香蕉抗性淀粉保健酸奶的研制

白永亮，陳慶發(fā)，杜 冰，黃守耀，魯旺旺，楊公明*

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642)

香蕉抗性淀粉保健酸奶的研制

白永亮，陳慶發(fā)，杜 冰，黃守耀，魯旺旺，楊公明*

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東 廣州 510642)

研究以香蕉抗性淀粉為功能因子的攪拌型保健酸奶的加工工藝。考察香蕉粉添加量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，以及貯藏過程中酸奶品質(zhì)的變化。結(jié)果表明：香蕉粉最佳添加量3%；香蕉香精最佳加入量0.05‰；優(yōu)化所得的酸奶發(fā)酵工藝參數(shù)組合為發(fā)酵溫度40℃、接種量4%、發(fā)酵時(shí)間4.0h；在4℃條件下可以貯藏7d。所研制的香蕉抗性淀粉保健酸奶，營養(yǎng)價(jià)值豐富、抗性淀粉保留率高，為開發(fā)優(yōu)良物性和高膳食纖維的保健型酸奶提供理論依據(jù)。

香蕉；抗性淀粉；酸奶；品質(zhì)

香蕉是熱帶和亞熱帶“四大果品”(荔枝、菠蘿、椰子、香蕉)之一，也是世界上最為廣泛栽培的熱帶水果。我國香蕉資源十分豐富，但是由于市場(chǎng)規(guī)模和加工方法有限，每年都有大量香蕉發(fā)生褐變腐爛，造成較大經(jīng)濟(jì)損失[1]。香蕉粉在國內(nèi)屬于新產(chǎn)品，能較好地保持香蕉原有的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸、維生素及礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分，味道香甜、食用方便、營養(yǎng)價(jià)值高，一直有“植物奶粉”的美稱[2]。香蕉粉主要成分中淀粉約占總質(zhì)量78%，其中天然抗性淀粉含量高達(dá)60%以上(以干質(zhì)量計(jì)，下同)，其次為水分和膳食纖維，分別占總量的10%和9%，其他成分約占3%左右，可作為一種功能性保健食品的原輔料。

抗性淀粉不能在小腸消化吸收，可進(jìn)入大腸被生理性細(xì)菌發(fā)酵，產(chǎn)生多種短鏈脂肪酸和氣體，降低大腸中pH值，減少結(jié)腸癌發(fā)病率，抑制致病菌生長、繁殖。抗性淀粉還能促進(jìn)腸道有益菌群生長，繁殖，是一種雙岐桿菌增殖因子，可增加糞便容量，對(duì)防便秘、盲腸炎和痔瘡有重要作用。據(jù)最新研究顯示，抗性淀粉還具有降血糖、降血脂、降膽固醇、改善糖尿病癥狀、減少人體熱量攝取和控制體重等功能[3]。抗性淀粉既是膳食纖維又是雙歧桿菌增殖因子，同時(shí)又可作為食品增稠劑和穩(wěn)定劑使用。科學(xué)利用抗性淀粉可以研制具有多種保健功能和優(yōu)良物性的酸奶產(chǎn)品。

酸奶因其營養(yǎng)價(jià)值高、風(fēng)味獨(dú)特受到普遍的歡迎。酸奶的品種已由原味淡酸奶向調(diào)味酸奶、果粒酸奶、功能性酸奶轉(zhuǎn)化。品種多樣化、口味多樣化、功能多樣化是當(dāng)今酸奶的一種發(fā)展趨勢(shì)。以往利用香蕉資源研制酸奶，只局限于鮮食香蕉果肉的利用[4-7]，旨在豐富酸奶的品種與風(fēng)味，但成本較高，不適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。為適應(yīng)人們的需求，本實(shí)驗(yàn)結(jié)合香蕉抗性淀粉和牛奶的雙重有益作用，研制集營養(yǎng)與保健功能為一體的酸奶新品種，同時(shí)為香蕉資源的開發(fā)利用提供思路。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮牛奶、酸奶 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)牛奶廠；香蕉粉 自制；香蕉香精 廣州市河山香精香料有限公司；發(fā)酵劑 科漢森公司。

1.2 儀器與設(shè)備

752N紫外-可見光分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司；TDL-5-A離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；BS110S型精密電子天平 北京賽多利斯天平有限公司；HR2860型打漿機(jī) 飛利浦有限公司；DGG-9070B型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；pH S-25酸度計(jì) 上海雷磁儀器廠；NDJ-8S數(shù)顯黏度計(jì) 上海精科天平儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

