體外模擬消化對苦蕎酸奶品質影響研究

陳瓊，趙旭東，許雪華，蔣變玲

苦蕎富含多酚、黃酮等成分，是一種天然植物資源，研究表明，苦蕎具有獨特的藥用價值和保健食療作用［1］，以及抗氧化、降膽固醇等多種益處［2?3］.

酸奶不僅有鮮牛奶的營養成分，而且含有能夠促進消化、有益機體健康的乳酸菌［4］，能夠幫助人體提高免疫力.苦蕎麥和酸奶的結合提供了酸奶多元化口味的可能性，具有較強的市場發展潛力.黃瑞等［5］以苦蕎中含有的降糖因子為糖尿病人群開發具有降糖作用的新型苦蕎酸奶；李華等［6］研制了具有抗氧化功能的酸棗仁苦蕎酸奶.

體外模擬消化是一種操作簡單、經濟適用的仿生研究手段，多應用于研究食品的消化和吸收［7］.王靜等［8］在體外模擬消化中發現，胃液和胰液對獼猴桃中抗氧化物質的釋放有促進作用；魯倩茹等［9］發現，紅棗色素的活性成分及抗氧化能力在模擬胃腸消化過程后呈下降趨勢；張燦等［10］的研究結果表明，多酚含量變化和自由基清除率變化趨勢一致.

近年來，國內外學者對苦蕎麥或酸奶的研究主要體現在相關產品的開發和加工工藝的探索，尚未有對苦蕎酸奶的功能性及被人體攝入后其活性物質變化的相關報道和研究.因此，研究苦蕎酸奶中酚類物質在胃腸道消化過程中的穩定性，有助于闡明苦蕎酸奶中酚類物質發揮生物學功能的作用機理.

本研究以苦蕎麥和牛奶為主要原料，以感官評定分值為實驗指標，確定苦蕎酸奶加工的最佳工藝條件.在此基礎上通過體外模擬消化實驗，探討苦蕎酸奶在消化前后的總多酚、總黃酮等物質穩定性及抗氧化活性，為苦蕎酸奶的研發和應用提供理論依據.

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

苦蕎麥粉（四川環太生物科技），純牛奶（伊利集團），發酵菌粉（嗜熱鏈球菌占比50%，保加利亞乳桿菌占比50%）（善恩康生物科技），木糖醇（食品級）（龍力生物科技）；亞硝酸鈉，福林酚，沒食子酸，ABTS，DPPH，豬膽鹽，胰蛋白酶，胃蛋白酶，碳酸鈉（均購自國藥集團）.

1.2 主要儀器與設備

酶標儀（美國Thermo），pH 計（儀電科學儀器），恒溫培養搖床（上海朔光），分析天平（梅特勒?托利多），高轉速冷凍離心機（湖南湘儀），單人超凈工作臺（山東博科）.

1.3 實驗方法

1.3.1 苦蕎酸奶工藝流程

參照文獻［5］的研究方法，苦蕎麥粉（70 ℃烘焙10 min）→苦蕎麥勻漿（苦蕎麥粉∶水=1∶6.5）→糊化（90 ℃、1 h）→調配混勻（加入木糖醇和牛奶）→滅菌（90 ℃、15 min）→常溫冷卻→接種菌粉→發酵（6 h）→冷藏后熟（4 ℃、12 h）.

1.3.2 單因素實驗

苦蕎酸奶單因素實驗設計見表1.

表1 單因素實驗

1.3.3 正交實驗

在單因素的基礎上，對苦蕎麥粉添加量（A）、木糖醇添加量（B）、發酵菌粉添加量（C）和發酵溫度（D）進行L9（34）正交實驗，得出苦蕎酸奶最優配方，正交實驗設計見表2.

表2 正交實驗設計

1.3.4 感官評定及基礎成分測定

感官評定：參照文獻［11］的研究方法制定苦蕎酸奶感官評分表（表3），隨機選取50 名（男女各半）評價員對苦蕎酸奶進行感官評分.

表3 苦蕎酸奶感官評分表

酸度測定：依據GB5009.239—2016執行［12］.

糖度測定：采用阿貝折光儀測定.

1.3.5 體外消化實驗

苦蕎酸奶模擬消化過程參考文獻［10］的方法，進行體外模擬胃消化過程和體外模擬腸消化過程.

1.3.6 總多酚及總黃酮含量測定

根據文獻［13］的研究方法略改，進行總多酚和總黃酮含量測定.

