紫背天葵色素對酸豆奶發酵進程的影響

崔蕊靜 康維民 郭 朔

(河北科技師范學院食品科技學院，秦皇島 066004)

酸豆奶是以大豆為主要原料經乳酸菌發酵制成的。與豆奶相比，其營養價值有較大提高。大豆蛋白被降解成更易于人體吸收的小分子肽和氨基酸;破壞了大豆中的抗營養因子，如胰蛋白酶抑制劑、凝血素、脹氣因子、過敏因子等。同時利用乳酸菌的整腸作用和預防腸道疾病的功能，抑制腸道內腐敗性細菌的生長，減少氨、胺、酚等有毒物質在人體內的積累［1－6］。

秋海棠科植物紫背天葵(Begonia fim bristipula Hance)屬多年生宿根草本植物，不僅含有多種營養成分和藥理成分，而且含有一種天然紅色素—花青素。花青素具有抗氧化、抗過敏、保護胃黏膜、清除自由基、抗突變、保護肝臟、預防心血管病等功效［7－10］。

目前有關紫背天葵紅色素的提取有研究報道［11－14］，但應用研究較少。本研究擬將紫背天葵紅色素添加到豆奶中，接種乳酸菌發酵，制成集紫背天葵色素和酸豆奶的營養、保健功能于一體，又略帶紫背天葵的清香味和發酵豆奶的獨特風味的新型發酵產品，為紫背天葵色素的開發利用拓寬市場。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫背天葵:河北科技師范學院園林系試驗基地;大豆:河北農科院;保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌:河北科技師范學院食品工程系微生物實驗室;無水乙醇、0.1%檸檬酸溶液、0.1 mol/L氫氧化鈉溶液等均為分析純。

1.2 主要儀器與設備

A－88組織搗碎機:江蘇金壇醫療儀器廠;pH S－3C型數字酸度計:蕭山市鑫龍醫療儀器有限公司;膠體磨:沈陽聯華機械廠:723型分光光度計:上海光譜儀器;生化培養箱:廣東醫療器械廠;XSP－218B型顯微鏡:江南光學儀器廠;旋轉蒸發儀:金壇市華城恒磊實驗儀器廠。

1.3 工藝流程

1.4 操作要點

紫背天葵色素的提取:新鮮紫背天葵中加少量體積分數30%酒精溶液，放入組織搗碎機中搗碎，顆粒度為2 mm×3 mm，補足提取液至料液比為1∶2，恒溫水浴鍋50℃提取3 h。過濾除去不溶物，濾液進行旋轉蒸發，即得紫背天葵色素浸提液。

豆奶的制備:選擇無霉變、無蟲害、無雜質、顆粒均勻的優質大豆，清洗后浸泡于3倍的水中約10～12 h，使大豆軟化，表皮膨脹至平滑，手搓能去皮為好。加10倍水磨漿2次，以提高細度，利于蛋白質溶出。

調配:豆乳中添加6%原料色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖，調配后加熱至85℃殺菌30 min，25 MPa壓力下均質2次，冷卻至43℃。

發酵:接種3%等比混合的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌于豆乳中，43℃發酵6 h。

后熟冷藏:發酵產品放入4℃冰箱中保存。

1.5 測定方法

pH測定:pHS－3C型酸度計。

菌數的測定(cfu/mL):血球計數法［15］。

2 結果與分析

2.1 紫背天葵色素最佳浸提條件選擇

2.1.1 紫背天葵色素光譜特性的研究

稱取定量的紫背天葵，用體積分數30%乙醇溶液40℃浸提2 h，浸提液稀釋定容，用紫外可見分光光度計測量浸提液在400～600 nm范圍內的吸收曲線。

圖1 紫背天葵色素可見光譜掃描圖

結果表明，紫背天葵色素液在400～600 nm波長內的最大吸收波長為520 nm，后面試驗測吸光度值均在此波長下測定。

2.1.2 紫背天葵色素浸提最佳工藝參數篩選

預試驗的基礎上，確定影響紫背天葵色素浸提的3因素的基本參數為乙醇體積分數30%、溫度50℃、時間3 h。對乙醇體積分數、浸提溫度和時間3個因素按表1進行L9(34)正交試驗，以吸光值為評價指標，試驗結果見表2。

