沙棘酵素酸奶制作工藝研究及抗氧化性評價

劉忠偉，胡逸軒，劉賀梅， 黃 亮，2，趙 原，梁子兆

（1.中南林業科技大學食品科學與工程學院，湖南長沙 410004；2.中南林業科技大學特醫食品加工湖南省重點實驗室，湖南長沙 410004）

沙棘是一種藥食同源植物，素有“天然維生素寶庫”的美稱，是我國西部地區最具代表性的經濟作物[1]。據測定，沙棘的維C 含量非常豐富，每100 g鮮果中含維C 1 200～1 800 mg[2]。藥理試驗表明，沙棘具有抗腫瘤、降血脂、增強免疫功能等作用。在功能性食品領域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒、油等產品，附加值相對較低[3]，且風味難以被大多數人接受。而隨著營養酵素風靡世界并被廣泛接受認可，將沙棘和酵素結合在一起，必會產生巨大的使用價值和經濟價值[4]。

目前，沙棘酵素相關的研究主要集中于沙棘酵素的抗氧化活性研究，以及沙棘酵素制備時產生的代謝產物和功能成分。葛朋燁、王珍珍、金哲寧等人[5-7]研究了沙棘酵素的功能成分與制備工藝。但關于沙棘酵素酸奶制備工藝的研究，尚未見報道。為延伸沙棘深加工的產業鏈，將沙棘酵素添加到酸奶中，發揮其營養價值，從而提高酸奶的口感與風味，同時添加的羅漢果甜苷作為天然不產熱甜味劑，迎合了時代的發展需求，具有更廣闊的發展前景[8-9]。

將沙棘酵素添加到純牛奶中，接種益生菌復合發酵，并采用羅漢果甜苷與低聚異麥芽糖，降低熱量的攝入。該酸奶充分利用了沙棘酵素的營養性，滿足了人們對健康的需求。沙棘酵素與羅漢果甜苷風味結合，增強了其口感。通過單因素試驗和正交試驗的方法，制備一種沙棘酵素酸奶，為沙棘酵素系列產品的開發提供了一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料

紐仕蘭純牛奶、原味酸奶、佰生優酸奶發酵劑（10 菌型，主要含保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、開菲爾菌、乳雙歧桿菌等10 種益生菌），均為市售；羅漢果甜苷，廣東惠爾康食品配料有限公司提供；沙棘果，采自山西呂梁；低聚異麥芽糖90 型，山東百龍創園生物科技股份有限公司提供；明膠，河南佰榮生物科技有限公司提供。

1.2 儀器

JJ-2 型組織搗碎勻漿機，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司產品；FA25model 型高速分散均質機，上海弗魯克流體機械制造有限公司產品；MIR-250A 型微生物培養箱，上海三騰儀器有限公司產品；民杭LJY-2025 型電磁爐，永康市鼎龍電器有限公司產品；TD5A-WS 型醫用離心機，長沙維爾康湘鷹離心機有限公司產品。

1.3 方法

1.3.1 沙棘酵素制備工藝[10-11]

用無菌水沖洗沙棘表面，自然瀝水，打漿，按沙棘∶低聚異麥芽糖∶水的質量比3∶3∶1，加入0.2 %酵素發酵劑（主要成分為植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、副干酪乳桿菌、乳雙歧桿菌、鼠李糖乳桿菌）于滅菌過的發酵罐，密封30 ℃發酵4 d 以上，取發酵液以轉速2 000 r/min 離心10 min，取上清液置于冰箱中備用。

1.3.2 酸奶制備工藝[12-13]

（1）原料乳預熱。邊攪拌邊將純牛奶預熱到40 ℃。

（2）加入甜味劑和增稠劑。加入甜味劑、明膠攪勻。

（3）均質。將原料奶混合液均質10 min。

（4）混合乳殺菌。將均質后的混合乳在95 ℃條件下滅菌10 min，再將溫度冷卻至40 ℃左右。

（5）混合并接種。在殺菌冷卻后的混合乳中加入沙棘酵素原液，并攪拌均勻，形成穩定的沙棘牛奶混合液，在超凈工作臺上接種酸奶發酵劑至混合乳中，攪勻。

（6）發酵。將沙棘酵素混合乳置于恒溫培養箱發酵8 h，pH 值達到4.5～4.7 時終止發酵。

（7）攪拌。攪拌使酸奶分布均勻，攪拌速度漸快，時間不超過20 min。

（8）裝罐、冷藏。將發酵后的沙棘酵素酸奶灌裝到酸奶瓶中密封，放入4 ℃冰箱中保存。

1.3.3 單因素試驗

酸奶的單因素試驗設計見表1。

（1）甜味劑比例對酸奶品質的影響。依據1.3.2的酸奶制作工藝，分別添加羅漢果甜苷∶低聚異麥芽糖的比例（下文稱甜味劑比例）1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，總用量11 g，沙棘酵素用量22 g，發酵劑1.0 g，發酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（2）沙棘酵素添加量對酸奶品質的影響。依據

