三葉超微粉酸奶制備工藝及品質(zhì)特性

董 琪,張 晶,程龍楠,李 娜,3,劉 露,2,吳文睿,2*

(1.亳州學(xué)院 生物與食品工程系,安徽 亳州 236800;2.養(yǎng)生型配制酒亳州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 亳州 236800;3.藥食同源功能食品亳州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 亳州 236800)

桑葉是一種藥食兩用的原料(衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[2002]51號(hào)文中既是食品又是藥品的物品名單已列入)[1],在國(guó)家藥典中也明確規(guī)定其藥食兩用特性,被國(guó)際食品衛(wèi)生組織列入“人類(lèi)21世紀(jì)十大保健食品之一”[2]。桑葉現(xiàn)在已被開(kāi)發(fā)多種功能食品,如桑葉茶、桑葉飲料及桑葉提取物[3-4]、桑葉焙烤食品[5]、桑葉糧食制品[6]、桑葉釀造酒及釀造醋[7-8]等,此外桑葉中還富含氨基酸、碳水化合物、礦物質(zhì)等[9],桑葉中含有的DNJ礦物質(zhì)能夠起到潤(rùn)腸通便、開(kāi)脾健脾的作用。

杜仲具有補(bǔ)中益氣、強(qiáng)筋、治腰膝酸痛與小便余瀝的作用[10]。2020年版《中國(guó)藥典》中,杜仲皮和杜仲葉均入藥,具有補(bǔ)肝腎、強(qiáng)筋骨之效,用于治療肝氣不足、腰脊酸痛、筋骨無(wú)力、頭暈?zāi)垦５萚11]。杜仲葉比較容易獲得,且其營(yíng)養(yǎng)成分和藥用成分與杜仲皮相近,可以用杜仲葉代替杜仲皮[12]。杜仲葉中黃酮類(lèi)化合物種類(lèi)豐富,含量也較高,具有很高的研究?jī)r(jià)值[13]。有研究顯示生物類(lèi)黃酮在抗氧化,抑制脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng),預(yù)防心血管疾病,防癌、抗癌方面效果明顯[14-16]。杜仲葉在2002年就被列入保健食品物品名單,于2019年作為藥食兩用物質(zhì)進(jìn)行試點(diǎn)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)[17]。杜仲葉具有抗氧化、降壓、預(yù)防骨質(zhì)疏松[18]、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤和降低血糖等功效[19-22]。杜仲葉無(wú)毒副作用,是開(kāi)發(fā)健康食品的優(yōu)質(zhì)原料,可用來(lái)開(kāi)發(fā)功能性食品[23]。目前開(kāi)發(fā)的杜仲葉食品主要有杜仲葉茶[24]、復(fù)合飲料[25]、杜仲茶酸奶[26]、杜仲鮮葉乳酸飲料[27]、杜仲葉超微粉饅頭[28]等。

荷葉,藥食同源植物,味苦、性平,歸肝、脾、胃經(jīng),有清暑化濕、升發(fā)清陽(yáng)、涼血止血的功效[11],具有降脂減肥的功效,在中醫(yī)古籍中早有記載[29]。荷葉中含有豐富的生物活性成分,包括生物堿類(lèi)、黃酮類(lèi)[30]、萜類(lèi)、木質(zhì)素、有機(jī)酸、揮發(fā)油等成分[29],具有調(diào)節(jié)血脂[31]、減肥[32]、抑制脂肪肝的功效[33]。荷葉開(kāi)發(fā)功能食品多集中在減肥降脂產(chǎn)品[34],包括荷葉茶、荷葉復(fù)合飲料、荷葉粥、荷葉酒、荷葉酸奶等[35-37]。

酸奶富含多種營(yíng)養(yǎng)成分,具有保健作用,因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,口感酸甜,備受消費(fèi)者的青睞。目前對(duì)酸奶的研究主要有植物基酸奶的制備及其營(yíng)養(yǎng)特性研究、酸奶中益生菌的保健功效研究、功能成分在酸奶中的應(yīng)用、酸奶功能特性研究等[38]。超微粉碎技術(shù)作為比較先進(jìn)的食品加工技術(shù),能最大限度地保持加工產(chǎn)品的色澤、營(yíng)養(yǎng)及生物活性成分[39]。超微粉具有很多優(yōu)良特性,如溶解性、分散性與化學(xué)活性等[40],改善產(chǎn)品口感[41]有利于人體對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)的吸收。將桑葉、杜仲葉和荷葉進(jìn)行超微粉碎,以全粉的形式加入到酸奶的制作中,最大限度地保持了原有的營(yíng)養(yǎng)成分、藥理成分和原料的天然本色,強(qiáng)化其營(yíng)養(yǎng)保健功效,并賦予酸奶天然色澤和特有的風(fēng)味。目前已經(jīng)有桑葉、杜仲葉、荷葉超微粉制作的饅頭、飲料等[42]。以超微粉的形式加入牛奶中發(fā)酵成的酸奶還有猴頭菇超微粉酸奶、滁菊超微粉酸奶、超微綠茶粉木糖醇酸奶等[43],既能保持酸奶和原料的營(yíng)養(yǎng)成分及其保健作用,同時(shí)又具有了原料的色澤和風(fēng)味。

