紅棗多糖對乳酸菌發酵及酸奶品質的影響

,, ,,

(河南科技大學食品與生物工程學院,河南洛陽 471023)

紅棗多糖對乳酸菌發酵及酸奶品質的影響

崔國庭,李沁沛,王緞,任國艷,郭金英

(河南科技大學食品與生物工程學院,河南洛陽 471023)

以紅棗多糖為研究對象,通過測定酸奶中乳酸菌活菌數、酸奶酸度、乳清析出率、持水力及感官等指標,研究紅棗多糖對乳酸菌發酵酸奶在發酵、貯藏過程中品質的影響。研究結果表明:當紅棗多糖添加量為1.0%時,可促進乳酸菌的生長,紅棗多糖酸奶的酸度在貯藏期間的變化最小,持水力高、可達77%,乳清析出率最低,為4.40%;在不同溫度貯藏的過程中,紅棗多糖酸奶的pH、乳清析出率、持水力以及感官品質的變化均低于未添加紅棗多糖的酸奶。紅棗多糖一定程度上可延長酸奶的酸化過程、延長保質期。本實驗通過探索紅棗多糖對乳酸菌發酵和酸奶品質的影響,以期為紅棗多糖酸奶的制作提供理論和技術依據。

紅棗多糖,乳酸菌,酸奶,品質

乳制品由于營養價值極高一直廣泛的受到人們的喜愛,酸奶是乳制品的重要組成成員,其不僅保留了原乳的優點,并且在發酵的過程中還產生了很多營養物質,如人體所需的多種維生素;此外,乳中磷和鈣等礦物質更易于被人體吸收。酸奶適宜的人群范圍非常廣,包括乳糖不耐癥的患者都可以食用酸奶來攝取所需的營養。酸奶還具有維持腸道的菌群平衡、促進消化、抗衰老、抗癌、提高免疫力、降低膽固醇含量、防止心血管疾病以及美容等功效[1-2]。

目前,國內外有許多關于酸奶的開發研究,他們將靈芝[3]、沙棘[4]、枸杞[5]、黑木耳[6]、山藥[7]、椰子[8]、菊粉[9]、五谷[10-11]等應用于酸奶中,開發出多種風味、具有多種保健功能的酸奶。部分學者將香菇多糖[12]、杏鮑菇多糖[13]、靈芝多糖[14]、人參多糖[15]及凝膠多糖[16-17]等應用到酸奶的研發中,開發出多糖酸奶。研究發現將多糖加入酸奶,能夠促進乳酸菌的發酵、降低酸奶在貯藏期間的乳清分離、提高酸奶的穩定性、延長酸奶的保質期等[18-19]。

紅棗多糖是紅棗中重要的功能性成分之一,是一種生物活性物質,其具有很多的生物活性。研究顯示紅棗多糖能夠清除自由基、延緩衰老、具有抗補體活性、提高機體的免疫力、抗腫瘤以及降低血糖和血脂等作用[20-21]。近年來,對紅棗多糖的研究也越來越受到人們的重視。

目前,關于紅棗多糖與酸奶的研究主要集中在紅棗多糖酸奶的提取工藝或發酵工藝優化方面,紅棗多糖對乳酸菌發酵及酸奶品質的影響研究少見報道。本研究以紅棗多糖和酸奶作為研究對象,從紅棗多糖酸奶的制作工藝出發,通過測定酸奶的感官品質、滴定酸度、持水力、乳酸菌活菌數、乳清析出率以及pH等,來探索紅棗多糖對乳酸菌發酵和酸奶品質的影響,以期為紅棗多糖酸奶的發展提供理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

紅棗多糖 于新疆若羌灰棗中提取；伊利學生營養奶粉,白砂糖(食品級) 丹尼斯超市;酸奶發酵劑 安琪酵母股份有限公司;氫氧化鈉、酚酞以及氯化鈉 分析純,天津市德恩化學試劑有限公司;MRS肉湯(MRS) 上海酶聯檢測技術有限公司。