1.3.2 的酸奶制作工藝，分別添加沙棘酵素20，22，24，26 g，甜味劑比例1∶8，發酵劑1.0g，發酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（3）發酵劑對酸奶品質的影響。依據1.3.2 的酸奶制作工藝，分別添加發酵劑0.6，0.8，1.0，1.2 g，沙棘酵素用量22 g，甜味劑比例1∶8，發酵溫度41 ℃下制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

（4）發酵溫度對酸奶品質的影響。依據1.3.2 的酸奶制作工藝，分別以39，40，41，42 ℃的發酵溫度，甜味劑比例1∶8，沙棘酵素用量22 g，發酵劑0.8 g，制作4 組沙棘酵素酸奶，進行感官評定。

1.3.4 正交試驗

依據1.3.3 的單因素試驗結果，以甜味劑、沙棘酵素用量、發酵劑及發酵溫度為4 組變量因素，進行正交試驗，通過感官試驗評分來確定沙棘酵素酸奶的最佳制備工藝。

1.3.5 沙棘酵素酸奶感官評分標準

參考GB 19302—2010 食品安全國家標準發酵乳[14]擬定酸奶的感官評分標準，選取10 位感官評定人員從沙棘酵素酸奶的口感、色澤、風味、組織狀態等4 個方面進行綜合的評價。

沙棘酵素酸奶感官評分標準見表2。

表2 沙棘酵素酸奶感官評分標準

1.3.6 酸奶DPPH 自由基清除率測定[15-16]

參考徐艷[15]、Daou C[16]等人的測定方法測定酸奶和市售酸奶的DPPH 自由基清除率。

酸奶樣品：蒸餾水萃取樣品→配制5，10，15，20，25 mg/mL 溶液→分別取3 mL 樣品溶液→加3 mL 0.16 mmol/L DPPH 溶液→25 ℃加熱→于波長517 nm處測定吸光度Ai。

本底吸光度與空白對照：以等量蒸餾水代替DPPH 溶液測定Aj，以蒸餾水代替樣品相同條件下測定A0。DPPH 清除率（R）按式（1）計算。

式中：Ai——樣品吸光度；

Aj——樣品本底吸光度；

A0——空白吸光度。

2 結果與分析

2.1 沙棘酵素酸奶工藝的單因素試驗結果

2.1.1 沙棘酵素添加量對酸奶品質的影響

沙棘酵素中含有活性物質和益生菌，在酸奶中添加沙棘酵素不僅使其具有獨特的沙棘香味，還增加了酸奶的營養價值，豐富了酸奶的種類。

沙棘酵素對酸奶感官評分的影響見圖1。

由圖1 可知，沙棘酵素用量為22 g，其感官評分最高，具有濃郁的沙棘香味，組織狀態適宜。其因含有益生菌和活性物質會促進酸奶的發酵，提升酸奶的口感。當沙棘酵素添加過多，因為沙棘中含有較多的酸性物質和微生物，酸奶會出現口味過酸、組織狀態變差的情形；而沙棘酵素添加量過少，酸奶的風味較淡，顏色淺，且營養作用較低。

圖1 沙棘酵素對酸奶感官評分的影響

2.1.2 甜味劑比例對酸奶品質的影響

甜味劑采用羅漢果甜苷和低聚異麥芽糖組合，羅漢果甜苷不僅賦予酸奶特殊的香味，還作為一種甜度高且不參與代謝、不提供能量的功能性糖，其甜度約為蔗糖的300 倍，更適應大眾低糖飲食的需求[17]。而低聚異麥芽糖是一種功能性糖，能維持腸道內菌群平衡，促進多種營養物質合理吸收[18]，且其甜度為蔗糖的40%～50%。

卜春文等人[19]將羅漢果提取原液代替蔗糖生產攪拌型酸奶，證實了羅漢果代糖酸奶的可行性。

甜味劑比例對酸奶感官評分的影響如圖2。

圖2 甜味劑比例對酸奶感官評分的影響

由圖2 可知，隨著羅漢果甜苷占比降低，低聚異麥芽糖占比增加時，酸奶的感官評分呈先上升后降低趨勢。當甜味劑比例為1∶7 時，酸奶過甜，色澤較深，有較強的后味，同時抑制了乳酸菌的發酵，導致酸奶的口感較差。當甜味劑比例為1∶8 時，酸奶的口感豐富，組織狀態穩定，具有羅漢果的香味，感官品質最優。羅漢果甜苷占比降低，低聚異麥芽糖占比繼續增加至1∶9 時，酸奶的甜味不夠，口味偏澀，組織形態較差，感官品質欠佳。