青香蕉→護(hù)色、打漿→離心、干燥→香蕉粉→微波滅菌→備用。

鮮奶→均質(zhì)→殺菌→冷卻→加入發(fā)酵劑→恒溫發(fā)酵→物料混合→攪拌冷卻→灌裝→貯存。1.3.2 評(píng)定方法

感官評(píng)定[8]：感官評(píng)定由10人組成的專業(yè)品評(píng)人員進(jìn)行，從色澤、香味、滋味、組織狀態(tài)4個(gè)方面對(duì)酸奶進(jìn)行評(píng)價(jià)，總分在80分以上的為一級(jí)，感官品質(zhì)優(yōu)秀；80～62分之間的為二級(jí)，感官品質(zhì)能夠接受，低于62分的為三級(jí)，感官品質(zhì)難以接受。

1.3.3 測(cè)定方法

酸奶酸度[9]：用濃度為0.1mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴定。酸奶p H值：p H計(jì)直接測(cè)定。酸奶黏度：采用旋轉(zhuǎn)型黏度計(jì)，選用2號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為6r/min，在室溫下測(cè)試。乳清析出率：用吸管吸取酸奶表面的乳清，計(jì)算乳清與酸奶的質(zhì)量比。抗性淀粉含量測(cè)定：AOAC法[10]。

1.3.4 香蕉粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

本研究在常規(guī)酸奶生產(chǎn)工藝條件下，探討香蕉粉用量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。香蕉粉的用量分別為0%、1%、2%、3%、4%、5%。

酸奶的生產(chǎn)工藝：白砂糖添加量7%、發(fā)酵劑添加量3%；殺菌條件[8]為95℃，5min；發(fā)酵培養(yǎng)條件為38～42℃，培養(yǎng)3.5～4.5h；后熟條件為4～6℃、12h。

1.3.5 發(fā)酵條件優(yōu)化

在確定抗性淀粉添加量的基礎(chǔ)上，通過單因素試驗(yàn)考察發(fā)酵劑添加量、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶品質(zhì)的影響，然后按正交表L9(33)進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)酸奶的感官評(píng)定，確定最佳發(fā)酵條件。

1.3.6 香蕉香精添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

在確定香蕉粉添加量和最佳發(fā)酵工藝的的基礎(chǔ)上，分別加入0.01‰、0.05‰、0.1‰、0.2‰的香蕉香精，探討不同添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

1.3.7 貯藏過程中酸奶品質(zhì)變化

在貯藏期間，常規(guī)冷鏈的溫度為4～6℃，在此溫度下研究酸奶品質(zhì)和抗性淀粉保留率隨貯藏時(shí)間的延長變化。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉粉成分分析

按照國標(biāo)方法測(cè)定香蕉粉中水分、淀粉和膳食纖維等含量，如表1所示。

由表1可知，香蕉粉的主要成分為淀粉。其次為膳食纖維、總糖和水分，分別占總含量的12.3%、9.87%和8.62%，其他成分約占5%左右。因此，以香蕉為原料制得的香蕉粉主要成分為淀粉、糖和纖維素，經(jīng)測(cè)定其中天然抗性淀粉含量高達(dá)62%以上，可作為一種功能性保健食品的原輔料。

表1 香蕉粉成分分析Table 1 Composition analysis of banana powder

表2 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Standards for sensory evaluation of yoghurt

2.2 香蕉粉用量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響

在后熟4h后進(jìn)行感官評(píng)定。因感官評(píng)定的主觀性，對(duì)相近用量的感官品質(zhì)無法做精細(xì)的區(qū)分，因此對(duì)香蕉粉的用量按3個(gè)區(qū)間進(jìn)行品質(zhì)鑒定(表2)。

