三葉超微粉酸奶制備工藝及品質特性

董 琪,張 晶,程龍楠,李 娜,3,劉 露,2,吳文睿,2*

(1.亳州學院 生物與食品工程系,安徽 亳州 236800;2.養生型配制酒亳州市重點實驗室,安徽 亳州 236800;3.藥食同源功能食品亳州市重點實驗室,安徽 亳州 236800)

桑葉是一種藥食兩用的原料(衛法監發[2002]51號文中既是食品又是藥品的物品名單已列入)[1],在國家藥典中也明確規定其藥食兩用特性,被國際食品衛生組織列入“人類21世紀十大保健食品之一”[2]。桑葉現在已被開發多種功能食品,如桑葉茶、桑葉飲料及桑葉提取物[3-4]、桑葉焙烤食品[5]、桑葉糧食制品[6]、桑葉釀造酒及釀造醋[7-8]等,此外桑葉中還富含氨基酸、碳水化合物、礦物質等[9],桑葉中含有的DNJ礦物質能夠起到潤腸通便、開脾健脾的作用。

杜仲具有補中益氣、強筋、治腰膝酸痛與小便余瀝的作用[10]。2020年版《中國藥典》中,杜仲皮和杜仲葉均入藥,具有補肝腎、強筋骨之效,用于治療肝氣不足、腰脊酸痛、筋骨無力、頭暈目眩等[11]。杜仲葉比較容易獲得,且其營養成分和藥用成分與杜仲皮相近,可以用杜仲葉代替杜仲皮[12]。杜仲葉中黃酮類化合物種類豐富,含量也較高,具有很高的研究價值[13]。有研究顯示生物類黃酮在抗氧化,抑制脂質過氧化反應,預防心血管疾病,防癌、抗癌方面效果明顯[14-16]。杜仲葉在2002年就被列入保健食品物品名單,于2019年作為藥食兩用物質進行試點生產經營[17]。杜仲葉具有抗氧化、降壓、預防骨質疏松[18]、增強免疫力、抗腫瘤和降低血糖等功效[19-22]。杜仲葉無毒副作用,是開發健康食品的優質原料,可用來開發功能性食品[23]。目前開發的杜仲葉食品主要有杜仲葉茶[24]、復合飲料[25]、杜仲茶酸奶[26]、杜仲鮮葉乳酸飲料[27]、杜仲葉超微粉饅頭[28]等。

荷葉,藥食同源植物,味苦、性平,歸肝、脾、胃經,有清暑化濕、升發清陽、涼血止血的功效[11],具有降脂減肥的功效,在中醫古籍中早有記載[29]。荷葉中含有豐富的生物活性成分,包括生物堿類、黃酮類[30]、萜類、木質素、有機酸、揮發油等成分[29],具有調節血脂[31]、減肥[32]、抑制脂肪肝的功效[33]。荷葉開發功能食品多集中在減肥降脂產品[34],包括荷葉茶、荷葉復合飲料、荷葉粥、荷葉酒、荷葉酸奶等[35-37]。

酸奶富含多種營養成分,具有保健作用,因其營養價值高,口感酸甜,備受消費者的青睞。目前對酸奶的研究主要有植物基酸奶的制備及其營養特性研究、酸奶中益生菌的保健功效研究、功能成分在酸奶中的應用、酸奶功能特性研究等[38]。超微粉碎技術作為比較先進的食品加工技術,能最大限度地保持加工產品的色澤、營養及生物活性成分[39]。超微粉具有很多優良特性,如溶解性、分散性與化學活性等[40],改善產品口感[41]有利于人體對食品營養的吸收。將桑葉、杜仲葉和荷葉進行超微粉碎,以全粉的形式加入到酸奶的制作中,最大限度地保持了原有的營養成分、藥理成分和原料的天然本色,強化其營養保健功效,并賦予酸奶天然色澤和特有的風味。目前已經有桑葉、杜仲葉、荷葉超微粉制作的饅頭、飲料等[42]。以超微粉的形式加入牛奶中發酵成的酸奶還有猴頭菇超微粉酸奶、滁菊超微粉酸奶、超微綠茶粉木糖醇酸奶等[43],既能保持酸奶和原料的營養成分及其保健作用,同時又具有了原料的色澤和風味。