1.3.7 抗氧化活性測定

測定DPPH 自由基清除 率［14］.設置空白組、對照組及實驗組，充分反應后，測定517 nm處吸光度值，空白組吸光度記A0，對照組吸光度記A1，實驗組吸光度記A2，根據公式（1）計算DPPH 清除率.

測定ABTS 自由基清除率［15］.設置空白組和實驗組，測定734 nm 處吸光度，空白組吸光度記A0，實驗組吸光度記A1，按公式（2）計算清除率.

1.3.8 數據處理

采用Excel 2010 及SPSS 26.0 對實驗數據進行統計分析.

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

根據圖1 可知，添加4%苦蕎麥粉時，感官評分值最大，此時酸奶有明顯的苦蕎香味，口感柔和；苦蕎麥粉添加量增大，酸奶出現沉淀，口感粗糙，感官較差.因此，選擇苦蕎麥粉添加量為3.8%、4%、4.2%用于正交實驗.

圖1 苦蕎麥粉添加量對苦蕎酸奶感官評分影響

由圖2 可知，在苦蕎酸奶中加入不同劑量木糖醇，酸奶的感官評分先升高后降低，之后又緩慢上升.添加8%木糖醇時，酸奶口感細膩、酸甜適宜且無明顯沉淀.因此，選擇木糖醇添加量為7%、8%、9%用于正交實驗.

圖2 木糖醇添加量對苦蕎酸奶感官評分影響

發酵菌粉添加量影響酸奶酸度，過量使用會導致酸奶酸度偏高，使用不足會導致酸奶發酵不完全［16］.根據圖3 可知，發酵菌粉添加量為0.1%時，苦蕎酸奶感官評分最高，此時酸奶口感適宜，有光澤.因此，選擇發酵菌粉添加量為0.1%、0.125%、0.15%用于正交實驗.

圖3 發酵菌粉添加量對苦蕎酸奶感官評分影響

發酵溫度影響酸奶風味，溫度過高使風味物質反應不完全，溫度過低使風味物質丟失［17］，感官評分較低；發酵菌劑的菌株活性受發酵溫度的影響，溫度過高活菌數迅速下降［18］，不利于酸奶發酵.根據圖4 結果，選擇發酵溫度為42 ℃、43 ℃、44 ℃用于正交實驗.

圖4 發酵溫度對苦蕎酸奶感官評分影響

2.2 正交實驗結果

根據單因素實驗結果，進行正交優化實驗，結果與分析見表4.

表4 正交實驗結果分析

根據表4 可知，影響苦蕎酸奶感官評分的因素主次順序為苦蕎麥粉添加量（A）>木糖醇添加量（B）>發酵溫度（D）>發酵菌粉添加量（C），最佳組合為A2B2C1D2，即添加4%苦蕎麥粉、8%木糖醇、0.1%發酵菌粉，43 ℃下發酵6 h.

2.3 感官評定及基礎成分測定結果分析

通過正交實驗優化制得的苦蕎酸奶，感官評定結果為有明顯苦蕎香味、色澤均一、無沉淀和分層、酸甜適宜、無粗糙感，感官評分的平均值為90 分；酸度為80.3 °T；糖度為7.8 g/100 mL；總多酚含量為20.3 mg/100 g 消化樣；總黃酮含量為11.9 mg/100 g 消化樣，DPPH、ABTS 自由基清除率分別為53%和29%.

2.4 總多酚及總黃酮含量變化分析

2.4.1 總多酚在模擬體外消化過程中含量變化分析

根據圖5 可知，相較于空白對照組，胃液消化組在消化1 h時，總多酚含量達到峰值，之后逐漸趨于穩定，比未處理時增加了324.5%；胃酸對照組的總多酚含量保持上升趨勢，模擬胃消化3 h后，比消化0 h 時顯著增加了237.5%.模擬腸消化1 h，空白對照組和腸液消化組的總多酚含量均顯著增加，分別為95.9 mg/100 g消化樣和106.8 mg/100 g 消化樣，1 h 后各樣品的總多酚含量均呈下降趨勢.

圖5 模擬胃、腸消化過程中總多酚含量變化趨勢

苦蕎酸奶經模擬消化后總多酚含量增加，說明模擬消化中的酶可促進苦蕎酸奶中總多酚物質的釋放，與林棟等［19］對薏米多酚的研究有相似結論；胃酸對照組總多酚含量增加，說明酸性環境能促進總多酚含量的釋放［20］；腸消化過程中，兩組樣品總多酚含量出現下降趨勢，推測苦蕎酸奶中酚類物質在堿性環境下生成其他物質［8］.

