基于酶解技術的紅棗風味酸奶制備及功效評價

摘要：為開發紅棗風味酸奶，增加紅棗產品的附加值，本研究以紅棗為原料制備紅棗汁，采用復合酶（果膠酶與纖維素酶質量比為1：1）處理紅棗汁并優化其酶解工藝，在此基礎上制備紅棗風味酸奶，以感官評價為指標，通過單因素試驗及響應面設計確定紅棗風味酸奶的最佳制備條件，并對產品的風味及抗氧化活性進行分析。結果表明，在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解4.5 h的條件下，酶解效果最佳。在紅棗汁添加量為20％、木糖醇添加量為9％、發酵菌接種量為0.30％、發酵溫度為43℃條件下，紅棗風味酸奶感官評價最佳。與空白酸奶相比，經過酶解處理的紅棗酸奶中揮發性風味物質的種類發生了明顯變化，抗氧化活性也顯著提升。該研究可為紅棗深加工及新型功能食品的開發提供理論參考。

關鍵詞：紅棗風味酸奶；酶解；制備工藝；風味物質；抗氧化活性

中圖分類號：S665.109 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024）12-0113-10

紅棗（Ziziphus jujuba Mill.）又名大棗，為鼠李科棗屬植物的成熟果實，在我國新疆、山東、山西、河北、甘肅等地廣泛種植。紅棗中含有多糖、維生素C、蛋白質、黃酮類、多酚類等多種營養成分，具有補血、抗氧化、抗腫瘤、增強免疫、抗疲勞等活性，在食品和醫藥領域中被廣泛應用。

酸奶是一種常見的發酵乳制品，含有豐富的益生菌及營養物質，具有調節腸道菌群、促進腸胃蠕動、促進食物消化吸收等功效。紅棗風味酸奶有效結合了普通酸奶的營養價值和紅棗的營養健康功效，具有獨特的風味和抗氧化功效，市場前景廣闊。

紅棗的細胞壁主要由果膠、纖維素、半纖維素等成分組成，復雜的纖維網狀結構限制了其活性成分的充分釋放。研究表明，酶解和益生菌發酵可以提高細胞壁的通透性，進而促進營養物質及活性成分的釋放，已被廣泛應用在食品工業中。本研究采用果膠酶、纖維素酶復合酶解處理紅棗漿，并通過響應面分析優化紅棗風味酸奶制備工藝，以空白酸奶為對照，探討酶解對紅棗風味酸奶風味、抗氧化活性等的影響，以期為紅棗深加工及新型功能食品的開發提供理論參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

紅棗：產地樂陵，購于濟南華聯超市：伊利脫脂乳奶粉，購于濟南華聯超市；發酵菌粉：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌粉，加拿大拉曼公司產品；果膠酶、纖維素酶：河南萬邦實業有限公司產品；木糖醇：青島明月海藻集團有限公司產品。均為食品級。

1.2試驗設備

九陽破壁機Y912C（九陽股份有限公司），發酵乳機YM100（德國維勒拓），ME104E電子天平（梅特勒一托利多儀器（上海）有限公司），數顯恒溫水浴鍋HH-S6（江蘇金怡儀器科技有限公司），便攜式pH計PLB-4（上海儀電科學儀器股份有限公司），離心機TGL-16A（湖南平凡科技有限公司）。

