山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶品質的影響

趙龍巖，袁孝瑞，劉玉，袁一博，趙圣明

1.華中農業大學食品科學技術學院（武漢 430070）；2.河南科技學院食品學院（新鄉 453003）

山楂葉是薔薇科山楂屬植物的葉子，山楂葉具有強心、清肝消火、降血脂、降血壓、減肥等功效[1]。研究表明山楂葉富含黃酮類、多糖類、微量元素等多種活性成分，有理氣通脈、抗菌消炎等功效[2]。山楂葉多糖作為山楂葉主要的有效活性成分之一，具有降血壓、降血脂和抗氧化等活性功能[3]。目前國內對山楂葉多糖的研究主要集中在提取工藝方面的研究。山楂葉多糖作為一種功能保健品原料，將在功能食品的開發領域具有廣闊的市場。

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）是一種水溶性、由L-谷氨酸和D-谷氨酸聚合形成的陽離子聚合物多肽。其無味，無毒，具有增稠、凝膠、乳化等活性功能[8]，目前已被廣泛應用于食品加工中[4]。γ-聚谷氨酸還具有促進礦物質元素吸收和掩蓋礦物質元素引起的不良風味的作用[5]。酸奶由于凝乳不結實等因素會導致酸品質下降。通常會添加一定量的穩定劑來增加其穩定性，γ-聚谷氨酸也可提高酸奶穩定性且用量少。目前市面上將山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸添加于酸奶制作具有一定保健功能的凝固型酸奶尚未見報道。通過測定添加不同山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸酸奶的乳酸菌活菌數、持水力、Zeta電位、色澤、粒徑、質構和抗氧化活性等，研究山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對益生菌發酵酸奶的品質影響，為新型功能性酸奶的開發提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

山楂葉，采自新鄉南太行山山區；γ-聚谷氨酸，南京軒凱生物科技有限公司；生牛乳，市售。

1.2 主要培養基和試劑

發酵劑（保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、植物乳桿菌），河南科技學院食品微生物實驗室保藏；DPPH，上海阿拉丁試劑有限公司；其他試劑均為市售分析純。

乳酸菌培養基（MRS培養基），北京奧博星生物技術有限公司。

1.3 儀器與設備

TU-1810型紫外分光光度計（北京普析通用儀器有限公司）；CR-400色差計（日本美能達公司）；TA-XT.plus質構儀（英國Stable Micro Systems公司）；5418高速離心機（芬蘭Eppendorf公司）；冷凍干燥機（德國Christ公司）；Zetasizer Nano-ZS型激光粒度儀（英國 Malvern公司）。

1.4 方法

1.4.1 山楂葉多糖提取

取新鮮的山楂葉烘干后粉碎，過0.15 mm篩，取篩下物，按照固液比1∶40（g/mL）加入熱水，于90℃水浴提取4 h，按4000 r/min離心20 min，收集上清液經旋轉蒸發儀器濃縮至原體積的1/3，離心（5000 r/min，10 min）收集上清液，取上清液加入3倍體積無水乙醇，于4 ℃醇沉過夜后離心（按5000 r/min 離心10 min）得沉淀物，經冷凍干燥即得山楂葉多糖粗提物[6]。

1.4.2 山楂葉多糖和γ-PGA制備

將生牛乳預熱至65～68 ℃，加入山楂葉多糖、γ-聚谷氨酸（山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸添加比例；處理組1：0.3 g/L和0.1 g/L；處理組2：0.6 g/L和0.2 g/L；處理組3：0.9 g/L和0.3 g/L；處理組4：0.3 g/L和0.2 g/L；處理組5：0.6 g/L和0.1 g/L；處理組6：0.9 g/L和0.2 g/L）和蔗糖，均質；于85 ℃滅菌10 min；冷卻至室溫，分別接種0.1%的發酵劑，于42 ℃發酵6 h，于4 ℃后熟24 h，獲得凝固型酸奶[7]。

1.4.3 乳酸菌活菌數測定

取25 g酸奶樣品加入225 mL滅菌生理鹽水中，制成10-1的稀釋液，再吸取1 mL加入到9 mL滅菌生理鹽水中，制成10-2的稀釋液，并依次進行梯度稀釋。選擇10-5，10-6和10-7三個梯度，每個梯度取100 μL稀釋液涂布于MRS固體培養基上，培養48 h后計數[8]。

1.4.4 持水力測定

空離心管質量為W0，加入10 mL酸奶，總質量為W1。樣品按3000 r/min，4 ℃離心10 min。靜置10 min棄上清液，稱其質量W2[9]。持水力按式（1）計算。

1.4.5 Zeta電位測定

取1 mL酸奶樣品置于100 mL容量瓶中，定容。將適量樣品置于粒度電位儀凹槽中，運行測定[10]。

1.4.6 色澤測定

采用CR-400色差計測定。采用標準比色板進行校正，標準比色板為L*=97.22，a*=-0.14，b*=1.82。

1.4.7 質構測定

參考Bedani等[11]方法，略有改進。采用質構儀選擇質地剖面分析測試模式和P/0.5探頭進行測定。速率：測前2.0 mm/s、測中1.0 mm/s和測后2.0 mm/s，下壓間隔1 s，最小觸發力0.3 N。

1.4.8 DPPH自由基清除能力的測定

將1 g酸奶樣品溶解到9 mL 95%的無水乙醇中，向2 mL樣品溶液中加入2 mL 0.16 mmol/L DPPH乙醇溶液，于25 ℃水浴30 min，在517 nm處測試樣吸光度（Ai）。以2 mL蒸餾水代替樣品測得空白吸光度（A0）。以2 mL 95%乙醇代替2 mL DPPH乙醇溶液。測得樣品本底吸光度（Aj）[12]。按式（2）計算清除率。

