地參酸奶發酵工藝及抗氧化功效

姚佳偉 劉彩琴 汪瑜沁 章鍇男 王嘉晟

摘要 為提高地參酸奶的抗氧化活性，通過單因素和正交試驗考察了地參汁濃度及添加量、白砂糖添加量、發酵劑用量和發酵時間對地參酸奶抗氧化活性的影響。結果表明：抗氧化活性最好的酸奶最佳制作工藝為100 g牛奶中添加1∶25的地參汁9 g、白砂糖7 g、發酵劑0.10 g，發酵時間9 h，此時酸奶對羥基自由基清除率達67.89%，對DPPH清除率達44.80%，對超氧陰離子自由基清除率達44.89%，抗脂質活性87.43%，酸奶的感官性狀良好。該產品拓展了地參的深加工通道，同時為地參酸奶研發提供了理論基礎。

關鍵詞 地參;酸奶;抗氧化活性

中圖分類號 TS252.4文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）14-0176-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.14.052

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Abstract In order to improve oxidation activity of Lycopus lucidus yogurt， singal factor and orthogonal experimental design were adopted to examine L. lucidus juice consistence and content， white sugar amount， inoculation amount and fermentation time. The results showed that the optimum conditions were 1∶25 L. lucidus juice 9 g， white sugar 7 g， inoculation amount 0.10 g to 100 g milk， and fermentation time 9 h. At this condition， the scavenging rate on hydroxyl radical， DPPH radical， superoxide anion radical and antilipid activity were 67.89%， 44.80%，44.89%，87.43%， respectively. Lycopus lucidus yogurt had good sensory properties. This research expanded the deep processing channel of L. lucidus and provided a theoretical basis for the development of L. lucidus yoghurt.

Key words Lycopus lucidus;Yogurt;Antioxidative activity

作者簡介 姚佳偉（1997—），男，浙江臨安人，從事食品質量與安全研究。*通信作者，副教授，博士，從事食品科學研究。

收稿日期 2019-02-26

氧化是生命必需的過程，氧化過程會產生活性氧。適量的活性氧自由基對于生理平衡是必要的，但是過量的自由基在體內會產生危害，如羥基自由基、超氧陰離子自由基等自由基能攻擊生物膜磷脂中的多聚不飽和脂肪酸，觸發脂質過氧化反應而產生各種中間產物，最終造成蛋白質、核酸、腦磷脂等發生交聯并喪失活性[1]，繼而引發一些疾病如癌癥、動脈粥樣硬化、肝硬化、心血管疾病、糖尿病等[2-3]。近年研究表明，多種乳酸菌都具有抗氧化活性，并且經體內試驗證實一些乳酸菌能夠清除體內的自由基[4]，或者改善低密度脂蛋白的組成[5]。但是乳酸菌不會直接進入血液而起到抗氧化的作用，乳酸菌抗氧化活性機制至今尚不清楚，乳酸菌中抗氧化物質的化學結構、性質、在腸道中的吸收以及體內所起的抗氧化機制還需進一步研究，但是國外正將具有抗氧化活性的乳酸菌應用于功能食品的開發和生產[6]。

目前市面上的酸奶品種較為單一，所以開發口感良好、營養豐富的發酵酸奶勢在必行。無論從添加量、甜度，還是從經濟因素方面考慮，白砂糖都是比較適合的酸奶甜味劑。但白砂糖含熱量過高，且對高血糖、高血脂存在潛在危害。與白砂糖相比，一些功能性低聚糖能活化腸內雙歧桿菌并促進其生長繁殖，不會引起牙齒齲變，有利于保持口腔衛生且使用量較少，價格相對較便宜，同時對高血糖、高血脂具有較好預防和緩解作用;而有些多糖的添加可以增強酸奶的營養和保健功能。

地參（Lycopus lucidus）為唇形科地筍屬多年生草本植物，地上部分曬干后為常用中藥澤蘭，具有降血脂、通九竅、利關節、養氣血等功能;地下部分為植物的核心部分，鮮作為蔬菜食用，曬干后可入藥，功能與冬蟲夏草相當，但是價格相對低廉[7]。其成分之一地參多糖是一類溶于水的生物大分子，具有抗氧化、抗腫瘤、抗衰老、降低血脂、提高免疫力等生物活性[8-10]。

基于市場需求和國民的身體健康，筆者將地參制成地參汁，按適宜比例加入純牛奶、白砂糖和菌劑，通過產品抗氧化活性檢測，優化酸奶生產工藝，以獲得具有抗氧化活性的地參復配凝固型酸奶，以期為今后開發功能性地參酸奶奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料。

