奶的保健功能，具有良好的市場開發(fā)前景。