酸奶是鈣的良好來源,具有降血脂、助消化等多種功能,桑葉、杜仲葉和荷葉又各具有預防骨質疏松、抗氧化、潤腸通便、減肥降脂等功效,因此將三者與酸奶結合制成的三葉超微粉酸奶具有極高的市場前景。本課題以桑葉、杜仲葉、荷葉、乳粉為原料,對三葉進行超微粉碎加入到乳粉中進行發酵制備酸奶。通過單因素實驗和正交試驗設計,以感官評價、質構分析、酸度為指標,優化三葉超微粉酸奶的最佳工藝參數,并對產品總黃酮含量、抗氧化性能、黏度、稠度、乳酸菌數進行測定,評價產品品質,為新型風味酸奶和桑葉、杜仲葉及荷葉的產品開發提供一定的參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干荷葉、干桑葉、干杜仲葉(均購于亳州康美大市場);脫脂奶粉(伊利脫脂高鈣奶粉);蔗糖:云山半零卡糖(云山半有限公司);發酵菌種:川秀乳酸菌酸奶發酵粉(北京川秀科技有限公司);蘆丁標準品(≥98%,合肥博美科技生物有限公司);ABTS(2,2-聯氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)(分析純,飛凈生物有限公司);Tris-Hcl(三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽)(分析純,安永博科技有限公司);氫氧化鈉、過二硫酸鉀、乙醇、無水氯化鋁、醋酸鈉(分析純,國藥集團化學試劑有限公司);酚酞(分析純,天津市致遠化學試劑有限公司);鄰苯三酚(分析純,合肥巴斯夫生物有限公司);抗壞血酸(分析純,天津市光復科技有限公司)。

儀器設備:XDW-15B型中藥低溫超微粉碎機(濟南達微機械有限公司);Universal TA型質構儀(上海騰拔儀器科技有限公司);LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器(蘇州市三昊儀器設備有限公司);HH-3A型恒溫水浴鍋(常州國宇儀器制造有限公司);SPX-150BX型培養箱(天津市泰斯特儀器有限公司);DHG-907013型電熱恒溫鼓風干燥箱(上?，槴]實驗設備有限公司);JA2003型電子分析天平(上海衡平儀器儀表有限公司);UV-6100型紫外可見光分光光度計(上海元析儀器有限公司)。

1.2 實驗方法

(1)酸奶制備工藝流程。

(2)單因素實驗。在固定蔗糖的添加量為8%,菌種接種劑量為0.3%,杜仲葉粉為0.02%,桑葉粉為0.02%的條件下,以感官評價和質構分析為評價指標,考察荷葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時對酸奶品質的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉添加量,在固定蔗糖的添加量為8%,接種劑量為0.3%,桑葉粉加入量0.02%的條件下,以感官評價和質構分析為評價指標,考察杜仲葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時對酸奶品質的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉、杜仲葉粉添加量,在固定蔗糖的添加量為8%,菌種接種劑量為0.3%條件下,以感官評價和質構分析為評價指標,考察桑葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時對酸奶品質的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉、杜仲葉粉與桑葉粉添加量,固定蔗糖的添加量為8%,以感官評價和質構分析為評價指標,考察接種量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時對酸奶品質的影響。

(3)正交試驗設計。結合單因素實驗結果選取荷葉粉添加量、杜仲葉粉添加量、桑葉添加量、菌種添加量進行四因素三水平正交試驗設計。以感官評分(80%)為主,結合質構分析(10%)和酸度(10%)這3個方面來優化“三葉”酸奶的制備工藝,并與市售酸奶作對比。正交試驗因素和水平設計如表1所示。

表1 正交試驗各因素水平表[L9(34)]

(4)感官評價。由培訓的專業品評人員10人對酸奶進行測評,并對產品質量做出感官評估。滿分為100分,其中,外觀(15分)、風味(30分)、質地(25分)、口感(30分),去除最高和最低分取其平均值。酸奶感官評價標準如表2所示。

表2 酸奶感官評分標準

(5)質構分析。對酸奶的品質進行分析時,以感官評價為主,質構儀能夠對樣品特性進行數據化的表達[44],因此結合質構特性對酸奶進行綜合評價更能反映酸奶的品質特性。用質構儀對三葉超微粉酸奶的堅實度、稠度、黏度等展開具體的質構分析。選用反擠壓裝置(P/BE)探頭,觸發點負載為10 g,探頭進入距離為30 mm,測前、測中、測后速度均為1 mm/s。

當酸奶單次下壓,探針繼續下壓時會穿透試樣表面進入酸奶內部,這時會有一個顯著的大峰,峰代表了凝固酸奶的凝膠強度;出現此峰值時的位移代表表皮脆性,可表征凝固型酸奶表皮易破裂程度;曲線正面積代表樣品的稠度,數值越大,樣品就越稠;負面積是探頭返回時,凝固型酸奶在其破碎后對探頭返回運動的抵抗作用,可以表征酸奶內部緊致度;數值越大,樣品的阻力越大,黏度也是樣品黏稠度的一個標準。

