牛蒡多糖對發酵酸奶品質的影響

秦杰，邵穎*，陳安徽，彭雙雙，付婷偉，王西樸

1. 徐州工程學院食品（生物）工程學院（徐州 221111）；2. 江蘇省食品資源開發與質量安全重點建設實驗室，徐州工程學院（徐州 221111）；3. 江蘇君樂寶乳業有限公司（徐州 221700）

牛蒡（Arctium lappaL.）為桔梗目、菊科、牛蒡屬二年生草本植物，在中國、日本、朝鮮等國家均有分布[1-3]。牛蒡中含有豐富的膳食纖維、胡蘿卜素、蛋白質、多種氨基酸等天然的保健成分，因此被譽為“蔬菜之王”[4-5]，亦是公認的食藥用蔬菜。牛蒡中還含有多酚類、黃酮類、牛蒡苷、菊糖、揮發油等多種生物活性成分，而牛蒡多糖則是其中重要的一種，具有提高機體免疫、調節腸道菌群平衡、抗炎、抗菌、降脂等多重功效[6-10]。

酸乳中因富含活性乳酸菌及多種營養物質，營養豐富且容易被人體消化、吸收，因此已在日常膳食中成為益生菌的最主要載體并占據重要地位[11-13]。隨著人們保健意識的提高，發酵酸乳的功能性、保健功效也得到廣泛關注。牛蒡多糖具有多重生物學功效，參與傳統發酵酸乳的發酵將其功效成分整合到酸乳產品中，不僅迎合了保健型酸奶的需求趨勢，也可以為牛蒡資源的深入開發應用提供探索路徑。

試驗通過熱水浸提法自牛蒡根中提取牛蒡多糖，按照不同的添加比例添加到酸奶發酵過程，研究牛蒡多糖對酸奶品質的影響，為牛蒡多糖酸奶的工業化規模開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

牛蒡，市售；蒙牛全脂甜奶粉，市售。發酵劑，含保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌等，市售直投式凍干粉。

無水乙醇，上海廣諾化學科技有限公司；MRS培養基，青島高科技工業園海博生物技術有限公司；酚酞，分析純，天津市致遠化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設備

YXQ.SG4.280手提式壓力蒸汽滅菌器（上海華線醫用核子儀器有限公司）；DHG-9053A電熱鼓風干燥箱（上海益恒實驗儀器有限公司）；恒溫水浴鍋（國華電器有限公司）；AE200型梅特勒電子天平（上海分析儀器廠）；KQ3200E超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）；TGL-16G臺式離心機（上海安亭科學儀器廠）；UV2802PC紫外-可見光分光光度計（上海精密儀器儀表有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 牛蒡多糖的提取

挑選健康無腐爛的牛蒡根，清洗、去皮、熱燙后切片，加入10倍體積蒸餾水進行破碎打漿，牛蒡漿在80 ℃條件下浸提2 h，在4 000 r/min條件下離心15 min，收集上清液；殘渣再加入10倍體積蒸餾水在80℃條件再次浸提2 h后，以4 000 r/min離心15 min，收集上清液；合并2次上清液并進行減壓濃縮，濃縮至上清液總體積的1/4。向上清濃縮液中加入95%乙醇至乙醇終體積分數達到80%，置于4 ℃冰箱靜置12 h后在4 000 r/min條件下離心15 min收集沉淀。將沉淀復溶于蒸餾水后按照4∶1的比例加入Sevage試劑除蛋白，反復去除5次，收集離心后的上清液進行冷凍干燥得到牛蒡粗多糖，備用。

1.2.2 發酵劑的制備及酸奶的發酵

發酵劑的制備：將直投式發酵劑接種于滅菌復原乳并于42 ℃進行菌種活化，再在無菌條件下取活化后的菌懸液接種于滅菌復原乳，于42 ℃發酵培養6 h并于4 ℃保存，備用。

