外源添加沅江蘆筍水提物對發酵酸奶的影響

何 潼，余嘉慧，吳 素，唐 霞， 劉成國，周 輝＊

1 湖南農業大學食品科學技術學院，湖南長沙 410128

2 皇氏集團湖南優氏乳業有限公司，湖南寧鄉 410600

0 引言

酸奶是以生牛（羊）乳或乳粉為原料，經殺菌、接種嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌（德氏乳桿菌保加利亞種）發酵制成的產品[1]。與其他乳制品相比，酸奶含有高生物價值的蛋白質、脂肪、糖分以及含量豐富的維生素和礦物質[2]，易于被人體消化吸收[3]，且能調整腸道功能[4]。隨著消費者對營養健康食品要求的提高，脫脂或低脂酸奶[5]、功能型酸奶[6]的研發逐漸被乳品企業和研究人員所關注。

沅江蘆筍，又名“南荻筍”，生長在南洞庭湖的灘涂濕地上，屬于禾本種芒屬荻種的草本植物。由于洞庭湖的濕地氣候，光照、水源等自然條件得天獨厚，賦予它異于普通蔬菜的品質。沅江蘆筍不僅口感脆嫩，風味獨特，而且富含多種營養成分，倍受人們的喜愛[7]。研究表明，沅江蘆筍含有大量的膳食纖維，16 種人體必需的氨基酸以及豐富的硒、鉀、鈣、鋅、鎂和黃酮等成分，特別是有機硒含量高于普通蔬菜10 倍以上[8]。黃酮類化合物具有神經保護、降壓、抗炎、抗腫瘤以及降血糖等多種藥理功能[9]。因此人食用后具有排毒養顏、預防肥胖、調節免疫等功能。由于沅江蘆筍受采摘季節和果蔬本身保藏方法的限制，采摘后易產生變質、變軟、腐敗霉變等問題[10]，故沅江蘆筍的貯藏方式及相關產品的開發問題得到人們廣泛關注。沅江蘆筍可以有多種食用方法[11]，目前有腌制南荻筍[12]、蘆筍罐頭和蘆筍粉[13]等產品。然而在我國，由于國內消費者對蘆筍了解很少，消費量更是有限，故沒有很好的發揮蘆筍的食用和藥用價值[14]。本研究通過外源添加沅江蘆筍水提物制作發酵酸奶，為沅江蘆筍的開發提供更多科研依據的同時，也為功能性酸奶的研究提供更多的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

沅江蘆筍粉末，湖南博大天能實業股份有限公司；乳酸菌發酵劑，北京川秀科技有限公司；脫脂奶粉，恒天然（商貿）有限公司。

1.2 儀器設備

雙人單面垂直凈化工作臺（SW-CJ-2D），蘇州博萊爾凈化設備有限公司；冷藏柜（SC-320D），海爾集團有限公司；電子天平（JA2003），上海浦春計量儀器有限公司；電動機械攪拌器（AW200S-H）、均質乳化機（AE500S-H），上海鵬奕儀器有限公司；恒溫培養箱（WH-25），維根技術（北京）有限公司；超級恒溫水浴鍋（HH-601），常州市國旺儀器制造有限公司儀器；凍干機（Modulyod-230），美國Thermo Electron公司；數字式粘度計（NDJ-8S），上海舜宇恒平科學儀器有限公司；醫用離心機（TG16-WS），湖南湘儀試驗室儀器開發有限公司；分光測色儀（CS-580A），杭州彩譜科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蘆筍水提物的制備

準確稱取一定量的蘆筍粉（M1），加入到熱水中進行水浴提取，提取一段時間后，將提取液進行離心，上清液用真空冷凍進行干燥，得水提取物的重量（M2），水提物提取率見公式（1）。

1.3.2 提取時間對蘆筍水提物得率的影響

在料液比為1∶90，水浴溫度為90 ℃的條件下，考察水浴提取時間（3.5 h、4 h、4.5 h、5 h）對蘆筍水提物得率的影響。

1.3.3 水浴溫度對蘆筍水提物得率的影響

在料液比為1∶90，水浴提取時間為4 h，考察水浴溫度（80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃）對蘆筍水提物得率的影響。

