葛根凝固型酸奶發酵工藝研究

李亞軍, 朱建榮, 黃云華, 陳曉容, 翁慶北, 周國君

(1.貴州師范大學 生命科學學院,貴州 貴陽 550001;2.貴陽三聯乳業有限公司,貴州 貴陽 550018)

葛根凝固型酸奶發酵工藝研究

李亞軍1, 朱建榮2, 黃云華1, 陳曉容2, 翁慶北1, 周國君2

(1.貴州師范大學 生命科學學院,貴州 貴陽 550001;2.貴陽三聯乳業有限公司,貴州 貴陽 550018)

以牛奶、葛根為主要原料,利用正交設計法對葛根酸奶的發酵工藝進行了初步研究。結果表明,保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合發酵劑(質量比為1∶1)接種量為體積分數3%時,采用葛根汁與牛奶體積比為3∶7,加入質量分數6%的蔗糖,42℃發酵5 h,可制得品質風味優良的葛根酸奶。產品中葛根黃酮質量濃度為0.11 mg/m L。

葛根;酸奶;黃酮

葛根為豆科植物野葛Puerarialobata(Wild.)Ohw i的干燥根[1],為常用中藥,有“亞洲人參”的美稱。我國葛根資源極為豐富,除新疆、西藏、青海外,各省均有分布[2]。葛根中含鐵、鈣、鋅、銅、磷、鉀等十多種人體必需的礦物質和微量元素,還含有多種氨基酸和維生素。葛根味甘性涼,對頭痛發熱、口舌生瘡、咽喉疼痛、脾虛瀉痢、祛風發散、醉酒等均有較好的食療效果。

現代藥理研究表明,葛根中含有大量的異黃酮類藥用和保健成分,如葛根素、葛根素木糖甙、金雀異黃素、和大豆甙等,具有降血脂、降血糖、降血醇、抗衰老、抗癌、抗疲勞、解酒、增強機體免疫力等多種生理功能,尤以維護心腦血管健康的作用最為顯著[3-6]。因而葛根廣泛應用于功能食品和生物醫藥,利用葛根及其葛根黃素、葛根黃甙等類黃酮物質提取物,加工出一系列功能性食品,以滿足特殊人群的需要。

酸奶是牛乳經微生物發酵而制成的具有特殊風味的一種乳制品,是一種集營養與保健為一體的乳制品,具有促進消化,預防疾病,維護健康的功效。作者以葛根和鮮牛乳為主要原料,經乳酸菌發酵,確定適宜的發酵工藝條件制備葛根酸奶。該產品兼有葛根和酸奶的雙重營養保健作用,其研制將為消費者提供功能性乳制品的更多選擇空間,具有良好的開發前景。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料

葛根:市售優質干葛根;鮮牛奶:貴陽三聯乳業有限公司奶牛場提供,符合 GB 19301-2010《生乳》要求,理化指標和微生物指標合格,無抗生素;菌種:保加利亞乳酸菌和嗜熱乳酸鏈球菌(1∶1)混合直投菌種:購于丹尼斯克(中國)有限公司;葛根素標準品:購于中國藥品生物制品檢定所;維生素C、黃原膠、耐酸羧甲基纖維素鈉、明膠、卡拉膠等為食用級,其余試劑為分析純。

1.2 主要儀器設備

高速組織搗碎機DS-1:上海標本模型廠產品;SHP6-60高壓均質機,上海科學技術大學機電廠產品;TDL-60臺式離心機:上海安亭科學儀器廠產品;HH-S4型電熱恒溫水浴鍋:北京科偉永興儀器有限公司制造;SW-CJ-IB超凈工作臺:蘇州安泰空氣技術有限公司制造;HZG-F160恒溫培養箱:太倉市實驗設備廠產品;UV-754分光光度計:上海精密科學儀器有限公司分析儀器總廠產品,電子天平:瑞士M ETTLER公司產品。

1.3 加工工藝

1.3.1 工藝流程 葛根酸奶生產工藝流程見圖1。

圖1 葛根酸奶生產工藝流程Fig.1 The process of kudzu root yogurt

1.3.2 操作要點

1)葛根漿的制備 干葛根加入6倍體積的水以及質量分數0.05%～0.2%維生素C護色,30°C浸泡軟化1 h,搗碎,過20目尼龍篩網以去掉梗絡,濾液于95℃下保溫20～30 min,直至乳白色的漿液變為均勻透明的稀糊體即制得葛根漿。

2)工作發酵劑的制備 將新鮮脫脂牛乳裝入滅菌后的三角瓶中,1 kg/cm2蒸汽滅菌20 min后,冷卻,按產品說明,以0.045 g/kg的接種量接入直投菌種,混勻,42℃恒溫培養至發酵終點,使乳酸菌保持較強的發酵活力,得到工作發酵劑。

3)葛根酸奶的制備 將葛根漿與鮮牛乳、蔗糖等混合、調配,混合液預熱至55～60 ℃,在10～15 M Pa壓力下均質。混合液加熱至90～95℃,維持5～10 min后,無菌分裝到酸奶瓶中,封口。待冷卻到45℃時,無菌操作接入工作發酵劑,封口,恒溫培養42℃發酵4～6 h,待酸度達到標準后終止培養。發酵完畢的凝乳置4℃冰箱保藏12～24 h,得成品。

