功能性黑小麥酸奶的研制

于章龍，宋 昱，謝三剛，謝颯英，任文斌，韓 雪，劉 瑞*

（1.山西省農業科學院 棉花研究所，山西 運城 044000；2.運城學院 生命科學系，山西 運城 044000）

黑色食品除比同類食品含有更多的植物蛋白、膳食纖維、維生素及微量元素外，還富含普通同類食品缺乏的花色苷、黃酮、生物堿、植物甾醇、強心苷等活性物質，具有降血壓、防癌等功效，是發展中的天然保健食物，也是功能食品的理想原料[1-2]。黑小麥籽粒呈紫色、藍色、紫黑色、深褐色或接近于黑色[3]。黑小麥蛋白質平均含量、必需氨基酸含量比普通小麥高約19%和38%，限制性氨基酸賴氨酸和蘇氨酸的含量分別比普通小麥高約33%和31%，彌補了普通小麥限制性氨基酸的不足。硒、碘含量分別比普通小麥高約112%和78%。研究表明[4-6]，長期攝入黑色全谷物食品對糖尿病、肥胖、心血管疾病以及結腸癌等慢性疾病具有預防作用。

酸奶含有豐富的營養成分，口感風味獨特，且具有改善腸道環境、排除毒素、降低膽固醇、提高免疫力的功效[7]，因而倍受人們的青睞。但酸奶中添加黑小麥（黑小麥汁、黑麥仁）的研究少有報道。本試驗考察了黑小麥汁與純牛奶的配比、發酵時間、綿白糖添加量和黑麥仁添加量等因素對于黑小麥酸奶感官評分的影響，并在此基礎上采用正交試驗進行配方的優選。并且考慮到黑小麥屬于雜糧，而雜糧的消化慢，餐后血糖的上升速度慢，更容易控制餐后血糖水平，因此還進行了體外消化模擬，探究相比普通酸奶而言，黑小麥酸奶的消化速度。該研究不僅為黑小麥的應用開辟新的途徑，且將會進一步推進我國糧食資源功能性產品的開發與利用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

純牛奶：市售；某品牌酸奶（分離發酵菌種用）：市售；黑小麥、黑麥仁：山西省農業科學院棉花研究所；胃蛋白酶（3 000 U/g）：北京奧博星生物技術有限責任公司；α-淀粉酶（1 500 U/g）：合肥博美生物科技有限責任公司；無水乙酸鈉、酒石酸鉀鈉、3,5-二硝基水楊酸、葡萄糖、苯酚、碘化鉀、酚酞、碘（分析純）：天津市大茂化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

DM-ZF80A磨漿機：滄縣龍成機械廠；GSP-9050MBE恒溫恒濕箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；WSC-1.5食品保鮮陳列柜：河南雪牌制冷設備有限公司；UV 5500PC紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑小麥酸奶的制作工藝流程

黑小麥汁、純牛奶、綿白糖→殺菌→冷卻→接種（市售酸奶）→分裝→發酵→加入蒸熟黑麥仁→冷卻后熟→成品

操作要點：稱取一定質量的黑小麥，清洗干凈后浸泡8h，按1∶3（質量比）的比例加水磨漿，漿液過濾分離后的濾液經過75 ℃水浴糊化5 h，得試驗所需的黑小麥汁備用。按比例稱取黑小麥汁與純牛奶共300g作為發酵原液，加入原液質量的8%的綿白糖，在90 ℃條件下殺菌5 min，然后冷卻至45℃，在超凈工作臺內加入原液質量的5%的市售酸奶作為發酵菌種，放入42 ℃的恒溫發酵箱內發酵5 h，發酵后加入2%蒸熟處理的黑麥仁，再放入7 ℃保鮮柜中后熟24 h，即得成品。

1.3.2 黑小麥酸奶的感官評定方法

由10名經過專業培訓的品評人員組成評定小組，根據黑小麥酸奶的色澤（10分）、香味（30分）、口感（40分）、組織結構（20分）對其進行感官評分[8-9]，滿分100分，評分標準見表1。感官評分結果取10位品評員的平均值。

表1 產品感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard of black wheat yogurt

1.3.3 單因素試驗

黑小麥汁與純牛奶配比：按1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5（質量比）不同比例稱取黑小麥汁與純牛奶共300 g作為發酵原液，其他操作步驟同1.3.1，并對成品進行感官評定。