(6)酸奶總黃酮含量測定。蘆丁標準曲線的制作:參考杜慶鑫[45]方法稍作修改。稱取10.0 mg蘆丁標準品,并配置成100 μg/mL的蘆丁標準溶液。吸取溶液1.0 mL,移入10 mL刻度比色管中,分別添加pH值為3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液3 mL,10%AlCl3溶液3 mL,用60%的乙醇溶液定容至10 mL,快速搖勻,室溫放置30 min。在396 nm處測得吸光值,制作標準曲線,得回歸線方程為y=0.010 5x-0.006 2,R2=0.999 3,表明線性關系良好。

酸奶中總黃酮含量測定:取酸奶溶液1 mL,加60%乙醇10 mL,超聲1 h,60 ℃,9 000 r/min離心15 min,獲得上清液。方法同蘆丁標準品測定,根據標準曲線回歸線方程,代入得出酸奶的總黃酮含量。

(7)酸奶抗氧化活性測定。樣品處理:將三葉酸奶于離心機中以3 500 r/min離心20 min后取上清液備用。

ABTS自由基的清除測定方法。按已有方法[46]稍作修改,將5 mmol/L過二硫酸鉀和14 mmol/L ABTS溶液各取2 mL混合,避光保存過夜形成ABTS+·母液,用無水乙醇將母液進行稀釋,使稀釋液的吸光度在734 nm下維持在0.700±0.020。取0.5 mL上清液,加入4.0 mL ABTS+·溶液,混勻,避光放置20 min,在734 nm下測得的吸光度為Ax;取0.5 mL乙醇作為空白對照,混勻相同的方法測得的吸光度為A0;以維生素C作為陽性對照。按照式(1)計算ABTS自由基的清除率S。

DPPH自由基清除率測定方法。參考韓永佳[47]的方法稍作改動,使用無水乙醇配制0.2 mg/mL的DPPH·溶液,放置冰箱冷藏保存。取樣品上清液1 mL,加入1.5 mL DPPH·溶液,用無水乙醇定容至10 mL,避光靜置30 min,在517 nm處的吸光度為Ax;將無水乙醇作為空白對照,混勻相同的方法,測得的吸光度為A0;將維生素C作為陽性對照,按照式(1)計算DPPH自由基的清除率S。

超氧陰離子清除率的測定方法。按照陳龍等[48]的方法略做改動,取0.05 mol/L的Tris-Hcl緩沖液(pH 8.2)4.5 mL,置于25 ℃水浴20 min,分別加入1 mL的上清樣品液和0.4 mL的0.025 mmol/L鄰苯三酚溶液,混勻后在水浴鍋中25 ℃下加熱5 min后,再加入1 mL的8 mmol/L鹽酸溶液,在299 nm處測得吸光度值Ax,空白對照為A0,將維生素C作為陽性對照,按照式(1)計算超氧陰離子的清除率S。

(1)

(8)酸度測定。參考國家標準GB5009.239-2016[49]。

(9)乳酸菌數測定。參考國家標準GB19302-2010[50]。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

(1)荷葉粉添加量對酸奶品質的影響。荷葉粉添加量對三葉酸奶稠度和感官品質的影響如圖1所示。由圖1可見,三葉超微粉酸奶的稠度隨著荷葉粉添加量的增加先升高后降低。原因可能是隨荷葉粉添加量的不斷增加,抑制了酸奶中乳酸菌的繁殖,從而降低了酸奶的稠度。當荷葉粉添加量為0.08%時,稠度最高,表明此時的凝固形式為最佳;根據酸奶的感官評分可以看出,隨著荷葉粉添加量的增加,感官評分是先增高后逐漸降低,主要原因是隨荷葉粉添加量的不斷增加,酸奶的色澤與口感不佳,乳清析出較多。當荷葉粉添加量為0.08%時,此時感官評分最高,因此結合酸奶的稠度與感官評分,得出三葉超微粉酸奶的最佳荷葉粉添加量為0.08%。

圖1 荷葉粉添加量對酸奶稠度和感官品質的影響

(2)杜仲葉粉添加量對酸奶品質的影響。杜仲葉粉添加量對三葉酸奶稠度和感官品質的影響如圖2所示。由圖2可見,當杜仲葉粉添加量為0.04%時,三葉酸奶的稠度最高,表明此時它的凝固最佳;根據酸奶的感官評分,隨著杜仲葉粉添加量的增加,感官評分逐漸降低,主要原因是隨著杜仲葉粉添加量的不斷增加,導致酸奶的色澤較深,口感不好,杜仲葉的風味太突出,同時乳清析出多。當杜仲葉粉加入量為0.04%時,此時感官評分最高,因此結合酸奶的稠度與感官評分,得出三葉酸奶的最佳杜仲葉粉添加量為0.04%。