地參，購自浙江省寧波市;純牛奶、白砂糖，購自超市;開菲爾酸奶發酵劑（北京川秀科技有限公司）。

1.1.2 試劑。

DPPH、鄰苯三酚（Sigma公司）;Tris-鹽酸（Biosharp生物科技）;亞油酸（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）;硫酸亞鐵（南京化學試劑有限公司）;雙氧水（上海凌峰化學試劑有限公司）;無水乙醇（安徽安特食品股份有限公司）;水楊酸（天津市科密歐化學試劑有限公司）;吐溫-20（上海展云化工有限公司）;磷酸二氫鉀（國藥集團化學試劑有限公司）;磷酸氫二鈉（湖州湖試化學試劑有限公司）;氯化亞鐵（南京化學試劑股份有限公司）;硫氰酸銨（上海凌峰化學試劑有限公司）;氫氧化鈉（成都市科龍化工試劑廠）。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

ST-08B型高速萬能粉碎機（永康市帥通工具有限公司）;PL303電子分析天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）;DZF6050型真空干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司）;臺式高速冷凍離心機（Biofuge Primo R）;UVmini-1240型紫外-可見分光光度計（島津（香港）有限公司）;氣候箱（寧波江南儀器廠）;冰箱（青島海爾股份有限公司）;HH-4型數顯恒溫水浴鍋（金壇市江南儀器廠）;酸度計（梅特勒-托利多儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1? 地參汁制作方法。

干地參洗干凈并烘干，粉碎并過100目篩;稱取適量地參粉加入水中，水開后煎熬30 min，后自然冷卻;以5 000 r/min離心10 min，收集上清液并定容到100 mL的容量瓶中，即為地參汁，4 ℃冰箱保藏，備用。

1.3.2 地參酸奶制備。

地參汁、純牛奶和白砂糖按一定比例配比并100 ℃殺菌10 min，后將菌種按一定比例接種于地參汁牛奶中，置于43 ℃氣候箱中發酵至酸奶凝固，然后置于4 ℃的冰箱中進行后熟12 h。

1.3.3 測定方法。

后熟后的酸奶經5 000 r/min離心10 min，取上清液適量進行DPPH自由基清除率、超氧陰離子自由基清除率、羥基自由基清除率、抗脂質活性的測定。

1.3.3.1 DPPH自由基清除率測定方法。參考韓永佳[11] 的方法略改，將1 g的酸奶樣品加入到9 mL 95%乙醇中，渦旋使其混合均勻，取2 mL 95%乙醇稀釋的樣品加入到0.5 mmol/L的DPPH溶液中或者95%乙醇（空白）中，混合均勻在室溫反應30 min。反應結束后，在室溫下13 000 r/min離心5 min，上清液在517 nm處測定吸光度。

DPPH自由基清除率=A空白對照-A樣A空白對照×100%

1.3.3.2 超氧陰離子自由基清除率測定方法。按陳龍等[12]的方法略改，向pH 8.2、5.6 mL 50 mmol/L Tris-HCl 緩沖液中分別加入0.2 mL上清液，于25 ℃保溫10 min，然后加入0.2 mL、25 ℃預溫的60 mmol/L 鄰苯三酚，靜置反應 4 min 后，加 10 mol/L 鹽酸兩滴終止反應，在320 nm 處測其吸光度，空白試驗以等量蒸餾水代替樣品溶液，測定其吸光度 A空白對照。用5.6 mL Tris-HCl 緩沖液、0.2 mL 10 mmol/L HCl 及0.2 mL 樣品溶液調零點，以扣除試樣本身顏色的影響。

超氧陰離子自由基清除率=A空白對照-A樣A空白對照×100%

1.3.3.3 羥基自由基清除率測定方法。采用水楊酸法，按周達等[13]的方法略改，在具塞試管中依次加入9.0 mmol/L FeSO4溶液2 mL、6 mmol/L水楊酸乙醇溶液2 mL、2 mL上清液和1 mmol/L H2O2 2 mL，搖勻，于37 ℃水浴中反應15 min，在510 nm下測定吸光度值A樣。并按相同方法，測定不加樣液的溶液的吸光度A對照，不加 H2O2的溶液的吸光度A無H2O2 樣液本底，均以蒸餾水為參比。

1.5 最優條件評價方法

采用模糊綜合評價法[15]，即根據極值標準化公式Zij=（Xij-Xijmin）/（Xijmax-Xijmin）將原始抗氧化、抗脂質活性指標值無量綱化置閉區間[0，1]上，其中Xij為第i個試驗組第j個檢測指標值，Xijmax、Xijmin分別為第i個試驗組第j個檢測指標的最大值和最小值。綜合評價值Zi=Zij（i=1，2，…，6;j=1，2，…，4），利用該評判法則對抗氧化活性進行綜合評價，從中選擇最優條件。

1.6 數據處理

所有試驗數據均為3個重復的平均值，數據經Excel分析和處理。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 地參汁濃度對酸奶抗氧化活性的影響。