1.3試驗方法

1.3.1紅棗風味酸奶制備工藝 工藝流程見圖1。

紅棗預處理：選擇品質優良的紅棗洗凈后去核，稱取一定質量的去核紅棗，加3倍去離子水煮30 min后放入破壁機中，加入等比例去離子水進行打漿。

酶解：棗漿冷卻至室溫后，調節pH值至4.0-4.8，加入復合酶（果膠酶和纖維素酶按質量比1：1配制），在適宜條件下進行酶解。

棗汁濃縮：煮制棗汁至可溶性固形物含量為20％。

調配：將適量濃縮好的紅棗汁和木糖醇加入純牛奶中。

均質：預熱至65-70℃，在20-25 MPa下進行均質處理。

殺菌、冷卻：置于95℃以上的水浴中加熱殺菌20 min，冷卻至40℃。

接種發酵：在無菌條件下將酸奶發酵菌接種到發酵瓶中，充分攪拌后放入酸奶發酵機中培養。

后熟：4℃冰箱中放置12 h進行冷藏后熟。

1.3.2缸棗汁最優酶解工藝確定 （1）單因素試驗：根據預試驗，選取酶添加量、酶解時間和酶解溫度三個影響紅棗汁品質的主要因素，進行單因素試驗。以色澤、形態、風味、口感為指標進行感官評價。其中，酶添加量選取0. 30％、0.35％、0.40％、0.45％、0.50％、0.55％六個水平：酶解時間選取3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 h六個水平；酶解溫度選取40、45、50、55、60、65℃六個水平。

（2）正交試驗：在單因素試驗的基礎上，選擇酶添加量、酶解時間和酶解溫度的各三個水平，選用L9（3）正交表，進行三因素三水平正交試驗。因素及水平見表1，感官評價標準見表2。

1.3.3紅棗風味酸奶最優制備工藝確定 （1）單因素試驗：根據預試驗，選取紅棗汁添加量、木糖醇添加量、發酵菌接種量及發酵溫度四個影響紅棗風味酸奶品質的主要因素，基于感官評價，進行單因素試驗。其中，紅棗汁添加量選取10％、15％、20％、25％、30％、35％六個水平；木糖醇添加量選取3％、5％、7％、9％、11％、13％六個水平：發酵菌接種量選取0.15％、0.20％、0.25％、0.30％、0.35％、0.40％六個水平：發酵溫度選取40、41、42、43、44、45℃六個水平。

（2）響應面試驗設計：在單因素試驗基礎上，以紅棗汁添加量、木糖醇添加量、發酵菌接種量及發酵溫度為變量，以酸奶感官評分為響應值，設計四因素三水平響應面試驗，因素水平設計方案如表3。

1.3.4紅棗風味酸奶品質評價 由10名接受過感官評價訓練的人員，從色澤、黏稠度、爽滑度、風味、乳清析出、酸度感等幾個方面對紅棗風味酸奶品質進行評價，評價標準見表4。

1.3.5紅棗風味酸奶風味物質分析 前處理：稱取適量樣品至20 mL頂空瓶中，加入飽和氯化鈉和內標（終濃度10 mg/L），80℃加熱30 min后將頂空微萃取進樣針扎入頂空瓶中，繼續加熱30min，250℃進樣口解析5 min，進行GC-MS分析。

氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS（30 m×0.25 mmx0.25 um）；柱溫為初溫50℃保持2min，以5℃/min升至180℃，保持5 min，再以10℃/min升至250℃，保持5min；進樣口溫度為250℃；傳輸線溫度為280℃；載氣流速為1.0mL/min；不分流。質譜條件：離子源溫度為230℃，四級桿溫度為150℃，El源，全掃40-600m/Z。

1.3.6紅棗風味酸奶抗氧化活性分析 樣品制備；取一定質量的空白及紅棗酸奶樣品，10 000r/min離心20 min，靜置10 min后取上清液備用，測定時按試劑盒要求進行稀釋。

采用南京建成生物工程研究所試劑盒（貨號：A015-1、A153-1-1、A052-1-1）測定紅棗酸奶的總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力及抑制超氧陰離子能力，以空白酸奶為對照，按試劑盒說明書進行具體操作并計算相應能力。

1.4數據統計與分析

采用正交設計助手進行正交試驗設計，采用Designer-Expen V8.0.6.0軟件進行響應面試驗設計，采用Microsoft Excel進行數據整理，采用SPSS17.0軟件進行顯著性分析，Plt;0.05表示差異顯著。試驗數據用平均值士標準誤表示。

2結果與分析

2.1紅棗汁最優酶解工藝篩選

2.1.1單因素試驗 （1）酶添加量對紅棗汁品質的影響：由圖2可以看出，隨著酶添加量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當酶添加量為0.40％時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產品的可溶性固形物含量可知，隨著酶添加量增加，可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢，也在酶添加量為0.40％時含量最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結果，確定最佳的酶添加量為0.40％。

