黑枸杞發酵酸奶的工藝優化及抗氧化能力的探索

杜寶霞

棲霞市西城畜牧獸醫站，山東煙臺 265309

0 引言

牛奶具有較高營養價值，是人體攝入優質蛋白的來源之一，經常飲用有助于增強免疫力[1]。但牛乳攝入人體后要經過一系列胃腸道消化過程，若人體消化能力弱，易導致吸收困難或不全[2]。研究發現，人體更容易吸收發酵后的牛奶，發酵后的牛奶富含生物活性多肽，能降血糖、血壓及膽固醇，增強免疫力和抗氧化能力，改善腸道消化能力[3，4]。牛奶發酵過程中，發酵菌能將大分子蛋白質分解成小分子多肽，而這些多肽具有多種生物活性，更容易被機體吸收利用，從而起到某些特殊功效[5]。目前具有特殊營養功效的發酵乳已成為乳制品加工研發的熱點方向之一。黑枸杞富含花青素和黃酮等，具有較強的抗氧化作用，同時還富含蛋白質、多糖、維生素、礦物質等，其中β-胡蘿卜素含量高于普通枸杞，近年來逐漸進入人們視野[6，7]。酸奶發酵過程添加黑枸杞后，能較大程度保留黑枸杞的營養成分，且其中的醇類和酯類等揮發性物質含量豐富，具有更好風味[8]。有研究者直接從黑枸杞中提取花青素等添加到果凍、飲料和冰淇淋等食品中[9]。黑枸杞在發酵酸奶應用研究中，王娟等[10]探究藜麥黑枸杞酸奶的組織均勻程度、口感是否細膩等。本試驗通過單因素和正交試驗，對黑枸杞發酵酸奶進行工藝優化，初步探索優化后的酸奶抗氧化能力。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

黑枸杞，寧夏杞里香枸杞有限責任公司；白砂糖，南京甘汁園股份有限公司；純牛奶，內蒙古伊利實業集團股份有限公司；發酵菌種（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌），昆山佰生優生物科技有限公司。

1.2 主要儀器和設備

Multiskan SkyHigh全波長酶標儀，賽默飛世爾科技有限公司；Heraeus Fresco 21低溫高速離心機，賽默飛世爾科技有限公司；UV2310II 分光光度計，上海天美科學儀器有限公司；SW-CJ-2FD超凈工作臺，上海博訊實業有限公司；CP214分析天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 黑枸杞發酵酸奶的制作工藝流程

本研究中黑枸杞發酵酸奶的制作工藝流程見圖1。

圖1 枸杞發酵酸奶的制作工藝流程

1.3.2 發酵過程要點

（1）選料。選擇較飽滿、無空癟、無霉變的黑枸杞。

（2）玻璃容器滅菌。將玻璃瓶清洗干凈后，沸水煮20 min滅菌，烘箱烘干，待溫度冷卻后備用。

（3）混合。黑枸杞置于破壁機中破壁后，加入純牛奶和白砂糖，取干凈濾布濾去大顆粒物質，轉移至玻璃瓶中進行巴氏殺菌（75 ℃、30 min）后冷卻備用。

（4）發酵。加入發酵劑后均勻攪拌，放入42 ℃恒溫培養箱中發酵至凝乳狀態良好后放入4 ℃冰箱中冷卻后熟，改善其風味。

1.4 發酵條件優化

1.4.1 黑枸杞發酵酸奶發酵工藝的單因素優化試驗

以200 g牛奶為試驗基準條件，4%黑枸杞汁、8%白砂糖、發酵劑2.5%的添加量、發酵時間5 h為固定基本試驗條件，對不同物質添加量和發酵時間優化。研究黑枸杞汁添加量2%、4%、6%、8%，白砂糖添加量4%、6%、8%、10%，發酵劑添加量2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，發酵時間4 h、5 h、6 h、7 h對酸奶影響。以感官評價指標探索黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、發酵劑添加量和發酵時間對發酵酸奶的影響。

1.4.2 正交設計試驗

根據單因素試驗結果，對黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、發酵劑添加量和發酵時間4 個因素進行4因素3水平的正交試驗（表1）。

表1 黑枸杞酸奶L9（34）正交試驗因素水平

1.5 分析方法

1.5.1 感官評價

由12位專業人員組成質量評定小組，對發酵后的酸奶進行產品質量的感官評價。按照表2的標準打分評價。

表2 黑枸杞發酵酸奶的感官評價表

1.5.2 樣本制備

將發酵酸奶樣品脫脂，留上清液，加入25 mL甲醇，-20 ℃冷凍1 h后離心10 min（8 000 r/min，4 ℃），取上清液，測抗氧化活性。

1.5.3 抗氧化能力的檢測

按照正交試驗獲得最佳發酵條件，制備黑枸杞發酵酸奶、未添加黑枸杞的發酵酸奶。按照謝秀明等[11]的方法，分別測量普通發酵酸奶、黑枸杞發酵酸奶的2,2'-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）自由基清除能力和DPPH自由基清除能力的IC50。