TG16-W型離心機 金壇市恒豐儀器制造有限公司;YSQ-SG46-280S手提式壓力蒸汽滅菌器、HPX-9052MBE電熱恒溫培養箱、電熱鼓風干燥箱(101-2A) 上海博訊實業有限公司醫療設備廠;JY10001電子天平、PHS-3E pH計 上海精密化學儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1 紅棗多糖的提取方法 將紅棗粉碎,在90 ℃條件下,以30倍的去離子水提取2 h、提取2次。提取液合并濃縮,脫蛋白、脫色、透析除去小分子物質,在濃縮、真空凍干,獲得大棗多糖。

1.2.2 紅棗多糖酸奶的制作工藝流程 多糖酸奶的工藝流程:紅棗多糖+牛奶+白砂糖→均質→殺菌(90～95 ℃,5 min)→冷卻→發酵(43 ℃,5 h)→后熟(0～4 ℃)→成品。

1.2.3 酸奶感官評定 分別添加0、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%紅棗多糖,研究紅棗多糖對酸奶感官品質的影響。按照國標相關感官評定方法,20位有酸奶感官評價經驗的人員從色澤、氣味、滋味以及組織狀態等方面進行評定,根據表1的評分標準進行打分,滿分為100分,感官評分為20人打分的平均分值[22-23]。

表1 酸奶感官評分標準Table 1 Sensory evaluation standard for yogurt

1.2.4 酸奶滴定酸度的測定 參照GB5413.34-2010規定方法[24],取后熟24 h的不同濃度的紅棗多糖酸奶進行測定,每瓶取10 mL酸奶于250 mL錐形瓶中并加入20 mL的蒸餾水混勻,加入適量的酚酞指示劑,以0.1000 mol/L的NaOH標準溶液滴定至微紅色并且30 s內不褪色,記錄消耗的NaOH的體積,并乘以10得到吉爾涅爾酸度值,平行測定三次,連續7 d定時測定。

為了解添加紅棗多糖對酸奶在不同貯藏條件下的pH的影響,本實驗研究了添加1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的pH變化。酸奶pH的測定:pH采用酸度計進行測定。

1.2.5 乳酸菌數的檢驗 依照GB4789-2010方法進行檢驗[25],取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進行檢測。每瓶取25 mL酸奶樣品加入至裝有225 mL生理鹽水的錐形瓶中混勻制成10-1的稀釋液,再用滅菌吸管吸取1 mL該稀釋液加入到裝有9 mL滅菌生理鹽水的試管中制成10-2的稀釋液,依照此方法依次進行倍比稀釋。選擇10-6、10-7和10-8三個梯度的稀釋液各0.2 mL在MRS固體培養基上涂布,接種完成后置于36 ℃下培養48 h后進行計數,平行測定三次。

1.2.6 酸奶持水力的測定 為進一步了解紅棗多糖對酸奶后熟過程中持水力的影響,本實驗研究了1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的持水力變化。

酸奶持水力的測定:取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進行測定,稱量空的10 mL的離心管其質量記為W1,在每個離心管中加入2 mL酸奶并稱量其質量記為W2,在3000 r/min下離心10 min,靜置10 min后棄上清液,將余下物質精確稱量質量記為W3,平行測定三次[26]。

持水力計算公式為:

1.2.7 酸奶乳清析出率的測定 為進一步研究在貯藏過程中紅棗多糖對酸奶乳清析出率的影響,研究了1%紅棗多糖酸奶(1%多糖組)和零添加紅棗多糖酸奶(空白組)在室溫(20～25 ℃)和冷藏條件(0～4 ℃)下的乳清析出率變化。

乳清析出率的測定:取后熟24 h的不同多糖濃度的酸奶進行測定,精確稱量酸奶的總質量,再輕輕的吸取酸奶表面或底面析出的乳清并稱量其重量,經二者的比重計算乳清析出率[27]。

乳清析出率計算公式為:

1.2.8 數據處理 利用EXCEL對數據進行整理,用GraphPad Prism軟件對實驗數據進行方差分析(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1紅棗多糖對酸奶感官品質的影響

圖1 紅棗多糖對酸奶感官品質的影響Fig.1 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt sensory quality

其感官評定結果如圖1所示。由圖1可以看到,隨著紅棗多糖添加量的增加,酸奶的感官評分上升,當多糖添加量達1.0%時,感官評分最高;紅棗多糖添加量超過1.0%后,感官評分呈下降趨勢。由此可得,添加紅棗多糖在一定的范圍內可以有效的改善酸奶的感官品質,但超過一定的范圍則會降低酸奶的品質。添加適量的紅棗多糖(1.0%)可改善酸奶的組織狀態、有利于風味物質的產生、增強其稠度,提高口感。隨著紅棗多糖濃度的增加(>1.0%),其品質下降可能是由于紅棗多糖開始與酸奶中其他成分形成一些顆粒結構使其相互作用不協調導致[28]。

本次科考隊副領隊魏福海曾9次赴南極執行任務并擔任過昆侖站站長，他引用古語抒懷：“世之奇偉、瑰怪、非常之觀，常在于險遠，而人之所罕至焉，固非有志者不能至也。”

表2 紅棗多糖對酸奶乳酸增值的影響Table 2 Effects of jujube date polysaccharide number of lactic acid bacteria

2.2紅棗多糖對酸奶酸度的影響

滴定酸度是酸奶后熟過程中影響其保質期的重要因素。由圖2可見,后熟的第1 d,酸奶的滴定酸度差異較小,隨著貯藏時間的延長,其滴定酸度都在不斷的上升。與未添加紅棗多糖的酸奶相比,添加了紅棗多糖酸奶的滴定酸度變化趨勢較緩慢,其中添加1.0%紅棗多糖酸奶的滴定酸度上升趨勢最小,其滴定酸度在酸奶的后熟過程中最穩定。研究結果與張巖等[28]人的結論一致:多糖對乳酸菌的發酵產酸具有一定的抑制作用,因而具有抑制酸奶酸度升高的功能。這有利于延長酸奶的保質期、提高酸奶的品質。

圖2 紅棗多糖對酸奶滴定酸度的影響Fig.2 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt titration acidity

紅棗多糖對酸奶在不同貯藏條件下的pH的影響,結果見圖3。從圖3可以看出,在4 ℃的冷藏條件下,7 d內酸奶的pH隨著時間延長而不斷下降,添加紅棗多糖酸奶的pH下降相對緩慢,而空白組酸奶的pH下降幅度較大;在20 ℃室溫條件貯藏,得到相同的結果。因此,在4 ℃或室溫條件貯藏酸奶,添加適量的紅棗多糖都能夠減緩酸奶pH的變化。

圖3 在貯藏過程中酸奶pH的變化Fig.3 Changes of pH of yogurt during storage

酸奶的酸度主要是乳酸菌發酵乳糖產生乳酸引起的,其酸度高低與pH相對應,pH越低,酸度值越高,pH越高表明酸度值越低。酸奶酸度的高低不僅關系到酸奶的風味,還影響酸奶的凝膠特性。紅棗多糖能夠緩和后酸化過程中pH的變化,因此,添加紅棗多糖不僅有助于改善酸奶的感官品質,同時還能夠延長酸奶的保質期。