1.3.4 料液比對蘆筍水提物得率的影響

在水浴提取時間4 h，水浴溫度為90 ℃的條件下，考察料液比（1∶70、1∶80、1∶90、1∶100）對蘆筍水提物得率的影響。

1.3.5 酸奶的制作工藝

（1）脫脂復原乳的制備

12%脫脂復原乳，分別添加終含量（m/v）為0%、0.1%、0.2%、0.4%蘆筍水提物，混勻后預熱至60~75℃。

（2）剪切均質

將復配好的脫脂復原乳在高速剪切機下剪切（20 000 r/min，2 min），反復剪切3 次。

（3）殺菌

將均質好的脫脂復原乳進行殺菌處理（90~95 ℃，10 min）。

（4）接種

分別接種各試樣組發酵劑接種量為2%。

（5）發酵

將接種好的生脫脂復原乳放置43 ℃培養箱中發酵，凝乳判定為發酵終點。

（6）冷卻后熟

將已經凝乳的發酵乳轉移至4 ℃冰箱中冷藏后熟。

（7）測定

酸奶發酵過程的總酸，后熟24 h的持水力及色度。

1.3.6 酸度測定

滴定酸度測定：參考《GB 5009.239—2016 食品安全國家標準食品 酸度的測定》[15]的方法。稱取10 g（精確到0.001 g）已混勻的試樣，置于150 mL錐形瓶中，加20 mL新煮沸冷卻至室溫的水，混勻，加入2.0 mL酚酞指示液，混勻后用氫氧化鈉標準溶液滴定，邊滴加邊轉動燒瓶，直到顏色與參比溶液的顏色相似，且5 s內不消退，整個滴定過程應在45 s內完成。滴定過程中，向錐形瓶中吹氮氣，防止溶液吸收空氣中的二氧化碳。記錄消耗的氫氧化鈉標準滴定溶液毫升數（V1），代入公式（2）中進行計算：

式中：氫氧化鈉標準溶液的摩爾濃度記為c0；滴定時所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積記為V1；空白試驗所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積記為V0；試樣質量記為m0。

1.3.7 持水力的測定

參考Doleyres Y等[16]的方法，取10 g左右的發酵乳樣品（稱重），離心條件13 000 r/min，10 ℃、30 min，棄上清液，倒置10 min，讓上清液充分流出，最后立即稱量沉淀的質量。持水力表示為公式（3）。

式中：離心管質量記為m0；離心管加上發酵乳總質量記為m1；離心后沉淀和離心管總質量記為m2。

1.3.8 色度的測定

參考韓千慧等[17]的方法，將混勻后的酸奶樣品置于50 mm×50 mm比色皿中，使用多功能色度儀對其各色度指標進行測定。測試條件為反射，結果以明亮度L?（暗→亮：0→100），紅綠值a?（綠-→紅+），黃藍值b?（藍-→黃＋）表示。按照以下公式對色差進行計算見公式（4）。

1.3.9 數據統計

數據用3 次試驗的平均值和標準偏差表示，即平均值±標準偏差。試驗數據由Excel 2010、origin 2018和數據統計軟件計算處理，用T檢驗進行分析，P＜0.05表示存在顯著差異。

2 結果與分析

2.1 提取溫度對蘆筍水提物得率的影響

不同提取溫度下，蘆筍水提物的得率結果見圖1。

由圖1可知，隨著水浴提取溫度的增加，蘆筍水提物的得率也增加，90 ℃以后，水浴溫度越高蘆筍水提物的得率是降低的，90 ℃的水浴溫度蘆筍水提物得率最高，因此最佳提取溫度時間確定為90 ℃。

圖1 提取溫度對蘆筍水提物得率的影響

2.2 水浴溫度對蘆筍水提物得率的影響

在不同提取時間，蘆筍水提物的得率結果見圖2。

由圖2可知，在4 h之前隨著水浴提取時間的增加，蘆筍水提物的得率增加，但超過4 h，蘆筍水提物的得率逐漸降低，因此選擇水浴時間確定為4 h。

圖2 水浴時間對蘆筍水提物得率的影響

2.3 料液比對蘆筍水提物得率的影響

在不同料液比下，蘆筍水提物的得率結果見圖3。

由圖3可知，從1∶70的料液比往上增加物料的量，蘆筍水提物的得率也逐漸增加，在1∶90的物料比時，蘆筍水提物的得率達到了最高，再增加到1∶100時則是得率下降，這可能是因為粉末濃度過高導致水浴時蘆筍的水提物不能完全溶入水中，所以選出最佳料液比為1∶90。