表1 L9(34)正交試驗因素水平設計

表2 正交試驗結果

表3 各因素顯著判斷方差分析結果

結果表明，影響紫背天葵色素浸提的因素主次順序為B＞A＞C，即浸提溫度影響最大，其次為乙醇體積分數，浸提時間影響較小;方差分析結果，A、B兩因素對試驗結果有顯著影響，浸提時間影響不顯著;極差分析最優組合為A2B2C2，即浸提劑乙醇體積分數為30%，溫度為50℃，浸提時間為3 h。

2.2 豆乳濃度對酸豆乳發酵的影響

大豆與水按 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12 比例混合磨漿，加入6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發酵6 h，測產品pH，每個水平重復3次，對不同的水平進行新復極差分析，同時進行感官評定。

表4 不同豆水比對產品酸度和感官品質的影響

結果表明，豆水質量比1∶6的豆乳發酵酸度極顯著優于其余3個處理。結合感觀評定結果，豆水質量比1∶6的豆乳，雖然發酵狀態良好，但質地較硬，無彈性，可能因其蛋白質含量高，發酵速度快，導致凝塊過硬;豆水質量比1∶8～1∶10，凝固性好，口感細膩潤滑，且有豆香味;豆水質量比1∶12的豆乳固形物含量低，凝固性較差，風味淡，食用時缺乏質感。4種產品均呈現紅色，說明紫背天葵紅色素在酸性條件下穩定，pH越低色澤越紅。故選擇豆水質量比1∶8～1∶10的豆乳發酵為宜。

2.3 殺菌條件對豆奶發酵的影響

豆水質量比1∶10的豆與6%紫背天葵色素液和6%蔗糖 +2%葡萄糖混合，分別置于65、85、100、121℃加熱不同時間，移取定量混合液體冷卻至室溫，520 nm測定吸光度，剩余液體待溫度降至43℃，接種3%乳酸菌發酵6 h，測定產品pH，同時進行感官評定。

結果表明，隨殺菌溫度的升高，吸光度呈下降趨勢，說明紫背天葵色素高溫不穩定;產品酸度隨殺菌溫度的升高逐漸增多，說明緊密折疊在一起的大豆蛋白質經熱處理后發生變性，破壞了其分子的緊密結構，分子結構伸展松散，從而易被乳酸菌分解，產生有利于乳酸菌生長發酵的物質。但超過100℃時pH有些升高，說明殺菌溫度超過100℃時，變性的蛋白質分子會相互凝集形成沉淀。因為大豆蛋白熱變性程度和—SH基團變化有內在關系。殺菌溫度過高使11 S大豆蛋白的堿性亞基和7 S大豆蛋白的酸性亞基聚合形成沉淀，從而影響乳酸菌利用。經SSR檢驗，85℃與100℃差異不顯著，其余各處理間差異都達極顯著水平;溫度太高還會破壞豆乳中的維生素、葉酸等營養成分。綜合考慮，殺菌條件選擇85℃處理30 min。

2.4 紫背天葵色素液添加量對酸豆奶pH和感官品質的影響

豆水質量比1∶10的豆乳7份，分別加入紫背天葵色素液0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%，攪拌均勻后測定pH，觀察豆乳的狀態。再分別加入6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發酵6 h，4℃后熟12 h，測產品pH，每個水平重復3次，對不同的水平進行新復極差分析，同時進行感官評定。

結果表明，紫背天葵色素濃縮液的添加，對豆奶體系pH基本無影響，因紫背天葵色素濃縮液的pH為6.52，與豆奶體系pH接近，但對發酵產品pH和感官品質有較大影響。當添加量低于6%時，隨色素液添加量的增多，產品pH下降，產酸量增多，可能是以下兩方面的原因:紫背天葵色素的維生素活性促進了乳酸菌的生長繁殖;紫背天葵色素的抗氧化性在乳酸菌發酵過程中的化學去脅迫作用(吸氧)，促進了發酵進程，且隨色素液加入量的增加，產品的顏色加深，6%時為鮮紅色。添加量超過8%時，pH升高，產酸量減少，可能是發酵過程中，紫背天葵紅色素與蛋白質之間存在著相互作用，蛋白質對紫背天葵紅色素有結合作用。由于兩者結合后，其發酵環境發生變化，產品凝固性變差，乳清析出量多，且隨色素液加入量的增加，產品顏色的加深并不成明顯的正相關。故背天葵色素液添加量6%為宜。