2.3紅棗多糖對乳酸菌數的影響

乳酸菌活菌數是檢驗酸奶品質的一個重要指標,紅棗多糖對酸奶中乳酸菌的增殖的影響結果見表2。

從表2中可以看出,所有酸奶中乳酸菌數量在3.2×107～4.5×108CFU/mL之間,均符合我國對于酸奶中乳酸菌數量的規定。添加紅棗多糖發酵的酸奶,其含乳酸菌活菌數均高于對照組,乳酸菌活菌數隨著紅棗多糖的添加量增加而上升,當紅棗多糖添加量達到1.0%時,乳酸菌活菌數達到最高;繼續增加紅棗多糖的含量,乳酸菌活菌數目下降并逐漸趨于平穩。這可能是由于適量的紅棗多糖能夠促進乳酸菌更好的利用酸奶中的營養物質,過量的紅棗多糖能夠降低酸奶中的水分活性,不利于乳酸菌的生長繁殖。乳酸菌對于改善腸道的菌群環境,抑制腐敗微生物的生長十分有效,因此添加了適量的紅棗多糖酸奶對人體健康更有益。

持水力是衡量酸奶品質的一個重要指標,它決定了酸奶的組織狀態以及酸奶的滋味,持水力一般與酸奶中的總固形物含量以及蛋白質的含量有關。在添加了不同濃度的紅棗多糖后對酸奶的持水力進行了測定,測定的結果如圖4所示。由圖4可知,添加了紅棗多糖的酸奶其持水力要顯著高于未添加紅棗多糖酸奶的持水力(p<0.05),酸奶的持水力隨著紅棗多糖的添加量的增大而增加,當紅棗多糖添加量為1.0%時,其酸奶的持水能力最強達77%;當紅棗多糖添加量超過1.0%后,其酸奶的持水力隨著紅棗多糖添加量的增加而降低。

圖4 紅棗多糖對酸奶持水力的影響Fig.4 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt water retention

酸奶的持水力主要受到酸奶中酪蛋白含量的影響,酪蛋白在一定的酸性條件下凝膠形成具有空間網狀的膠體結構,該結構可以容納水分及其它小分子物質及乳酸菌。加入多糖后,在發酵過程中多糖在酸奶的凝膠結構中以化學鍵的形式與蛋白質分子相互作用,能夠增強凝膠結構,更有效的截留水分,防止乳清析出,從而提高了酸奶的持水力。持水力的提高有助于改善酸奶的品質,使其組織狀態得到較好的改善[18]。

紅棗多糖對酸奶后熟過程中持水力的影響,結果見圖5。

圖5 貯藏過程中酸奶持水力的變化Fig.5 Changes of water holdingcapacity of yogurt during storage

由圖5可以看到,隨著貯藏時間的延長,酸奶的持水力都呈下降趨勢。在室溫條件下貯藏7 d后,添加紅棗多糖酸奶的持水力下降了11%,空白組酸奶的持水力下降了23%;在4 ℃貯藏7 d后,添加1.0%紅棗多糖酸奶和空白組酸奶的持水力下降分別為8%和14%。實驗結果顯示添加1.0%紅棗多糖、冷藏條件下酸奶的持水力下降幅度較小,證明添加適量的紅棗多糖能顯著的提高酸奶的持水力、改善酸奶的品質。本實驗研究結果與張巖等人的研究結論一致:添加多糖有助于提高酸奶的持水力[28]。

2.5紅棗多糖對乳清析出率的影響

乳清的析出率是衡量酸奶組織狀態以及穩定性的重要指標,品質良好的酸奶其乳清的析出極少甚至于沒有。對添加不同濃度紅棗多糖的酸奶進行乳清的析出率的測定,其結果見圖6。

由圖6可以看出,空白組乳清析出率較高,最高值達到6.50%,紅棗多糖酸奶的乳清析出率均低于空白組,而且隨著紅棗多糖添加量的增加,酸奶的乳清析出率呈現出先下降后上升的趨勢。當紅棗多糖添加量為1.0%時,其酸奶乳清的析出率最低,達4.40%。這表明,適當添加紅棗多糖可以減少酸奶乳清的析出,過量添加則會增加酸奶乳清的析出,這可能是由于濃度過高的添加破壞了酸奶中成分的相互作用[13],這不利于維持酸奶品質的穩定性。

圖6 紅棗多糖對酸奶乳清的析出率的影響Fig.6 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt whey precipitation rate