綿白糖添加量：按1∶4（質量比）比例稱取黑小麥汁與純牛奶共300 g作為發酵原液，綿白糖添加量分別為6%、7%、8%、9%、10%。其他步驟同1.3.1，并對成品進行感官評定。

發酵時間：按1∶4（質量比）比例稱取黑小麥汁與純牛奶共300 g作為發酵原液，綿白糖添加量為8%。發酵時間分別為4 h、4.5 h、5 h、5.5 h、6 h。其他步驟同1.3.1，并對成品進行感官評定。

黑麥仁添加量：按1∶4（質量比）比例稱取黑小麥汁與純牛奶共300 g作為發酵原液，黑麥仁添加量分別為1%、2%、3%、4%、5%。其他步驟同1.3.1，并對成品進行感官評定。

表2 黑小麥酸奶發酵條件優化正交試驗因素與水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for black wheat yogurt fermentation conditions optimization

1.3.4 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，確定了黑小麥汁與純牛奶配比（A），綿白糖添加量（B），發酵時間（C），黑麥仁添加量（D）為正交試驗的4個因素，其他操作同1.3.1。以感官評分為考察指標，通過L9（34）正交試驗以此確定黑小麥酸奶的最佳配方，正交試驗因素和水平設計見表2。

1.3.5 黑小麥酸奶和普通酸奶總糖水解率的測定

參照已有方法并稍作修改[10]，在5 g的黑小麥酸奶（經正交試驗優化選取的配方）和5 g普通酸奶中各加5 mL的水均質處理，然后各取0.5 mL樣液，分別加入10 mL HCl-KCl緩沖液（pH 1.5）和0.2 mL 0.1 g/mL胃蛋白酶溶液混勻，于40 ℃條件下水浴振蕩1 h。然后各加入0.5 mol/L乙酸鈉緩沖液補足體積至pH為6，再加入5 mLα-淀粉酶，37 ℃水浴中振蕩水解30 min，再各取1 mL消化樣液，于100 ℃水浴5 min滅酶。以葡萄糖為標準品，采用3,5-二硝基水楊酸法（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）[11]測定總糖含量及取樣時間點消化樣液中的還原糖含量。總糖水解率計算公式如下：

2 結果與分析

2.1 黑小麥汁與純牛奶配比對酸奶感官品質的影響

由表3可知，黑小麥汁與純牛奶配比對酸奶的品質影響較大。當黑小麥汁所占比例較大時，由于麥汁含水量較高，會造成酸奶成品出現明顯分層且質地稀薄。相反當純牛奶所占比例較大時，酸奶凝乳細膩，無乳清析出，但缺乏麥香味或麥香味較淡。當黑麥汁與純牛奶比例為1∶4時制得的酸奶感官評分較好。該結果與前人報道的枸杞酸奶制備過程中枸杞浸提液的添加量對酸奶品質的影響結果相一致[12]。即枸杞浸提液添加量過大，產品組織狀態不佳、凝固性不好，但比例過小則缺少枸杞特有的風味。

表3 黑麥汁與純牛奶配比對酸奶感官品質的影響Table 3 Effect of black wort and milk ratio on the sensory quality of yogurt

2.2 綿白糖添加量對酸奶感官品質的影響

表4 綿白糖添加量對酸奶感官品質的影響Table 4 Effect of sugar addition on the sensory quality of yogurt

由表4可知，隨著綿白糖添加量的增加，酸奶的凝結狀態、風味、色澤無明顯變化，凝乳狀態良好，無乳清析出，組織細膩，不分層，無沉淀，僅對口感即酸甜度有些影響，口感逐漸由酸變甜。綜合考慮，綿白糖添加量為7%時，所制酸奶酸甜適中，口感較好。在酸奶制備過程中，綿白糖的添加量要控制得當，過低產品的酸味明顯，過高則過于甜膩，掩蓋了產品的特征香氣成分[13]。

2.3 發酵時間對酸奶感官品質的影響

表5 發酵時間對酸奶感官品質的影響Table 5 Effect of fermentation time on the sensory quality of yogurt