感官評(píng)定結(jié)果見表3。酸奶發(fā)酵終止后呈現(xiàn)乳白色，加入香蕉粉攪拌后呈現(xiàn)乳黃色，并隨著添加量的增加顏色不斷加深，并明顯改善了乳清析出現(xiàn)象；當(dāng)添加量小于3%時(shí)，酸甜適度，色澤均勻，黏稠度可接受；由于香蕉含有一定的單寧而具有澀味[11]，當(dāng)添加量達(dá)到4%時(shí)的，明顯出現(xiàn)干澀問題，而且口感粗糙，酸奶黏稠度不可接受。由感官評(píng)分可以看出，當(dāng)添加量在1%～3%時(shí)，感官綜合評(píng)分均在80分以上。考慮到香蕉抗性淀粉作為功能因子，在可接受的范圍內(nèi)，盡可能增加香蕉粉添加量，添加3%的香蕉粉即可滿足感官需求，又可發(fā)揮抗性淀粉獨(dú)特的生理功能。

2.3 香蕉粉添加量對(duì)酸奶酸度和pH值的影響

圖1 香蕉粉添加量對(duì)酸奶酸度(a)和pH值(b)的影響Fig.1 Effect of banana powder amount on acidity and pH of yogurt

終止發(fā)酵后，加入香蕉粉攪拌，分裝冷卻4h后，進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品重復(fù)3次。酸度分布于90～110°T之間的酸奶風(fēng)味最好[12]。由圖1可見，香蕉粉在1%～4%之間都在90～110°T之間，酸度適宜，而且具備較好的組織狀態(tài)。隨著香蕉粉添加量的增加，酸度逐漸下降，pH值逐漸上升。可能由于香蕉粉中的部分淀粉或其他物質(zhì)由于發(fā)生酸解，消耗了部分乳酸，導(dǎo)致酸度的下降[13]。

2.4 香蕉粉添加量對(duì)酸奶黏度的影響

圖2 香蕉粉添加量對(duì)酸奶黏度的影響Fig.2 Effect of banana powder amount on viscosity of yogurt

當(dāng)酸奶添加香蕉粉攪拌后，后熟4h后測(cè)定樣品黏稠度。由圖2可知，香蕉粉添加量1%的酸奶和空白組相差不多，且隨著添加量的增加，酸奶的黏度逐漸減小。這一現(xiàn)象與添加變性淀粉的酸奶結(jié)果相反[14-16]，可能是由于工序不同。本研究通過預(yù)實(shí)驗(yàn)證明，在發(fā)酵前加入會(huì)明顯影響抗性淀粉的保留率，所以本研究選擇在發(fā)酵后加入香蕉粉。黏度下降可能由于加入香蕉粉破壞了酸奶的凝結(jié)性，使得酸奶在攪拌過程中的抗剪切能力降低。

2.5 香蕉香精添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

表4 香蕉香精添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響Table 4 Effect of banana essence amount on quality of yogurt

香蕉香精有一定的干澀味，為增加酸奶適口性，在酸奶中添加一定量的香蕉香精，研究其對(duì)酸奶風(fēng)味影響。由表4可知，當(dāng)香蕉香精加入量為0.05‰時(shí)，既能體現(xiàn)香蕉清香味，又能和發(fā)酵乳特殊的香味混合在一起，風(fēng)味協(xié)調(diào)，口感較好。

表3 香蕉粉用量對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響Table 3 Effect of banana powder amount on sensory evaluation of yogurt

2.6 發(fā)酵條件優(yōu)化

2.6.1 發(fā)酵劑添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

在酸奶生產(chǎn)過程中，發(fā)酵劑添加量的不同，對(duì)酸奶的風(fēng)味有很大的影響。發(fā)酵劑添加過多則酸化太快，發(fā)酸不穩(wěn)定，形成酸奶的質(zhì)地粗糙；添加過少則成酸速度慢，蛋白變性慢，從而有多量乳清析出。本實(shí)驗(yàn)在確定香蕉粉添加量為3%的基礎(chǔ)上，選擇不同的發(fā)酵劑添加量，觀察酸奶品質(zhì)的差別。由表5可知，發(fā)酵劑的最佳添加量確定為4%。

表5 發(fā)酵劑添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響Table 5 Effect of inoculation amount on quality of yogurt

2.6.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

發(fā)酵時(shí)間的不同對(duì)酸奶狀態(tài)、酸度、風(fēng)味等影響較大。在其他條件相同的情況下，發(fā)酵時(shí)間越長，酸奶的酸度越大，但酸奶狀態(tài)與風(fēng)味不一定最好。尤其在加入香蕉粉后，能夠保持良好的組織狀態(tài)和風(fēng)味是最重要的。由表6可知，從產(chǎn)品的組織狀態(tài)來看，發(fā)酵最佳時(shí)間確定4h。