2.1.3 發酵劑用量對酸奶品質的影響

酸奶發酵劑是生產酸奶過程保證其質量穩定及形成酸奶優良的感官品質，以及組織狀態的關鍵所在[20]。適量的發酵劑可以使酸奶外觀圓潤、口感清爽[21]。

發酵劑用量對酸奶感官評分的影響見圖3。

圖3 發酵劑用量對酸奶感官評分的影響

酸奶的感官評分隨酸奶發酵劑的增加而提升。當發酵劑用量為0.8 g 左右時，發酵劑的活力最強，酸奶細膩，組織狀態較好，酸度適宜。而增加至1.0 g以上時，酸奶感官評分下降，可能是由于菌種發酵力的提升，導致產生大量乳酸，酸奶過于濃稠導致口感和風味下降。而發酵劑添加過低，會因為發酵力不夠導致酸奶風味較差。

2.1.4 發酵溫度對酸奶品質的影響

發酵溫度是酸奶發酵中的重要工藝參數，影響牛乳的酸化過程和酪蛋白在形成凝膠結構過程中的變化，對酸奶的風味和質地有很大的影響[22-23]。因此，適宜發酵溫度的選擇對沙棘酵素酸奶的制備尤為關鍵。

發酵溫度對酸奶感官評分的影響見圖4。

圖4 發酵溫度對酸奶感官評分的影響

由圖4 可知，隨著酸奶發酵溫度的升高，酸奶的風味和口感呈上升趨勢，是由于乳酸菌的數量增長，酸奶的代謝產物更加豐富。發酵溫度在41 ℃左右時，酸奶的感官評分最好；當發酵溫度高于41 ℃時，酸奶的感官品質下降，因為此時酸奶的酸度較高，酸奶過于黏稠，食用品質下降。

2.2 最優工藝正交試驗優化結果

在單因素試驗的基礎上，以沙棘酵素用量、甜味劑比例、發酵劑用量與發酵溫度為變量對沙棘酵素酸奶的制備工藝進行優化。

正交試驗因素與水平設計見表3，正交試驗設計與結果見表4，驗證試驗結果見表5。

表3 正交試驗因素與水平設計

表4 正交試驗設計與結果

表5 驗證試驗結果

由表4 可知，各因素對沙棘酵素酸奶感官品質影響的順序是沙棘酵素用量（B）＞甜味劑比例（C）＞發酵溫度（A）＞發酵劑用量（D）。因此，沙棘酵素（B）對酸奶品質的影響最大，其次是甜味劑比例（C）、發酵溫度（A）和發酵劑用量（D）。

正交試驗結果方差分析見表6。

表6 正交試驗結果方差分析

由表6 可知，沙棘酵素添加量、甜味劑比例、發酵溫度對酸奶的感官評分均有極顯著影響（p＜0.01），發酵劑對酸奶的感官評分有顯著影響（p＜0.05）。4 個因素對酸奶感官品質的影響主次順序為沙棘酵素用量＞甜味劑比例＞發酵溫度＞發酵劑用量，與極差分析的結果一致。

2.3 DPPH 自由基清除能力的測定結果

自由基是機體在氧化反應過程中產生的有害化合物。當自由基清除太少或過多時，其會損害機體的細胞和組織，從而導致相關的慢性疾病和衰老效應[24-25]。按1.3.6 抗氧化性的測定方法對沙棘酵素酸奶與市售還原奶酸奶進行測定，以維C 作為陽性對照。

不同樣品對DPPH 自由基清除率的影響見圖5。

圖5 不同樣品對DPPH 自由基清除率的影響

沙棘酵素酸奶對DPPH 自由基清除率隨質量濃度增加而增大，約為市售酸奶的3 倍，比維C 稍低。沙棘酵素酸奶對DPPH 自由基半清除率質量濃度為20.4 mg/mL，而市售酸奶對DPPH 的自由基清除率質量濃度為173.5 mg/mL。即加入沙棘酵素后制成酸奶可以大大提高酸奶對DPPH 自由基的清除能力，主要原因是沙棘酵素中含有的有機酸和沙棘黃酮類物質會增強酸奶的抗氧化性。

2.4 理化及微生物指標

理化及微生物指標見表7。

表7 理化及微生物指標

3 結論

以沙棘酵素、甜味劑和純牛奶為主要原料，加入酸奶發酵劑制備沙棘酵素酸奶。通過單因素試驗和正交試驗，得到沙棘酵素酸奶的最佳制備工藝為純牛奶160 g，發酵溫度41 ℃，沙棘酵素用量20 g，甜味劑比例1∶7，發酵劑用量0.8 g，明膠0.4 g。該工藝生產的沙棘酵素酸奶不僅具有濃郁的沙棘風味，酸甜可口，而且其DPPH 自由基清除率的質量濃度為20.4 mg/mL，較市售普通酸奶抗氧化能力更強，為沙棘酵素系列產品的開發提供一定的理論依據。