圖3料液比對蘆筍水提物得率的影響

2.4 酸奶在發酵過程中的酸度變化

添加不同含量的蘆筍水提物后，各組酸奶發酵過程中的酸度變化見圖4。

滴定酸度能夠反映發酵乳中的酸性物質可能產生的全部氫離子的總量，因此，研究滴定酸度可更好地了解不同發酵條件下發酵乳的產酸情況。由圖4可知，從發酵開始，四組酸奶的酸度基本都在18~230T，但隨著發酵時間的增長，各組酸奶的酸度之間開始出現顯著性變化。發酵2 h到4 h過程中，試驗組（蘆筍水提物的添加量分別為0.1%、0.2%、0.4%）和對照組（未添加蘆筍水提物）發酵乳樣品的滴定酸度顯著增加（P＜0.05）。在整個發酵過程中試驗組的酸度都顯著高于對照組（P＜0.05），且0.4%添加量酸奶顯著高于0.2%、0.1%添加量酸奶，0.4%添加量酸奶在4.5 h時滴定酸度已經超過了700T均達到乳酸菌發酵乳生產的最終酸度要求，而對照組酸奶則是發酵接近6 h時，才達到700T。結果表明，蘆筍水提物的添加能促進產酸，加快酸奶的凝乳，且0.4%添加量能夠更有效地促使酸奶產酸，更快凝乳。

圖4 酸奶在發酵過程中的酸度變化

2.5 蘆筍酸奶的色度比較

顏色是人們日常消費標準之一，也是初步判斷是否購買的第一考慮步驟。添加不同含量蘆筍水提物后，酸奶的色度測定結果見表1。

從表1中可知，試驗組（0.1%、0.2%、0.4%蘆筍水提物添加量）與對照組的L?值存在顯著差異（P＜0.05），且隨著蘆筍水提物添加量增加，L?值越小，這可能是因為蘆筍水提物顏色呈黃綠色，隨著添加量的增加，酸奶的亮度減小，酸奶顏色變得暗沉。從a?值來看，各組之間并無明顯差異（P＞0.05），說明蘆筍水提物對a?值無顯著影響。從b?值來看，0.4%添加量的酸奶顯著高于0.1%、空百對照組酸奶（P＜0.05），且隨著蘆筍添加量增加，酸奶的b值也在增加，說明蘆筍水提物能提升酸奶的b?值，這是可預期的，因為蘆筍水提物本身顏色呈黃綠色，隨著添加量的增加，酸奶更呈更黃更綠的趨勢。結合L?和b?值的數據可知，0.4%添加量酸奶比空白對照組酸奶顯著變暗變黃（P＜0.05），這樣導致了0.4%添加量酸奶從顏色上看起來并不佳。

表1 蘆筍酸奶的色度

2.6 蘆筍酸奶發酵完成的持水力

添加不同含量蘆筍水提物后，酸奶的持水力測定結果見圖5。

圖5 蘆筍酸奶發酵完成的持水力

在酸奶中，持水率表現為持水率越高，體系乳清析出越低，說明酸奶的凝膠分子對水的結合能力越強，整個體系的穩定性越好。由圖5可知，試驗組（0.1%、0.2%蘆筍水提物添加量）酸奶的持水力顯著高于空白對照組（P＜0.05），隨著蘆筍水提物的添加量增加，酸奶的持水能力明顯增加，0.2%添加量酸奶的持水力高達51.2%，說明蘆筍水提物的添加能改善酸奶的持水能力。而0.4%添加量酸奶與空白對照組無顯著差異（P＞0.05），說明過高的蘆筍水提物添加量會抑制蘆筍水提物的中的多糖與蛋白形成膠束，從而使得持水能力降低。

3 結論

本文通過單因素試驗探究了蘆筍水提物的最佳提取條件，以及對蘆筍酸奶發酵過程中的酸度、發酵完成時的色度、持水力進行了研究。結果表明：外源添加0.1%、0.2%和0.4%的沅江蘆筍水提物，可不同程度提高酸奶的持水能力（P＜0.05）。沅江蘆筍水提物的添加能促進乳酸菌快速產酸，加快酸奶的凝乳，且0.4%添加量能夠更有效的促使酸奶產酸，更快凝乳。外源添加蘆筍水提物，使得酸奶的L?值減小，b?值增加。但是隨著添加量的逐漸增加，酸奶色澤更黃更綠不利于美觀，故在本試驗條件下最適宜的沅江蘆筍水提物添加量為0.2%。本研究為開發綠色、健康的功能性酸乳、進一步加快沅江蘆筍的精深加工奠定了一定理論基礎。