表5 殺菌條件對豆奶發酵的影響

表6 色素添加量對豆乳體系pH及酸豆奶酸度和感官品質的影響

2.5 發酵時間對酸豆奶發酵酸度的影響

豆水質量比1∶10的豆乳，加6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下發酵，每隔1 h測1次酸度。

表7結果表明，發酵前期，發酵速度緩慢，這是因為開始保加利亞桿菌發酵，速度緩慢，期間分解豆乳蛋白而形成氨基酸(主要是纈氨酸)和多肽，為嗜熱鏈球菌提供一定的氮源，促進其生長，發酵3 h后，隨著氮源的不斷增加，在兩種菌的作用下發酵速度加快，產酸增多，酸度的增加又抑制了嗜熱鏈球菌的生長，發酵5 h后產酸速度變慢。加色素產品pH比對照的低且下降速度快，說明紫背天葵色素可加快發酵進程，縮短發酵時間。

表7 發酵時間對酸豆奶發酵酸度的影響

2.6 紫背天葵色素對酸豆奶保藏特性的影響

將紫背天葵酸豆奶貯藏在4℃的冰箱中，每隔3 d取樣對產品pH、乳酸菌落數進行測定，同時進行感官評價，以掌握產品在保藏期間品質的變化情況，指導消費者的食用。

結果表明，產品pH在保藏初期有所升高，隨后又逐漸下降，這是因為嗜熱鏈球菌在貯存中繼續生長繁殖，具有一定的分解蛋白的能力，故在保藏初期產品pH有所升高，乳酸菌個數也是增加的，但隨貯存時間的延長，菌體發酵產酸的能力大于分解蛋白的能力，結果pH又下降，乳酸菌個數也下降，且均在第9 d下降快，以后逐漸減慢;加色素的產品發酵期間pH一直低于對照(表7)，但在保藏后期pH逐漸高于對照，可能由于紫背天葵色素的抗氧化作用延緩了酸豆奶的后酸化，延長了產品的貨架期。同時加色素的產品保藏期間乳酸菌個數多于對照，說明色素的添加有利于乳酸菌的繁殖，可能是色素的添加為乳酸菌提供了維生素等生長因子，同時加色素的豆乳發酵期間酸度下降較快，是發酵環境提前到達乳酸菌生長繁殖所需要的環境，在相同的發酵時間里間接的延長了乳酸菌生長繁殖的時間，從而使乳酸菌數比對照多。

表8 紫背天葵色素對酸豆奶在貯藏中品質的影響

感官評價結果，對照產品貯藏21 d時出現乳清析出現象，25 d時凝乳松散，口味過酸，而色素產品貯藏30 d內均未出現明顯的乳清析出現象，凝乳狀態良好，口味酸甜較適宜，說明色素的添加能改善產品的組織狀態，提高品質。

3 結論

紫背天葵色素添加到豆奶中發酵有利于乳酸菌生長與繁殖，促進酸豆奶的發酵進程，縮短發酵時間，與對照比發酵結束產品pH降低0.48，乳酸菌數多1.8倍，保藏21 d乳酸菌數多2.5倍。

紫背天葵色素能延緩酸豆奶的后酸化，延長產品的貨架期，產品保藏25 d乳酸菌數為4.2×106，符合國標GB 2746—1999乳酸菌數1.0×106的要求，而對照產品為8.4×105，不符合國標要求。酸奶為淡粉紫色，凝固均勻，組織致密細膩，沒有乳清析出，能滿足產品的感官品質要求。

紫背天葵色素的添加，能改善產品的組織狀態，提高品質。產品保藏30 d未出現明顯的乳清析出現象，凝乳狀態良好，口味酸甜較適宜，而對照產品貯藏21 d時出現乳清析出現象，25 d時凝乳松散，口味過酸。

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