2 結果與分析

2.1 黑枸杞汁添加量對發酵酸奶的影響

以200 g牛奶為基準的試驗中，保持白砂糖添加量8%、發酵劑添加量2.5%、發酵時間5 h，探究不同黑枸杞汁添加量對酸奶品質的影響。黑枸杞汁添加量6%時，感官評分最高。黑枸杞添加量變化會影響色澤和風味評分，過高或過低均導致評分下降，過高會導致酸奶色澤過重，影響感官，而過低又缺少黑枸杞特殊風味，喪失產品特點和優勢。因此黑枸杞汁最佳添加量6%（表3）。

表3 不同黑枸杞汁添加量對酸奶品質的影響

2.2 白砂糖添加量對黑枸杞發酵酸奶的影響

保持黑枸杞汁添加量4%、發酵劑添加量2.5%、發酵時間5 h，探究不同白砂糖添加量對酸奶品質的影響。白砂糖添加量6%時，感官評分最高。添加量增多后評分下降，主要影響口味。糖度過低時，酸奶口味偏酸，產品接受程度下降；糖度過高時，影響菌株發酵，達不到酸奶應有酸度，喪失特有風味，且酸度不夠時，還影響組織狀態。因此白砂糖最佳添加量6%（表4）。

表4 不同白砂糖添加量對發酵酸奶品質的影響

2.3 發酵劑添加量對發酵酸奶的影響

保持黑枸杞汁添加量4%、白砂糖添加量8%、發酵時間5 h，探究不同發酵劑添加量對酸奶品質的影響。發酵劑添加量3%時評分最高。發酵劑添加量過高、過低都導致評分下降。這可能因為發酵劑添加量過低會導致酸奶發酵不完全、組織狀態下降，影響風味物質形成，影響口感。發酵劑添加量過高會使發酵過度，發生乳清析出等，不利于保證酸奶品質。因此發酵劑最佳添加量3%（表5）。

表5 不同發酵劑添加量對酸奶品質的影響

2.4 發酵時間對發酵酸奶的影響

保持黑枸杞汁添加量4%、白砂糖添加量8%、發酵劑添加量2.5%，探究不同發酵時間對酸奶品質的影響。發酵時間6 h時酸奶的評分最高、品質最佳。發酵時間過短時，酸奶的蛋白膠體結構尚未完全形成，凝固狀態不佳，酸度不足，影響口味和組織狀態評分。發酵時間過長時，由于酸度積累，會破壞酸奶凝膠狀態，導致品質下降，還導致某些風味物質流失。因此最佳發酵時間6 h（表6）。

表6 不同發酵時間對酸奶品質的影響

2.5 黑枸杞發酵酸奶的正交試驗

單因素試驗優化后，在黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、發酵劑添加量和發酵時間的最佳條件下進行4因素3水平的正交試驗，采用L9（34）正交表進行試驗優化，結果如表7所示。最佳配方組合是A2B2C2D2，即黑枸杞汁添加量6%、白砂糖添加量6%、發酵劑添加量3%、發酵時間6 h時，品質最佳。通過極差結果發現，影響黑枸杞發酵酸奶感官評分的主次因素是發酵時間＞黑枸杞汁添加量＞發酵劑添加量＞白砂糖添加量，發酵時間和黑枸杞汁的影響較重。

表7 黑枸杞發酵酸奶正交試驗結果

2.6 黑枸杞發酵酸奶和普通發酵酸奶抗氧化能力的對比

對酸奶中ABTS和DPPH清除能力檢測發現，普通對照組發酵酸奶具有自由基清除能力，這可能因為含有活性小分子多肽和氨基酸等。但添加黑枸杞的發酵酸奶對ABTS和DPPH清除能力的IC50更低，說明抗氧化能力更強，證實添加黑枸杞能提高酸奶的自由基清除能力（表8）。

表8 抗氧化能力的對比

3 結論

單因素試驗和正交試驗優化后發現，黑枸杞發酵酸奶的最佳制備工藝條件為黑枸杞汁添加量6%、白砂糖添加量6%、發酵劑添加量3%、發酵時間6 h。產品有較好的風味特性，顏色為均勻一致的紫色，酸甜口感適中，有較好的組織狀態。同時對抗氧化活性探究發現，添加黑枸杞的發酵酸奶具有更高的抗氧化能力，這可能因為其中的黃酮、花色苷、多糖和酚酸等起作用。總之，本次研究優化后的發酵工藝下得到黑枸杞酸奶品質較好，口感細膩，可為黑枸杞發酵酸奶加工生產提供參考。