在貯藏過程中紅棗多糖對酸奶乳清析出率的影響,結果見圖7。

圖7 貯藏過程中酸奶乳清的析出率Fig.7 Changes of whey precipitation of yogurt during storage

從圖7中可以看出,貯藏1 d的酸奶乳清的析出率很低,隨著儲藏的時間延長,乳清析出率呈上升趨勢。在室溫條件下貯藏,添加了紅棗多糖酸奶的乳清析出率上升相對緩慢,而空白組(未添加紅棗多糖)酸奶的乳清析出率上升相對較快;在冷藏條件下結果亦如此。實驗結果證明,添加適量的紅棗多糖能減緩酸奶在貯藏過程中的乳清析出。這可能是由于紅棗多糖與酸奶中的酪蛋白相互作用,穩定了酪蛋白形成的空間網狀結構,使其具有更強的持水力,從而減少其乳清的析出[16]。

3 結論

以上實驗結果證明,添加適量紅棗多糖(1.0%)能夠有效的改善酸奶的感官品質,能夠促進酸奶中乳酸菌的增殖,能夠在酸奶后熟過程中穩定酸奶的酸度變化,能夠提高酸奶的持水力、降低酸奶在貯藏過程中的乳清析出率。總之,添加適量的紅棗多糖,能夠促進乳酸菌的生長、提高酸奶品質。

[1]Cormier H,Thifault é,Garneau V,et al. Association between yogurt consumption,dietary patterns,and cardio-metabolic risk factors[J]. European Journal of Nutrition,2016,55(2):577-587.

[2]田其英. 酸奶的研究進展[J]. 食品與發酵科技,2012(1):92-94.

[3]李廣富,陳偉,范路平,等.靈芝功能成分酸奶營養品質與風味物質分析[J].食品科學,2015(10):168-173.

[4]閆波,林宇紅,劉曉紅,等. 新型保健沙棘枸杞果肉酸奶的研制[J]. 中國乳品工業,2015(8):53-56.

[5]蔣萌蒙,賈彥杰,張冠群,等. 孫瑞琳測試條件對無糖枸杞酸奶質構特性的影響[J]. 中國乳品工業,2016,(8):32-34.

[6]田宇,郭陽,袁俊芳,等. 黑木耳凝固型酸奶的研制[J]. 中國乳品工業,2015(9):61-64.

[7]李麗微,谷新晰,盧海強,等. 發酵山藥酸奶益生乳酸菌菌株的篩選[J]. 中國食品學報,2015(11):78-82.

[8]胡志勇,郜佳雁,周慧君,等. 椰子酸奶發酵工藝[J]. 食品與發酵工業,2015(12):135-138.

[9]李雨露,劉麗萍,佟麗媛,等. 菊粉對低糖低脂酸奶品質的影響[J]. 食品與發酵工業,2015,(12):131-134.

[10]楊淑妮,李理. 全谷物酸奶的理化及功能特性研究[J]. 中國乳品工業,2016(4):17-20.

[11]陳曉華,李建周,王冬平. 五谷酸奶的研制及其清除自由基的能力[J]. 食品與機械,2016,(5):194-198.

[12]王瑞君. 香菇多糖對酸奶中常見發酵劑生長的影響[J]. 中國乳品工業,2015(12):16-18.

[13]Siqian L,Nagendra P. Shah. Effects of Pleurotus eryngii polysaccharides on bacterial growth,texture properties,proteolytic capacity,and angiotensin-I-converting enzyme-inhibitory activities of fermented milk[J]. Journal of Dairy Science,2015,98(5):2949-2961.

[14]李廣富,陳偉,李聽聽,等. 靈芝多糖益生菌酸奶抗衰老的研究[J]. 食品與發酵工業,2015(2):41-45.

[15]梁海燕,張鐵華,鄭健等. 人參多糖對乳酸菌發酵及酸奶質構特性的影響[J]. 中國乳品工業,2013,41(1):21-24.