（2）酶解時間對紅棗汁品質的影響：由圖3可以看出，隨著酶解時間的延長，感官評分先逐漸增加后降低，當酶解時間為4.5-5.0 h時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產品的可溶性固形物含量可知，隨著酶解時間延長，呈先上升后下降又上升趨勢，酶解4.5 h的可溶性固形物含最最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結果，確定最佳酶解時間為4.5 h。

（3）酶解溫度對紅棗汁品質的影響：由圖4可以看出，隨著酶解溫度的升高，感官評分先增加后降低，當酶解溫度為55℃時，紅棗香氣濃郁，口感酸甜適中。同時測定產品的可溶性固形物含量可知，隨著酶解溫度的升高，呈先下降后上升又略下降的趨勢，也在酶解溫度為55℃時含量最高。綜合考慮可溶性固形物含量及紅棗汁感官評價結果，確定最佳的酶解溫度為55℃。

2.1.2正交試驗 如表5所示，極差RAgt;RCgt;RB，即酶添加量對發酵乳感官評價結果的影響最大，酶解時間次之，酶解溫度影響最小。由K值可知，最優發酵工藝為A2B3C3，即酶添加量為0.40％，酶解溫度為55℃，酶解時間為4.5 h。

2.1.3驗證試驗 在正交試驗的基礎上，進一步驗證所選紅棗汁酶解條件的穩定性，即在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解時間為4.5 h條件下，平行重復3次試驗，測得的感官評分為88分，說明優化試驗得到的酶解參數可靠。

2.2紅棗風味酸奶制備工藝優化

2.2.1單因素試驗 （1）紅棗汁添加量對紅棗風味酸奶品質的影響：由圖5可以看出，隨著紅棗汁添加量的增加，感官評分先明顯增加，當紅棗汁添加量為15％、20％時，酸奶感官評分最高，但紅棗汁添加量為20％時紅棗風味更加濃郁：繼續增加紅棗汁添加量，感官評分明顯降低。因此確定最佳的紅棗汁添加量為20％。

（2）木糖醇添加量對紅棗風味酸奶品質的影響：由圖6可以看出，隨著木糖醇添加量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當木糖醇添加量為9％時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的木糖醇添加量為9％。

（3）發酵菌接種量對紅棗風味酸奶品質的影響：由圖7可以看出，隨著發酵菌接種量的增加，感官評分先逐漸增加后降低，當發酵菌接種量為0.30％時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的發酵菌接種量為0.30％。

（4）發酵溫度對紅棗風味酸奶品質的影響：由圖8可以看出，隨著發酵溫度的升高，感官評分先逐漸增加后降低，當發酵溫度為43℃時，酸奶感官評分最高。因此確定最佳的發酵溫度為43℃。

2.2.2響應面試驗 為篩選紅棗風味酸奶最佳制備工藝，以感官評分為響應值Y，采用Box-Be-hnken響應面法對試驗條件進行優化，設計方案及結果見表6。以紅棗汁添加量x1、木糖醇添加量X2、發酵菌接種量X3、發酵溫度x4為變量，以Y為響應值建立方程：Y=85.87+0.36x1-0.26x2+2.22X3-0.55X4+0.28x1x2-0.75x1X3-0.04x1x4-0.90x2x3-0.46x2x4-0.35x3x4-5.30x2-5.90x2-3.03x2-4.80x2，R2=0.9837。

從表7可以得知：此模型的P值lt;0.000 1，達到極顯著水平，而失擬項P=0.286 6gt;0.05，說明此模型的擬合程度良好，試驗誤差很小。通過方差分析中F值的大小，可以得出各因素對紅棗風味酸奶品質的影響程度排序為X3gt;X4gt;X1gt;X2，即發酵菌接種量影響程度最大，其次為發酵溫度和紅棗汁添加量，木糖醇添加量對紅棗風味酸奶感官評分的影響程度最小。