圖2 杜仲葉粉添加量對酸奶稠度和感官品質的影響 圖3 桑葉粉添加量對酸奶稠度和感官品質的影響

(3)桑葉粉添加量對酸奶品質的影響。桑葉粉添加量對三葉酸奶稠度和感官評價的影響如圖3所示。由圖3可見,三葉酸奶的稠度隨著桑葉粉添加量的增加呈現先下降后增高的趨勢,當桑葉粉添加量為0.04%時,三葉酸奶的稠度最高。隨著桑葉粉添加劑量的增加,感官評分呈現下降趨勢,主要原因是隨著桑葉粉添加量的持續上升,酸奶的色澤灰暗,桑葉氣味過于濃郁,酸乳風味被掩蓋,且有一定的澀味,影響口感。當桑葉粉添加量為0.04%時,此時感官評分最高。因此結合酸奶的稠度與感官評分,得出三葉酸奶的最佳桑葉粉添加量為0.04%。

(4)菌種添加量對酸奶品質的影響。菌種添加量對三葉酸奶稠度和感官品質的影響如圖4所示,菌種添加量對三葉酸奶黏度和酸度的影響如圖5所示。由圖4、5可見,酸奶的稠度隨著菌種添加量的增加先增高后降低,在菌種添加量為0.4%的條件下,最大稠度為322.77 g/sec;隨著菌種量的不斷添加,感官評價逐步升高后降低,菌種添加量為0.4%的條件下感官評價最好;酸奶的酸度值隨著菌種的添加量不斷增加而持續上升,當菌種的添加量為0.4%時,酸奶的酸度達到了102°T,當接種量為0.5%時,酸度過高,口感過酸,且黏度和稠度值均在逐漸下降,因此綜合考慮,三葉酸奶的最佳菌種添加量為0.4%。

圖4 菌種添加量對酸奶稠度和感官品質的影響 圖5 菌種添加量對酸奶黏度和酸度的影響

2.2 正交試驗結果分析

三葉酸奶最佳工藝優化。正交試驗酸度和稠度評分結果如表3所示。由表3可知,影響三葉酸奶品質的4個因素程度從大至小依次為:荷葉粉添加量、桑葉粉添加量、杜仲葉粉添加量、菌種添加量,最佳的工藝條件為A1B2C2D2,即荷葉粉添加量0.06%、桑葉粉添加量0.04%、杜仲葉粉添加量0.04%、菌種添加量0.4%,與正交設計實驗2一致。根據此最佳配比,以感官評價、酸度、質構來對三葉酸奶進行綜合評分為94.8分時,酸奶的口感較好。在此最優條件下進行了驗證實驗,此時的感官評價為93分,酸度為102.4°T,稠度值為348.0 g/sec,綜合評分為94分,結果與最優組合一致。

表3 正交試驗酸度和稠度評分結果

表4 正交試驗結果

2.3 三葉酸奶品質分析結果

在優化最佳配比即荷葉粉添加量0.06%、桑葉粉添加量0.04%、杜仲葉粉添加量0.04%、菌種添加量0.4%條件下,制備的三葉酸奶品質參數如下:

(1)酸度。測得三葉酸奶的酸度為102°T,符合國家所規定發酵乳的酸度值≥70.0°T。

(2)乳酸菌數。測得三葉酸奶的乳酸菌數為2.8×106CFU/mL。符合國家所規定的乳酸菌數≥1.0×106CFU/mL。

(3)黏度與稠度。堅實度、稠度隨著酸奶的單因素添加量而發生改變。最佳工藝配比為質構黏度92.41 g/sec,稠度347.93 g/sec。

(4)總黃酮含量。測得三葉酸奶的總黃酮含量為15.7 μg/mL。

表5 三葉酸奶抗氧化活性

3 結論

荷葉具有消暑利濕,散瘀止痛的作用;桑葉有消炎、利尿、清散風熱等功效;杜仲葉具有鎮靜、鎮痛、提高人體免疫力的作用。桑葉、荷葉和杜仲葉三者又同時具有降脂降糖、促進胃腸道蠕動以清除體內代謝廢物的功效。本文以桑葉、杜仲葉、荷葉為原料,對其進行超微粉碎,將超微粉末加入復原乳中制備具有保健功能的三葉超微粉酸奶。