表6 發(fā)酵時(shí)間對(duì)酸奶品質(zhì)的影響Table 6 Effect of fermentation time on quality of yogurt

2.6.3 發(fā)酵溫度對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

表7 發(fā)酵溫度對(duì)酸奶品質(zhì)的影響Table 7 Effect of fermentation temperature on quality of yogurt

適宜的發(fā)酵溫度對(duì)發(fā)酵具有決定性的影響，由表7可知，產(chǎn)品在40℃時(shí)產(chǎn)品的組織狀況及口感較好，因此發(fā)酵最佳溫度確定為40℃。

2.6.4 香蕉抗性淀粉保健酸奶發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定正交試驗(yàn)因素水平見表8，通過正交試驗(yàn)優(yōu)化香蕉抗性淀粉保健酸奶發(fā)酵工藝條件。

表8 香蕉抗性淀粉保健酸奶發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)因素與水平Table 8 Factors and levels used in the orthogonal array design for optimization of fermentation conditions

按正交表L9(33)進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，根據(jù)酸奶的凝固狀態(tài)、外觀、色澤和口感等方面進(jìn)行評(píng)分，確定香蕉抗性淀粉酸奶最佳發(fā)酵條件，結(jié)果見表9。

表9 香蕉抗性淀粉保健酸奶發(fā)酵工藝正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 9 Orthogonal array design scheme and corresponding experimental results

表10 方差分析Table 10 Variance analysis for the experimental results of orthogonal array design

由表9、10可知，A2C2B2為最佳組合，各因素對(duì)酸奶的影響主次順序?yàn)榻臃N量＞發(fā)酵溫度＞發(fā)酵時(shí)間。溫度對(duì)發(fā)酵有較大影響，在一定條件下，乳酸菌生長繁殖隨溫度升高而加快；但溫度過高，乳酸代謝旺盛，酸度積累過多造成產(chǎn)品品質(zhì)下降。進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，并與正交表中的最優(yōu)A2C3B1做對(duì)比驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次。結(jié)果表明，綜合評(píng)分為92分。因此確定香蕉抗性淀粉保健酸奶的最佳發(fā)酵工藝條件為發(fā)酵溫度40℃、接種量4%、發(fā)酵時(shí)間4.0h。

2.7 貯藏時(shí)間對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響

由表11可知：香蕉粉用量在3%時(shí)，感官評(píng)價(jià)良好，隨著貯存時(shí)間的延長感官評(píng)分逐漸下降；當(dāng)貯藏時(shí)間在7d以內(nèi)，感官品質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；9d以后，則出現(xiàn)明顯的組織稠厚松散，乳清大量析出，口感粗糙的不良表現(xiàn)。

表11 貯藏時(shí)間對(duì)酸奶感官品質(zhì)的影響Table 11 Effect of storage time on sensory evaluation of yogurt

2.8 貯存時(shí)間對(duì)酸奶酸度和pH值的影響

圖3 貯藏時(shí)間對(duì)不同香蕉粉添加量配制酸奶酸度(a)和pH值(b)的影響Fig.3 Effect of storage time on acidity and pH of yogurt

由圖3可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，酸度逐漸增加，pH值逐漸降低，而且香蕉粉添加量越多，酸度增加的越快。這是由于隨著貯存時(shí)間的延長，后酸化現(xiàn)象增加，且起始酸度越高，后酸化程度越明顯；另外，可能由于香蕉抗性淀粉可被乳酸菌所利用，產(chǎn)生短鏈脂肪酸等酸類物質(zhì)，使pH值減小[3]；而且香蕉粉添加量越大，其結(jié)合水的量增大，導(dǎo)致乳酸菌可利用水分活度的減少，而水分活度通過改變酶促反應(yīng)參數(shù)和誘導(dǎo)底物結(jié)構(gòu)發(fā)生改變來影響酶的活性，進(jìn)而影響發(fā)酵菌的生長和產(chǎn)酸能力[14]。貯藏期7d內(nèi)，添加量為0%～3%的酸奶酸度一直穩(wěn)定在120°T以下，此時(shí)酸奶酸甜適口，感官品質(zhì)較好。貯藏期超過9d后，酸奶酸度過高，感官品質(zhì)明顯下降，且開始有淀粉發(fā)酵的味道出現(xiàn)。