2.2.3響應面交互分析 響應面曲面的陡峭程度反映了不同因素對紅棗風味酸奶感官評價的影響程度，響應面越陡，說明該因素對結果的影響越大，反之則影響越小。等高線呈橢圓形，說明兩個因素存在顯著交互作用，呈圓形則說明交互作用不顯著。由圖9可知，紅棗風味酸奶感官評價得分隨各因素水平的增大均呈現先上升后下降的趨勢，其中木糖醇添加量和發酵菌接種量交互作用的等高線呈橢圓形，說明二者交互作用顯著，與表7模型方差分析結果一致。

2.3響應面結果驗證試驗

通過響應面分析，得到紅棗風味酸奶的最優制備工藝：紅棗汁添加量為20.03％，木糖醇添加量為8.9％，發酵菌接種量為0.32％，發酵溫度為42.93℃，此時感官評分為86.31。考慮到實際操作的可行性，調整紅棗汁添加量為20％，木糖醇添加量為9％，發酵菌接種量為0.30％，發酵溫度為43℃。按此條件進行3次重復驗證試驗，測得的感官評分為86.43，與預測值相近，說明響應面優化試驗得到的紅棗風味酸奶制備工藝具有實際應用價值。

2.4紅棗風味酸奶風味物質的GC-MS分析

酸奶中揮發性風味物質主要包括酮類、醇類、酸類、醛類、酯類、芳香雜環類化合物，其種類及含量很大程度上影響酸奶的感官評價。由表8可知，從紅棗風味酸奶中檢測到57種揮發性風味物質，包括11種酮類、5種醇類、9種酸類、5種醛類、4種酯類、6種芳香雜環類及17種其他類化合物，其中醇類化合物的相對含量最高，為43.73％，可賦予酸奶清香和青鮮香氣。從空白酸奶中檢測到48種揮發性風味物質，包括酮類16種、醇類2種、酸類8種、醛類2種、酯類5種、芳香雜環類2種及其他類化合物13種，其中酸類和酮類物質的相對含量較高，分別為30.27％、30.10％，對酸奶風味形成具有重要作用。分析可知，紅棗風味酸奶中風味物質種類及含量有別于空白酸奶，這可能是由于在發酵過程中，酶解棗汁參與了相關風味物質的生成過程，也有可能是影響了益生菌的相關代謝途徑，進而對酸奶風味產生影響。

2.5紅棗風味酸奶抗氧化活性分析

由表9可知，與空白酸奶相比，紅棗風味酸奶的總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、抑制超氧陰離子能力均顯著提高，分別提高了143.05％、168.90％、36.98％，說明酶解紅棗汁的加入提高了酸奶的抗氧化活性，可能與紅棗中含有酚類、多糖、黃酮等物質以及酶解進一步促進了這三類物質的釋放有關。

3結論

作為藥食兩用食物，紅棗被廣泛應用在食品和醫藥領域，但其復雜的細胞壁結構限制了其活性成分的充分釋放。酶解和發酵均可改變細胞壁結構，進而促進營養及生物活性成分的釋放。本研究以紅棗為原料制備紅棗漿，采用正交試驗優化復合酶（果膠酶與纖維素酶質量比為1：1）酶解紅棗漿工藝，在此基礎上制備紅棗風味酸奶，以感官評分為指標，通過單因素及響應面試驗確定紅棗風味酸奶的最佳制備條件，并對產品的風味物質及抗氧化活性進行分析。結果表明：在酶添加量為0.40％、酶解溫度為55℃、酶解4.5 h的條件下，酶解效果最佳；在紅棗汁添加量為20％、木糖醇添加量為9％、發酵菌接種量為0.30％、發酵溫度為43℃條件下，紅棗風味酸奶感官評價最佳。與空白酸奶相比，經過酶解處理的紅棗風味酸奶中揮發性風味物質的種類發生了明顯變化，總抗氧化能力、DPPH自由基清除能力、抑制超氧陰離子能力等抗氧化活性顯著提升。

綜上可見，基于酶解技術開發紅棗風味酸奶，不僅豐富了酸奶的風味，還提高了酸奶的抗氧化活性。后期將對紅棗風味酸奶的功效成分做進一步分析，闡明紅棗風味酸奶的保健功效，以期為紅棗深加工及新型功能食品的開發提供理論參考。