1.4 檢測方法

1.4.1 理化指標、微生物分析方法 蛋白質分析方法按照 GB 5009.5-2010執行,脂肪按照 GB 5413.3-2010執行,酸度的測定按照 GB 5413.34-2010,非脂乳固體按照 GB 5413.39-2010執行,乳酸菌數按照 GB4789.35-2010執行,大腸菌群按照 GB 4789.3-2010執行;致病菌按照 GB4789.4-2010,GB4789.10-2010,GB4789.30-2010,GB4789.40-2010測定。

1.4.2 葛根黃酮的測定 參照文獻[11]測定。用等體積的正丁醇萃取樣品3次,合并萃取液,濃縮至干,萃取物用體積分數95%乙醇溶解、定容,在250 nm波長下測定吸光度。根據葛根素標準樣品制備得到的標準曲線,計算葛根黃酮含量。

1.4.3 產品感官評定 根據葛根酸奶的乳清析出情況、組織狀態、口感、風味等進行綜合評分,請10位有經驗的老師和技術人員,分別打分,取其平均分為總感官評分(百分制),結果見表1。

表1 葛根酸奶感官評分標準Tab.1 Standard of sensory evaluation for kudzu root yogurt

2 結果與分析

2.1 葛根漿護色劑的選用

葛根中含有多酚氧化酶,為了抑制其酶促褐變,保持葛根漿潔白的色澤,在制備葛根漿時進行了護色處理。維生素C是一種還原劑,可抑制酶促褐變,且還可提高酸奶的營養價值。將干葛根分別加入質量分數0.05%、0.1%和0.2%維生素 C溶液浸泡,搗碎后制備葛根漿。以質量分數0.05%維生素C為護色劑制備的葛根漿色澤潔白,但葛根酸奶成品顏色微黃,推測維生素C濃度偏低時,葛根中的多酚氧化酶不能完全抑制,特別是當時間增加后,不到達到良好的護色效果。增加維生素C的質量分數為0.1%～0.2%可改變這種狀況。因而確定選用質量分數0.1%維生素C作護色處理制備葛根漿。

2.2 接種量的確定

將工作發酵劑分別以體積分數2%、3%、4%的接種量接入鮮牛乳,42℃發酵至終點,綜合感官指標,采用體積分數3%的接種量,其組織狀態最好,乳清析出少,風味和口感優于其它組。

2.3 葛根酸奶制備工藝篩選

根據單因素的實驗結果,選用葛根與鮮牛乳的配比、蔗糖和發酵時間作為影響產品質量的主要因素,因素水平如表2所示。利用L9(33)正交實驗設計,對各因素水平進行篩選,確定葛根酸奶最佳工藝條件。發酵結束后,對各處理的凝固情況、組織狀態、酸甜度、口感等感官綜合評分,結果見表3。

表2 正交因素水平表Tab.2 Factors and levels of orthogonal design

對各因素的極差進行分析,根據極差分析排出各因素的主次順序為A>B>C,即在實驗設計的范圍內,葛根漿與牛奶的配比對產品質量影響較大,其次為蔗糖含量,最后為發酵時間。方差分析表明(表4),因素A、B對產品品質作用顯著,而因素C作用不顯著,與極差分析結果一致。因此,在生產過程中主要控制原料的配比,即因素A葛根漿與牛奶的配比和因素B蔗糖質量分數。

表3 L9(33)正交實驗設計及結果Tab.3 Result of orthogonal experimental design L9(33)

表4 正交設計實驗的因素方差分析Tab.4 Analysis of variance of orthogonal experimental design

圖2 因素與指標的關系Fig.2 Factors and their value

將各因素水平的關系用圖直觀表示,以各因素水平作為橫坐標,相同水平的感官評分平均值為縱坐標,結果如圖2所示。從結果可知,最佳工藝條件為A2B1C2。A因素葛根汁與牛奶的配比,隨葛根漿的比例增加品質略有上升,葛根漿與牛奶的配比以體積比3∶7的比例添加最好,但葛根漿含量過大影響了產品的凝固性、口感和組織狀態,當二者配比為 4∶6時,品質顯著下降(t檢驗,P<0.05)。B因素蔗糖在質量分數6%時最好,隨著添加量的增多品質顯著下降(t檢驗,P<0.01),但7%和8%差別不顯著;C因素發酵時間4～6 h對品質的影響均不顯著(t檢驗,P>0.05),5 h為最佳。

2.4 穩定劑的選擇

酸奶發酵后p H值低于酪蛋白等電點,添加穩定劑可使酪蛋白膠粒與穩定劑結合成復合體,從而降低凝聚沉淀的比例,改善酸奶組織結構。選用生產中常用的幾種穩定劑添加到原料中,發酵、存放一定時間后,觀察產品的分層沉淀,確定最佳的穩定劑。分別以質量分數0.25%黃原膠、0.2%耐酸CMC、0.15%明膠和0.2%卡拉膠為穩定劑,從使用效果來看(見表5),選用0.2%卡拉膠能保持產品有較好的乳化和穩定效果。2.5 葛根酸奶中總黃酮質量濃度