由表5可知，發酵時間對酸奶感官品質的影響較大。發酵時間較短時，發酵不成熟，會有少量乳清析出，如果發酵時間過長，口感則會變差、酸度增加。所以綜合考慮發酵時間選擇為5 h較好。在酸奶發酵過程中，對于時間的控制比較重要，時間過短，發酵菌種的作用發揮不充分，會導致酸奶的組織狀態較差，但若發酵時間過長，乳酸菌等發酵菌種過度繁殖，產酸量增加，使得產品的酸甜比例失衡，口感較差[14-15]。

2.4 黑麥仁添加量對酸奶感官品質的影響

表6 黑麥仁添加量對酸奶感官品質的影響Table 6 Effect of black wheat pip addition on the sensory quality of yogurt

由表6可知，隨著黑麥仁添加量的增加，酸奶的色澤、香味、口感會更趨于黑小麥味道，但添加過多時，酸奶的組織狀態會變差。當黑麥仁添加量為3%時最合適。有研究表明[16]，在酸奶中添加適量的果粒可使感官品質達到較佳的狀態，且此時酸奶的持水力（water holding capacity，WHC）最高，膠體脫水收縮作用敏感性（susceptibility to syneresis，STS值）最小。說明酸奶當中黑小麥添加量適當時，有利于酸奶中酪蛋白凝膠網絡的形成[17]，使得水分被鎖定在凝膠網絡中，凝乳細膩且無乳清析出現象。

2.5 正交試驗優選黑小麥酸奶的配方

表7 黑小麥酸奶發酵條件優化正交試驗結果與分析Table 7 Results and analysis of orthogonal tests for black wheat yogurt fermentation conditions optimization

由表7可知，各因素影響黑小麥酸奶感官品質的主次順序為：綿白糖添加量＞發酵時間＞黑小麥汁與純牛奶質量比＞黑麥仁添加量。黑小麥酸奶的最佳配方為A3B2C2D1，即麥汁牛奶質量比1∶5，添加糖7%，發酵時間5 h，添加麥粒2%。對于該組合條件進行試驗驗證，制得的黑小麥酸奶的感官評分為91.0分，酸奶麥香味濃郁，口感酸甜適度，無乳清析出。經后熟階段，黑小麥麥仁與酸奶融為一體，既有麥香味又有奶香味，感官品質達到最佳。而由方差分析（表8）結果可知，綿白糖添加量對黑小麥酸奶的感官品質有顯著影響（P＜0.05）。

表8 正交試驗結果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal tests results

2.6 黑小麥酸奶與普通酸奶總糖水解率的比較

表9 黑小麥酸奶與普通酸奶總糖水解率對比結果Table 9 The comparison results of total sugar hydrolysis rate between black wheat yogurt and common yogurt

由表9可知，當模擬消化30 min時，黑小麥酸奶的總糖水解率比普通酸奶低19.64個百分點，即黑小麥酸奶的消化速率較慢，所以在體內引起血糖的上升速率放緩，使得血糖水平更容易被控制在正常范圍內。在黑小麥酸奶當中添加了特征成分黑麥汁和黑麥仁，其中含有黑小麥淀粉，而黑小麥淀粉當中直鏈淀粉的含量較高[18]，較高的直鏈淀粉含量與較低的血糖指數相關，即體外消化速率慢且體內血糖反應升高越慢[19-21]。

3 結論

通過單因素試驗、正交試驗結果可知，選擇黑小麥汁、純牛奶比為1∶5（質量比）配制原發酵液，綿白糖添加量為7%，菌種添加量為5%，發酵時間5 h，黑麥仁添加量為原發酵液的2%，經發酵、后熟加工而成的黑小麥酸奶色澤均勻，其黑小麥特有香味和奶香味協調，酸甜適中、口感細膩，無乳清析出且黑麥仁柔韌有嚼勁，可以滿足人們的飲食需要和合理的膳食搭配。

通過模擬體外消化30 min比較黑小麥酸奶與普通酸奶總糖水解率，可知黑小麥酸奶的總糖水解率比普通酸奶低19.64個百分點，故食用黑小麥酸奶可以更好地控制血糖水平。由于添加了黑小麥汁和黑麥仁，本產品營養成分大大提高，且富含黑色食品中特有的營養成分如花色苷、膳食纖維、微量元素硒等[22]。本產品的研發是傳統粗糧與發酵奶制品的完美融合，符合人類追求綠色、健康、營養食品的需要。

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