[16]Zhihua P,Hilton D,Sangeeta P,et al. Development of rheological and sensory properties of combinations of milk proteins and gelling polysaccharides as potential gelatin replacements in the manufacture of stirred acid milk gels and yogurt[J]. Journal of Food Engineering,2016,169:27-37.

[17]Zhaleh S L,Seyed Mohammad T G,Mohammad M. Development of a s
Table low-fat yogurt gel using functionality of psyllium(Plantago ovata Forsk)husk gum[J]. Carbohydrate Polymers,2015,125:272-280.

[18]Zhi hua pang,Hilton Deeth,Nidhi Bansal. Effect of polysaccharides with different ionic charge on the rheological,microstructural and textural properties of acid milk gels[J]. Food Research International,2015,72:62-73.

[19]李靜,李鳳林,劉磊,等. 金針菇多糖研制功能性酸奶的研究[J]. 安徽農業科學,2009,37(3):1323-1324,1326.

[20]Guoting Cui,Wuxia Zhang,Amin Zhang,et al.Variation in Antioxidant activities of polysaccharides from Fructus Jujubae in south Xinjiang area[J]. International Journal of Biological Macromolecules,2013,57:278-284.

[21]Guoting Cui,Wuxia Zhang,Amin Zhang,et al. Extraction optimization,characterization and immunity activity of polysaccharides from Fructus Jujubae[J]. Carbohydrate Polymers,2014,111:245-55.

[22]米葉,劉肖慶,馮雋野,等. 蛋清蛋白對酸奶品質的影響及工藝優化[J]. 食品工業科技,2016(21):228-232.

[23]郭紅珍,解春艷,史振霞. 金針菇對酸奶品質的影響[J]. 中國釀造,2013,32(3):162-164.

[24]GB 5413.34-2010,食品安全國家標準 乳和乳制品酸度的測定[S].

[25]GB 4789-2010,食品安全國家標準 食品微生物學檢驗[S].

[26]劉亞瓊,孫劍鋒,王頡. 穩定劑對凝固型杏鮑菇酸奶品質的影響[J]. 食品研究與開發,2015,36(14):25-27,62.

[27]何余堂,楊倩,趙麗紅. 花粉多糖對酸奶貯藏中酸度及感官品質的影響[J]. 食品研究與開發,2009(10):82-85.

[28]張巖,李鍵,劉魯蜀,等. 松茸多糖對乳酸菌發酵及酸奶品質的影響[J].食品工業科技,2016,27(1):156-160.

Effectofjujubedatepolysaccharideonthefermentationoflacticacidbacteriaandthequalityofyogurt

CUIGuo-ting,LIQin-pei,WANGDuan,RENGuo-yan,GUOJin-ying

(College of Food and Bioengineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China)

Jujube date polysaccharide was taken as the main objective,and its effects on the lactic acid fermentation ofLactobacillusbulgaricusand yogurt quality were investigated by determining total number of lactic acid bacteria,titra
Table acidity,whey exhalation rate,water retention,texture and sensory quality of yogurt. The results indicated that the growth of lactic acid bacteria could be promoted and the acidity of yoghurt had the lowest change during storage,the water holding capacity was up to 77%,whey precipitation rate was 4.40%,when the adding amount of jujube date polysaccharide was 1.0%. The whey precipitation rate,water holding capacity,acidity and sensory quality of all the jujube date polysaccharide were better than those without jujube polysaccharide yoghurt during storage at different temperatures. Meanwhile,jujube date polysaccharide could lengthen the after acidification process of yogurt and guarantee period. In this study,we explored the effects of jujube polysaccharide on lactic acid bacteria fermentation and yoghourt quality,so as to provide theoretical and technical basis for the production of jujube polysaccharide yogurt.

jujube date polysaccharide;lactic acid bacteria;yogurt;quality

TS201.2

B

1002-0306(2017)19-0203-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.037

2016-09-28

崔國庭(1978-)，男，博士，研究方向：生物活性大分子的功能與應用，E-mail:cuiguoting1978@163.com。