發酵酸奶的制作方法：取適量奶粉，加入8倍質量蒸餾水溶解，再加入8%的白砂糖，按照與復原乳的質量分數0，0.5%，1%，1.5%，2%和2.5%的比例加入牛蒡多糖，待完全溶解后將物料于95 ℃滅菌10 min。無菌奶液冷卻至40 ℃左右，按照1%比例加入酸奶發酵劑并充分攪拌后分裝到酸奶發酵瓶中密封，置于38℃發酵12 h后取出，冷卻至室溫后于4 ℃冰箱后熟24 h即完成發酵得牛蒡多糖酸奶，備用待測。

1.2.3 發酵酸奶品質測定

1.2.3.1 乳酸菌總數的測定

參照GB 4789—2010的方法進行測定。分別取25 mL不同濃度多糖發酵酸奶加入裝有225 mL生理鹽水的不同錐形瓶中混合均勻10-1的稀釋液，再使用十倍稀釋法分別配制10-2，10-3，…，10-6，10-7和10-8的稀釋液，分別取0.2 mL各濃度菌懸液涂布于MRS固體培養基并于36 ℃培養箱培養48 h進行乳酸菌落計數，每組試驗進行3次平行。

1.2.3.2 酸度及pH的測定

酸度測定：參照GB 5413.34—2010方法進行測定。分別取10 mL不同濃度多糖發酵酸奶于250 mL錐形瓶，加入20 mL蒸餾水并混合均勻，滴加2滴酚酞指示劑，用0.1 mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定酸奶混合液直至顯示微紅色且保持30 s不褪色，準確記錄氫氧化鈉的消耗量，氫氧化鈉消耗體積乘以10的酸度（°T），每個樣品進行3次平行測定。

pH測定：于室溫條件下使用pH計進行測定。

1.2.3.3 持水力的測定

準確稱定空離心管的質量并記為m0，加入適量不同濃度多糖發酵酸奶后再次精準稱定質量并記為m1。離心管在3 500 r/min條件下離心10 min，靜置棄去上清液后準確稱定其質量并記為m2。持水力按式（1）計算。

1.2.3.4 發酵酸奶感官特性的評價

優選10位審評人，參照GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》中的感官評價標準[14]，從發酵乳外觀色澤、組織狀態、風味、口感等四個方面對牛蒡多糖發酵酸奶進行感官評價。感官評分標準見表1。

表1 酸奶感官評價表

1.3 試驗數據統計分析

試驗數據采用DPS 7.05處理軟件進行分析，試驗結果采用“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶中乳酸菌增殖的影響

乳酸菌是酸奶發酵過程中的重要因素，其增殖情況及數量會影響到酸奶發酵的進程和酸奶的品質。在酸奶發酵過程中按照不同的添加劑量添加牛蒡多糖，酸奶發酵后熟后通過測定酸奶中乳酸菌的數量考察牛蒡多糖對酸奶發酵過程中乳酸菌增殖的影響。結果如表2所示。

表2 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶中乳酸菌數量的影響

牛蒡多糖的添加會促進發酵乳中乳酸菌的數量的增加。牛蒡多糖添加量在0.5%～1.5%的范圍內，乳酸菌數量隨著牛蒡添加量的增加而增加，均高于不加牛蒡多糖的空白對照組。當牛蒡多糖的添加比例為1.5%時，乳酸菌菌落數達到3.82×108CFU/mL，但之后隨著牛蒡多糖添加量的增加發酵酸奶中乳酸菌的數量卻呈現了下降趨勢。說明牛蒡多糖的適量添加會促進乳酸菌的增殖及定殖，但過量添加又會抑制乳酸菌數量的增長。

2.2 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶酸度及pH的影響

酸奶發酵過程中因為乳酸菌發酵乳糖產生乳酸，使得酸奶的酸度增加，而酸度是評價酸奶發酵終點和酸奶品質的重要指標。利用滴定法測定了酸奶的滴定酸度及pH以考察牛蒡多糖的添加對發酵酸奶酸度的影響。結果如圖1和圖2所示。