由表2可知，以不同濃度地參汁做成的酸奶均有一定的抗氧化活性，對羥基自由基的清除率為53.44%～74.64%，并以1∶40的濃度組清除率最高;對DPPH的清除率為23.69%～28.85%，并以1∶15的濃度組清除率最高;對超氧陰離子自由基的清除率為15.27%～30.91%，并以1∶25的濃度組清除率最高;抗脂質活性為85.00%～89.11%，并以1∶30的濃度組最高;以綜合評價值來看，濃度為1∶25的地參汁評價最高，故以下試驗地參汁濃度為1∶25。

2.1.2 地參汁添加量對酸奶抗氧化活性的影響。

由表3可知，添加地參汁組對羥基自由基的清除率為59.40%～71.12%，而沒添加組的清除率為58.77%，并以8 g的添加量清除率最高;添加地參汁組對DPPH的清除率為20.08%～26.67%，而沒添加組的清除率為17.05%，并以8 g的添加量清除率最高;添加地參汁組對超氧陰離子自由基的清除率為20.63%～29.11%，而沒添加組的清除率為10.45%，并以7 g的添加量清除率最高;添加地參汁組抗脂質活性為71.86%～83.40%，而沒添加組的抗脂質活性為69.50%，并以8 g的添加量清除率最高;以綜合評價值來看，地參汁添加量為8 g評價值最高，而非添加組綜合評價最低，說明地參汁可以提高酸奶的抗氧化活性，以下試驗地參汁添加量為8 g。

2.1.3 白砂糖添加量對酸奶抗氧化活性的影響。

由表4可知，白砂糖添加組對羥基自由基的清除率為61.91%～74.23%，而沒添加組的清除率為81.90%，并以沒添加組清除率最高;添加組對DPPH的清除率為17.29%～26.20%，而沒添加組的清除率為17.98%，并以5 g的添加量清除率最高;添加組對超氧陰離子自由基的清除率為23.03%～33.93%，而沒添加組的清除率為11.25%，并以7 g的添加量清除率最高;添加組抗脂質活性為75.41%～82.81%，而沒添加組的抗脂質活性為75.29%，并以5 g的添加量清除率最高;以綜合評價值來看，白砂糖添加量為7 g時評價最高，故以下試驗白砂糖添加量為7 g。

2.1.4 發酵劑用量對酸奶抗氧化活性的影響。

由表5可知，發酵劑用量不同，酸奶對羥基自由基的清除率為51.13%～74.42%，并以0.10 g的添加量清除率最高;對DPPH的清除率為19.01%～24.56%，并以0.08 g的添加量清除率最高;對超氧陰離子自由基的清除率為22.19%～58.44%，并以0.08 g的添加量清除率最高;抗脂質活性為72.06%～80.90%，并以0.10 g的添加量清除率最高;以綜合評價值來看，發酵劑用量為0.08 g時評價最高，故以下試驗發酵劑用量為0.08 g。

2.1.5 發酵時間對酸奶抗氧化活性的影響。

由表6可知，僅改變發酵時間，酸奶對羥基自由基的清除率為45.94%～77.86%，對DPPH的清除率為25.05%～42.25%，對超氧陰離子自由基的清除率為31.91%～39.63%，抗脂質活性為54.21%～79.39%;以綜合評價值來看，發酵時間為9 h的評價最高，故發酵時間以9 h為最優。

2.2 正交試驗結果

地參酸奶的抗氧化活性正交試驗設計見表1，結果見表7，結果分析見表8～11。

3 結論

目前，植物源的天然抗氧化劑有維生素C、生育酚、類胡蘿卜素、類黃酮和多糖。維生素C常存在于植物組織中，具有水溶性，對超氧陰離子自由基、H2O2、羥基自由基和單線態氧有較好的清除能力[1];生育酚常存在于植物油中，具有油溶性，主要抑制脂質過氧化[16];類黃酮常以糖苷的形式存在于植物組織中，具有水溶性，能清除超氧陰離子自由基[17-18]、脂質過氧化自由基[19]和羥基自由基[20];多糖主要抑制脂質過氧化，清除羥基自由基、超氧陰離子自由基和單線態氧[21];與其他天然抗氧化劑相比，類胡蘿卜素的抗氧化能力較弱，它主要猝滅單線態氧[22]。抗氧化活性評價方法中，DPPH清除率常用來評價酚類、兒茶酚和苯胺的抗氧化活性[23]。

從試驗結果來看，地參汁酸奶對羥基自由基和抗脂質活性較高，而對DPPH的清除率和超氧陰離子自由基的清除率較低，這可能與地參汁水提工藝有關，該工藝對水溶性的維生素C、類黃酮和多糖有較好的提取效果，具體哪類物質含量高還有待進一步的試驗研究。

從抗氧化角度來看，地參汁酸奶較佳的加工工藝為100 g 的牛奶中添加濃度為1∶25的地參汁9 g、白砂糖7 g、發酵劑0.10 g，發酵時間9 h，此時酸奶對羥基自由基清除率67.89%，對DPPH清除率44.80%，對超氧陰離子自由基清除率44.89%，抗脂質活性87.43%，酸奶的感官性狀良好，酸度（°T）≥70.0，符合發酵乳的標準。

參考文獻

[1] GLIN I.Antioxidant activity of food constituents：An overview[J].Arch Toxicol，2012，86（3）：345-391.