表5 不同穩定劑的篩選Tab.5 Screen ing of stabilizer in yoghurt

按最佳工藝發酵后制備的葛根酸奶,測定總黃酮質量濃度為0.11 mg/m L,以200 m L/瓶計算,即每瓶中含葛根黃酮為22 mg。至今對黃酮的攝取量尚未有統一的國際標準,國外荷蘭、丹麥、美國膳食黃酮物質攝入量與流行病學調查表明,攝入量約為每人每天20～23 mg[7]。

3 產品質量指標

3.1 感官指標

色澤:乳白色微黃、均勻一致,有光澤。

滋味、氣味:酸甜適口,口感細膩,柔和,具有濃郁的乳酸菌發酵酸奶風味,并兼有葛根的清香,無任何異味。

組織狀態:組織細膩,質地均勻,粘稠適中,無氣泡和分層及沉淀現象。

3.2 理化指標

葛根酸奶產品的理化指標符合相關的要求。

3.3 微生物指標

乳酸菌數≥106個/m L,大腸桿菌≤90個/100 m L,致病菌未檢出。其它指標符合 GB 19302-2010的要求。

4 結 語

葛根在我國資源極為豐富,并具有較高的營養價值,可應用于功能食品的開發。在牛乳中添加適量的葛根漿可以制作出感官、營養、保健性能均佳的發酵乳制品。葛根酸奶兼有葛根和酸奶兩者的保健功能,是一種集營養與保健一體的新型乳制品,具有較高的推廣價值。

（References）：

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典I部[M].北京:中國醫藥科技出版社,2010.

[2]顧志平,陳碧珠,馮瑞芝,等.中藥葛根及其同屬植物的資源利用評價[J].藥學學報,1996,31(5):387-393.

GU Zhi-ping,CHEN Bi-zhu,FENG Rui-zhi,et al.The source utilization and evaluation of medical kudzu and roots from the genus plantsPuerariaDc.in China[J].Acta Pharmaceutica Sinica,1996,31(5):387-393.(in Chinese)

[3]張會香,楊世軍,張靜.枳椇子總黃酮提取工藝及其解酒作用[J].食品與生物技術學報,2006,25(3):84-87.

ZHANG Hui-xiang,YANG Shi-jun,ZHANGJing.Extraction and determination of total flavon from the seeds ofhovenia dulcisthunb[J].Journal of Food Science and Biotechnology,2006,25(3):84-87.(in Chinese)

[4]鐘星明,江麗霞,肖海,等.葛根素抗衰老作用的研究[J].時珍國醫國藥,2006,17(12):2430-2431.

ZHONG Xing-ming,JIANGLi-xia,XIAO Hai,et al.Experimental study on the anti-aging action of puerarin[J].Lishizhen Medicine and Materia Medica Research,2006,17(12):2430-2431.(in Chinese)

[5]劉曉宇,張俊杰,王蕊霞.葛根總黃酮的提取及抗氧化活性評價研究,食品科學,2007,28(10):232-237.

LIU Xiao-yu,ZHANG Jun-jie,WANG Rui-xia.Study on Extracting Process of Pueraria Flavone and Evaluation of Antioxidant Activity[J].Food Science,2007,28(10):232-237.(in Chinese)

[6]尤新.食品抗氧化劑與人體健康[J].食品與生物技術學報,2006,25(2):1-7.

YOU Xin.Food anti-oxidants and their influence to human health[J].Journal of Food Science and Biotechnology,2006,25(2):1-7.(in Chinese)

Study on Processing Technology of Kudzu Root Yoghurt

LI Ya-jun1, ZHU Jian-rong2, HUANG Yun-hua1, CHEN Xiao-rong2,WENG Qing-bei1, ZHOU Guo-jun2

(1.School of Life and Sciences,Guizhou Normal University,Guiyang 550001,China;2.Guiyang Sanlian Dairy Inc.,Guiyang 550018,China)

With milk and kudzu root as main materials,the processing technology of kudzu root yogurt was studied by orthogonal experimental design.The results showed that excellent quality kudzu root yogurt could be produced under the conditions of 3%fermentation agent(1∶1 mixture ofL.bulgaricusandSt.therm ophilus),mixture of kudzu root juice and milk based on the proportion 3∶7,6%sucrose and 5 hours fermentation at 42 ℃.The flavonoid of the product was 0.11 mg/mL.

kudzu root,yogurt,flavonoid

TS 252.54

A

1673-1689(2011)04-0623-04

2010-03-24

貴州省科技創新人才團隊建設項目(黔科合人才團隊[2009]4007號);貴陽市重大農業科技攻關項目(筑科農合同字[2009]2-017號)。

李亞軍(1963-),女,遼寧撫順人,副教授,主要從事生物學研究。Email:liyajungy@163.com