2.4.2 總黃酮在模擬體外消化過程中含量變化分析

根據圖6 可知，模擬胃消化階段，相較于空白對照組，其他兩組的總黃酮含量變化趨勢相似，經3 h 胃液消化后，總黃酮含量比消化0 h 時各顯著增加了310.1%和329.0%（p<0.05）.模擬腸消化階段，腸液消化組總黃酮含量呈上升趨勢，模擬3 h 后其總黃酮含量為41.9 mg/100 g 消化樣；空白對照組在腸消化1 h時達到峰值，其總黃酮含量為30.6 mg/100 g 消化樣.

圖6 模擬胃、腸消化過程中總黃酮含量變化趨勢

模擬消化過程中，苦蕎酸奶的總黃酮含量比未消化時有明顯增加，說明苦蕎酸奶經模擬消化可促進多酚類物質的釋放，與李杰等［21］的研究結果相似.模擬胃消化過程中，胃酸對照組與胃液消化組中的總黃酮含量變化趨勢一致，推測低pH 條件對酸奶中黃酮類物質的釋放有促進作用［22］.

2.5 模擬胃腸消化過程中抗氧化活性變化分析

2.5.1 DPPH 自由基清除率在模擬體外消化過程中變化分析

根據圖7 可知，相較于空白對照組，胃酸對照組處理1 h時，DPPH 自由基清除率最高，之后下降；胃液消化組DPPH 自由基清除率逐漸上升；模擬消化3 h后，各處理組DPPH 自由基清除率均高于未消化組，且胃液消化組高于其他兩組.0.5 h時，腸液消化組DPPH 自由基清除率最高，為79%，之后迅速下降；模擬腸液消化3 h后，腸液消化組的DPPH 自由基清除率低于空白對照組.

圖7 模擬胃、腸消化過程中DPPH 自由基清除率變化趨勢

模擬消化過程中，樣品的DPPH 自由基清除率與總多酚含量變化趨勢相近.模擬腸消化過程中，DPPH 自由基清除率出現下降趨勢，可能是苦蕎酸奶中含有的總多酚物質抑制胰蛋白酶的活性［23］，從而降低了酸奶的抗氧化能力；空白對照組的DPPH 自由基清除率要高于腸液消化組，推測消化酶破壞了苦蕎酸奶中的抗氧化成分［24］.

2.5.2 ABTS 自由基清除率在模擬體外消化過程中變化分析

根據圖8 可知，相較于空白對照組，胃液消化組的ABTS 自由基清除率在2 h 時出現峰值，清除率為47%；胃酸對照組的ABTS 自由基清除率明顯上升；模擬消化至3 h時，胃酸對照組的ABTS 自由基清除率高于其他胃液消化組和空白組.腸液消化組與空白對照組相比，ABTS 自由基清除率呈上升趨勢，消化完成時最高，為74%.

分析圖8 可得，在模擬胃、腸消化過程中，苦蕎酸奶的ABTS 自由基清除率變化趨勢相似，均在消化0.5 h 后趨于穩定，與DPPH 自由基清除能力測定結果不同，推測可能與二者的抗氧化測定機制不同有關［19］；模擬胃消化3 h后，胃液消化組的ABTS 自由基清除率要低于胃酸消化組，再經過腸消化后ABTS 自由基清除率又有所回升，故推測在低酸環境中，抗氧化活性受到抑制，當pH 值恢復時，清除能力有所上升［25］.

圖8 模擬胃、腸消化過程中ABTS 自由基清除率變化趨勢

3 結論

苦蕎酸奶最佳工藝條件為添加4%苦蕎麥粉、8%木糖醇、0.1%發酵菌粉，43 ℃下發酵6 h.通過體外模擬消化研究苦蕎酸奶的多酚穩定性和抗氧化活性.結果表明：模擬胃液消化時，苦蕎酸奶中總多酚和總黃酮含量與消化0 h 相比分別顯著增加了324.5%和329.0%，DPPH 自由基清除率增加了60.4%；模擬腸消化時，總多酚和總黃酮含量與未處理時相比分別增加了30.9%和59.2%，ABTS 自由基清除率增加了23.3%.綜上所述，體外模擬消化可促進苦蕎酸奶中總多酚的釋放，提高抗氧化活性.