2.9 貯存時(shí)間對(duì)酸奶黏度的影響

圖4 貯藏時(shí)間對(duì)不同香蕉粉添加量配制酸奶黏度的影響Fig.4 Effect of storage time on viscosity of yogurt

從圖4可以看出，隨著時(shí)間的延長，黏度下降，而且香蕉粉添加量越多，黏度下降的越快。這可能由于酸奶中的部分淀粉在貯存過程中發(fā)生了發(fā)酵改性，增強(qiáng)了凝膠性能同時(shí)，顆粒更加均勻，使淀粉穩(wěn)定的分散在酸奶體系中。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后香蕉淀粉顆粒變得更加圓滑，且顆粒表明出現(xiàn)大量裂痕[17-19]。另外可能由于抗性淀粉有助于乳酸菌繼續(xù)發(fā)酵產(chǎn)酸，pH值進(jìn)一步降低，逐漸接近酪蛋白的等電點(diǎn)，酪蛋白持續(xù)變性，隨著貯存時(shí)間的延長，黏度在逐漸減小[14]。

2.10 貯存時(shí)間對(duì)酸奶乳清析出率的影響

圖5 貯藏時(shí)間對(duì)不同香蕉粉添加量配制酸奶乳清析出率的影響Fig.5 Effect of storage time on exhalation rate of whey

由圖5可知：隨著貯存時(shí)間的延長，乳清析出率顯著增加。且隨著香蕉粉添加量的增加，乳清析出明顯增多。貯藏期在7d內(nèi)，乳清析出率均在可接受范圍內(nèi)。貯藏期超過9d后，乳清析出過多，感官品質(zhì)明顯下降，且開始有淀粉發(fā)酵的味道出現(xiàn)。

2.11 貯存時(shí)間對(duì)抗性淀粉保留率的影響

酸奶加入香蕉粉后，在貯藏過程中，由于酸化改性、分解和被乳酸菌利用等因素，抗性淀粉含量會(huì)不斷減少。由圖6可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，抗性淀粉的保留率逐漸減少，而且香蕉粉添加量越少，抗性淀粉保留率相對(duì)降低得越快。貯藏期結(jié)束后，抗性淀粉保留率均能保持在70%以上。

圖6 貯藏時(shí)間對(duì)不同香蕉粉添加量配制酸奶中抗性淀粉保留率的影響Fig.6 Effect of storage time on retention rate of resistant starch

3 結(jié) 論

利用香蕉粉和牛乳為主要原料，配以白砂糖，經(jīng)發(fā)酵制得的一種口味清爽、口感細(xì)膩、滑潤，酸甜適口的攪拌型香蕉抗性淀粉保健酸奶。在不影響酸奶感官和物性的前提下，考慮其優(yōu)良的保健作用，香蕉粉最佳添加量3%，香蕉香精最佳加入量0.05‰。優(yōu)化所得的酸奶發(fā)酵工藝參數(shù)組合為發(fā)酵溫度4 0℃、接種量4%、發(fā)酵時(shí)間4.0h。同時(shí)，該工藝為其他具有相似物理特性的功能性成分添加于酸奶的研制提供參考。

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Preparation of Health Yogurt with Banana Resistant Starch

BAI Yong-liang，CHEN Qing-fa，DU Bing，HUANG Shou-yao，LU Wang-wang，YANG Gong-ming*
(College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China)

In this study, the preparation process parameters of health yogurt with banana resistant starch as a functional ingredient were explored. The effects of banana powder addition and storage time on yogurt quality were studied. The results showed that the optimal levels of banana powder and banana essence were 3% and 0.05‰, respectively. The optimal fermentation conditions were fermentation for 4.0 h at 40 ℃ and an inoculum amount of 4%. The prepared yoghurt showed a shelf life of 7 d at 4 ℃, had a high nutritional value, and retained a high level of resistant starch. These investigations provide a theoretical basis for further studies on healthy yogurt with good properties and dietary fiber.

banana；resistant starch；yogurt；quality

TS252.54

B

1002-6630(2012)16-0318-06

2011-06-08

粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點(diǎn)突破項(xiàng)目(2008A024200004)；廣東省農(nóng)業(yè)公關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2009B020201011)

白永亮(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称芳庸づc貯藏。E-mail：baiyongliang2006@126.com

*通信作者：楊公明(1950—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称芳庸ば录夹g(shù)。E-mail：ygm@scau.edu.cn