由圖1可知：隨著牛蒡多糖添加劑量的增加，發酵酸奶的滴定酸度呈現先上升后下降的趨勢。當牛蒡添加量為1.5%和2%時，酸奶的滴定度分別達到109.41和107.15，比空白對照組提高17.33%和14.91%，顯著高于其他組（p＜0.05）。但牛蒡多糖添加劑量超過2%后，酸奶酸度下降。此外，添加牛蒡多糖的發酵酸奶的酸度均高于未添加多糖的對照組。

圖1 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶酸度的影響

由圖2可知：發酵酸奶pH隨牛蒡多糖添加量的變化趨勢恰好與滴定酸度的變化趨勢大致相反，隨著牛蒡多糖的添加，酸奶pH變化先下降后上升，但在數值上變化不大。發酵酸奶的酸度大則酸奶pH低，反之，酸奶酸度小則其pH大。綜合分析圖1和圖2的結果，牛蒡多糖的適量添加可以降低酸奶的酸度，從而保障酸奶的風味及穩定性。

圖2 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶pH的影響

2.3 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶持水力的影響

酸奶持水力會影響酸奶的組織狀態、口感及其穩定性。根據1.2.3.3的方法測定了不同添加量牛蒡多糖酸奶的持水力，結果如圖3所示。

由圖3可知：當多糖添加量為1.5%時，酸奶持水力達到77.50%，顯著高于其他多糖添加劑量組（p＜0.05），比空白對照組提高9.08%。此外發酵過程中添加牛蒡多糖的酸奶的持水力均顯著高于未加多糖的對照組，說明牛蒡多糖的添加會有效增加發酵酸奶的持水力。研究顯示，酸奶的持水力與酸奶中酪蛋白的含量關系密切，酪蛋白在酸奶的酸性環境下會形成網狀的空間膠體結構，可以容納水分、小分子物質及乳酸菌。牛蒡多糖的適量添加在增加酸奶持水力的同時也提高了酸奶的品質、風味及穩定性。

圖3 牛蒡多糖添加量對酸奶持水力的影響

2.4 牛蒡多糖添加量對發酵酸奶感官品質的影響

按照不同添加劑量添加牛蒡多糖后，通過感官評分評價牛蒡多糖對酸奶感官品質的影響。結果如圖4所示。

由圖4可知：當牛蒡多糖添加量在1%～1.5%的范圍內時，酸奶的綜合分數顯著高于空白對照組（p＜0.05）。當牛蒡多糖添加量為1.5%時，酸奶的感官評分最高，高于對照組10.57%，酸奶酸甜可口，香味濃郁，無乳清析出，質地均勻，口感細膩、色澤淡黃有光澤。但當添加量超過2.5%時，酸奶感官評分卻又明顯降低。說明牛蒡多糖在酸奶發酵過程中的適量添加有助于酸奶感官品質的提高。

圖4 牛蒡多糖添加量對酸奶感官品質的影響

3 結論

試驗使用水提醇沉法提取了牛蒡根粗多糖，并將其添加到發酵酸奶的發酵過程以制備牛蒡多糖發酵酸奶。酸奶發酵完成并后熟24 h后測定了發酵酸奶中的乳酸菌數量、酸度、pH、持水力，并對酸奶的感官進行了綜合評價。當牛蒡多糖的添加量在0.5%～1.5%的范圍內，酸奶中乳酸菌的數量顯著高于未添加牛蒡多糖的對照組及其他試驗組；當牛蒡添加量為1.5%和2%時，牛蒡多糖酸奶的滴定度分別達到109.41 °T和107.15 °T，比空白對照組提高17.33%和14.91%（p＜0.05），酸奶的pH也相應較低；當多糖添加量為1.5%時，酸奶持水力顯著高于其他多糖添加劑量組（p＜0.05），比空白對照組提高9.08%；通過感官評價，酸奶中牛蒡多糖添加量在1%～1.5%的范圍內時，酸奶的綜合評分顯著高于對照組。說明牛蒡多糖在酸奶發酵過程中的適量添加可有效提高酸奶中乳酸菌數量、改善酸奶品質。該試驗可為牛蒡的深入應用提供思路，為牛蒡酸奶的研發提供依據。