1.4.9 粒徑測定

樣品經稀釋至澄清透明后靜置30 min，倒入比色皿中采用粒度分析儀進行測定。

1.4.10 酸奶感官評定

根據表1所示的評分標準，選取10位有酸奶感官評定經驗的老師，根據酸奶的色澤、組織狀態、口感和風味四個方面對酸奶進行感官評定。滿分100分。

表1 酸奶感官評分標準

1.4.11 數據處理

采用SPSS 24軟件進行數據分析，并用Excel 2010軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 山楂葉多糖和γ-PGA對乳酸菌活菌數的影響

乳酸菌活菌數是評價酸乳品質的重要指標，添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶乳酸菌活菌數結果見表2。從表2可以看出：處理組乳酸菌活菌數均高于空白對照組，且處理組3和處理組6活菌數最高，達到了109以上。主要因為山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸可作為益生元，促進乳酸菌的生長繁殖，使發酵乳中的營養物質得到充分的利用，發酵產生更多的活性物質，對人體產生更好的益生效果[13]。

表2 山楂葉多糖和γ-PGA對乳酸菌活菌數的影響

2.2 山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶持水力的影響

持水力是影響發酵乳質量的重要因素。添加不同濃度的山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶持水力的影響見圖1。從圖1可以看出：所有處理組酸奶的持水力均高于空白對照組，其中處理組2的持水力最高，達到80.6%。有研究表明添加適量的山楂葉多糖能夠促進酪蛋白相互作用，且γ-聚谷氨酸的添加提高了乳中蛋白質和總固形物的含量，減少乳清析出，從而使持水力升高[14]。山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸可以協同提高酸奶的持水力，改善發酵乳的品質。

圖1 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶持水力的影響

2.3 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶Zeta電位的影響

Zeta電位絕對值反映的是整個酸奶體系的穩定性。添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶Zeta電位見圖2。從圖2可以看出：所有處理組酸奶的Zeta電位均高于空白對照組，其中處理組2的Zeta電位的絕對值最高，達到12.58。Zeta電位絕對值越大，酸奶的穩定性越好。γ-聚谷氨酸吸附于酪蛋白的表面，形成雙電子層，從而酪蛋白與γ-聚谷氨酸形成復合物。而復合物之間可能同時存在著靜電引力和靜電斥力以及范德華力，這幾種力的相互作用，使酸奶保持較為穩定的平衡狀態[15]。

圖2 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶Zeta電位的影響

2.4 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶色澤的影響

L*、a*和b*值分別表示樣品從亮到暗、從綠變紅以及從藍變黃的過程[16]。添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸酸奶色澤結果見表3。從表3可以看出：所有處理組酸奶的L*值均低于空白對照組，而a*值和b*值均高于空白對照組。且添加不同濃度山楂葉多糖酸奶的L*、a*和b*值與對照組之間具有顯著性差異（p＜0.05）。這主要因為山楂葉多糖本身呈褐色，隨著添加量的增加，酸奶的顏色逐漸變暗，賦予酸奶褐色的色澤。

表3 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶色澤的影響

2.5 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶質構的影響

添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸的酸奶質構參數見表4。從表4可以看出：所有處理組酸奶的硬度、咀嚼性和黏性均高于空白對照組。其中處理組2，酸奶的硬度、咀嚼性和黏性最高，分別達到17.12，6.24和57.23。硬度、咀嚼性和黏性越大，說明酸奶的凝固狀態越好。山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶質構的改善主要可能是因為適量的山楂葉多糖和酸奶中的酪蛋白發生相互作用，促進了酸奶發酵過程中酪蛋白分子作用力，形成更加穩定的凝膠網狀結構[17]。

表4 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶質構特性的影響

2.6 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶DPPH自由基清除能力的影響

DPPH是一種穩定的自由基，抗氧化劑可與DPPH上的孤對電子配對，導致其在517 nm附近的光吸收減弱或消失，因此可以利用光吸收減弱程度來判斷抗氧化劑的抗氧化能力[18]。添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶DPPH自由基清除能力結果見圖3。從圖3可以看出：所有處理組酸奶的DPPH自由基清除能力均高于空白對照組。主要是因為山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸中含有供氫物質，因此能提高酸奶對DPPH自由基清除能力。

圖3 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶DPPH自由基清除能力的影響

2.7 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶粒徑的影響

添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸酸奶粒徑結果見圖4。從圖4可以看出：處理組酸奶的粒徑均小于空白對照組。處理組2酸奶的粒徑最小。粒徑越小，酸奶的體系穩定性越好。可能是因為山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸帶負電，可以通過靜電引力吸附在帶正電的酪蛋白表面形成雙電子層。由于三種粒子之間強烈的靜電引力，導致間距變短，粒徑減小。

圖4 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶粒徑的影響

2.8 山楂葉多糖和γ-PGA對酸奶感官品質的影響

添加不同濃度山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸對酸奶感官品質的影響見圖5。從圖5可以看出：所有處理組酸奶的評分均高于空白對照組。說明添加一定量的山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸可以增加發酵乳的風味，改善發酵乳的組織狀態，提高發酵乳的口感。

圖5 酸奶的感官評價

3 結論

添加山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸可以提高酸奶中益生乳酸菌的活菌數、持水力、Zeta電位和抗氧化活性以及改善發酵乳色澤、粒徑和質構特性等；還可以有效改善酸奶的組織狀態，增強發酵乳的風味，提高發酵乳的品質。當山楂葉多糖和γ-聚谷氨酸添加量分別為0.6 g/L和0.2 g/L時，酸乳的持水力、Zeta電位、粒徑、質構特性和感官評價最佳。