[2] SRBU C，CASONI D.Comprehensive evaluation of biogenic amines and related drugs antiradical activity using reactive 2，2diphenyl1picrylhydrazyl（DPPH）radical[J].Cent Eur J Chem，2013，11（5）：679-688.

[3] 李建喜，楊志強，王學智.活性氧自由基在動物機體內的生物學作用[J].動物醫學進展，2006，27（10）：33-36.

[4] MADHU A N，AMRUTHA N，PRAPULLA S G.Characterization and antioxidant property of probiotic and synbiotic yogurts[J].Probiotics & Antimicro Prot，2012，4（2）：90-97.

[5] 王俊國，孟和畢力格，包秋華，等.植物乳桿菌LIP-1 對高脂血癥大鼠血脂的調節作用[J].中國食品學報，2013，13（2）：6-12.

[6] DU TOIT M，ENGELBRECHT L，LERM E，et al.Lactobacillus：The next generation of malolactic fermentation starter cultures—An overview[J].Food Bioprocess Technol，2011，4（6）：876-906.

[7] 國家中醫藥管理局《中華本草》編委會.中華本草[M]上海：上海科學技術出版社，1999：558-559.

[8] 林春榕，左紹遠，熊偉，等.地參多糖對 D-半乳糖所致衰老小鼠的抗氧化作用研究[J].安徽農業科學，2012，40（18）：9646-9647.

[9] 熊偉，焦揚，羅永會，等.地參多糖對實驗腫瘤細胞體內外增殖的影響[J].生物加工過程，2012，10（4）：64-69.

[10] 熊偉，陳貴元，譚德勇，等.野生地參多糖對四氧嘧啶致糖尿病小鼠血糖和血脂的影響[J].生物加工過程，2011，9（6）：45-48.

[11] 韓永佳.功能型酸奶的理化特性、抗氧化活性及微觀結構的研究[D].合肥：合肥工業大學，2016.

[12] 陳龍，李文峰，令博，等.金耳、銀耳、木耳多酚提取及其抗氧化活性[J].食品科學，2011，32（20）：52-56.

[13] 周達，羅成，魯曉翔.玫瑰花總黃酮微波輔助提取及其抗氧化研究[J].食品工業科技，2010，31（4）：269-272，276.

[14] 騫宇，趙欣，李銀聰，等.青藏高原自然發酵牦牛酸奶中乳酸菌的抗氧化能力的研究[J].食品工業科技，2014，35（3）：119-122.

[15] 王宏雨，謝寶貴，鄧優錦，等.45種食用菌液體發酵產物的抗氧化活性[J].福建農林大學學報（自然科學版），2010，39（1）：84-89.

[16] DIPLOCK A T，CHARLEUX J L，CROZIERWILLI G，et al.Functional food science and defence against reactive oxidative species[J].Brit J Nut，1998，80（S1）：77-112.

[17] ROBAK J，GRYGLEWSKI R J.Flavonoids are scavengers of superoxide anions[J].Biochem Pharmacol，1988，37（5）：837-841.

[18] HU J P，CALOMME M，LASURE A，et al.Structureactivity relationship of flavonoids with superoxide scavenging activity[J].Biol Trace Element Res，1995，47（1/2/3）：327-331.

[19] TAKAHAMA U.Inhibition of lipoxygenasedependent lipid peroxidation by quercetin：Mechanism of antioxidative function[J].Phytochemistry，1985，24（7）：1443-1446.

[20] HUSAIN S R，CILLARD J，CILLARD P，et al.Hydroxyl radicalscavenging activity of flavonoids[J].Phytochemistry，1987，26（9）：2489-2491.

[21] 俞慧紅，竺巧玲，戴飛，等.多糖抗氧化作用的研究現狀[J].食品研究與開發，2008，29（3）：172-175.

[22] PRIOR R L，WU X，SCHAICH K.Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements[J].J Agric Food Chem，2005，53（10）：4290-4302.

[23] ROGINSKY V，LISSI E A.Review of methods to determine chainbreaking antioxidant activity in food[J].Food Chem，2005，92（2）：235-254.