酸奶是鈣的良好來(lái)源,具有降血脂、助消化等多種功能,桑葉、杜仲葉和荷葉又各具有預(yù)防骨質(zhì)疏松、抗氧化、潤(rùn)腸通便、減肥降脂等功效,因此將三者與酸奶結(jié)合制成的三葉超微粉酸奶具有極高的市場(chǎng)前景。本課題以桑葉、杜仲葉、荷葉、乳粉為原料,對(duì)三葉進(jìn)行超微粉碎加入到乳粉中進(jìn)行發(fā)酵制備酸奶。通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),以感官評(píng)價(jià)、質(zhì)構(gòu)分析、酸度為指標(biāo),優(yōu)化三葉超微粉酸奶的最佳工藝參數(shù),并對(duì)產(chǎn)品總黃酮含量、抗氧化性能、黏度、稠度、乳酸菌數(shù)進(jìn)行測(cè)定,評(píng)價(jià)產(chǎn)品品質(zhì),為新型風(fēng)味酸奶和桑葉、杜仲葉及荷葉的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

干荷葉、干桑葉、干杜仲葉(均購(gòu)于亳州康美大市場(chǎng));脫脂奶粉(伊利脫脂高鈣奶粉);蔗糖:云山半零卡糖(云山半有限公司);發(fā)酵菌種:川秀乳酸菌酸奶發(fā)酵粉(北京川秀科技有限公司);蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品(≥98%,合肥博美科技生物有限公司);ABTS(2,2-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)、DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)(分析純,飛凈生物有限公司);Tris-Hcl(三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽)(分析純,安永博科技有限公司);氫氧化鈉、過(guò)二硫酸鉀、乙醇、無(wú)水氯化鋁、醋酸鈉(分析純,國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司);酚酞(分析純,天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司);鄰苯三酚(分析純,合肥巴斯夫生物有限公司);抗壞血酸(分析純,天津市光復(fù)科技有限公司)。

儀器設(shè)備:XDW-15B型中藥低溫超微粉碎機(jī)(濟(jì)南達(dá)微機(jī)械有限公司);Universal TA型質(zhì)構(gòu)儀(上海騰拔儀器科技有限公司);LDZX-50KBS立式壓力蒸汽滅菌器(蘇州市三昊儀器設(shè)備有限公司);HH-3A型恒溫水浴鍋(常州國(guó)宇儀器制造有限公司);SPX-150BX型培養(yǎng)箱(天津市泰斯特儀器有限公司);DHG-907013型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海瑯玗實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司);JA2003型電子分析天平(上海衡平儀器儀表有限公司);UV-6100型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)(上海元析儀器有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

(1)酸奶制備工藝流程。

(2)單因素實(shí)驗(yàn)。在固定蔗糖的添加量為8%,菌種接種劑量為0.3%,杜仲葉粉為0.02%,桑葉粉為0.02%的條件下,以感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析為評(píng)價(jià)指標(biāo),考察荷葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉添加量,在固定蔗糖的添加量為8%,接種劑量為0.3%,桑葉粉加入量0.02%的條件下,以感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析為評(píng)價(jià)指標(biāo),考察杜仲葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉、杜仲葉粉添加量,在固定蔗糖的添加量為8%,菌種接種劑量為0.3%條件下,以感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析為評(píng)價(jià)指標(biāo),考察桑葉粉的添加量分別為0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

選取以上單因素獲得最佳的荷葉粉、杜仲葉粉與桑葉粉添加量,固定蔗糖的添加量為8%,以感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)分析為評(píng)價(jià)指標(biāo),考察接種量分別為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時(shí)對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

(3)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果選取荷葉粉添加量、杜仲葉粉添加量、桑葉添加量、菌種添加量進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以感官評(píng)分(80%)為主,結(jié)合質(zhì)構(gòu)分析(10%)和酸度(10%)這3個(gè)方面來(lái)優(yōu)化“三葉”酸奶的制備工藝,并與市售酸奶作對(duì)比。正交試驗(yàn)因素和水平設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)各因素水平表[L9(34)]

(4)感官評(píng)價(jià)。由培訓(xùn)的專(zhuān)業(yè)品評(píng)人員10人對(duì)酸奶進(jìn)行測(cè)評(píng),并對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量做出感官評(píng)估。滿分為100分,其中,外觀(15分)、風(fēng)味(30分)、質(zhì)地(25分)、口感(30分),去除最高和最低分取其平均值。酸奶感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

(5)質(zhì)構(gòu)分析。對(duì)酸奶的品質(zhì)進(jìn)行分析時(shí),以感官評(píng)價(jià)為主,質(zhì)構(gòu)儀能夠?qū)悠诽匦赃M(jìn)行數(shù)據(jù)化的表達(dá)[44],因此結(jié)合質(zhì)構(gòu)特性對(duì)酸奶進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)更能反映酸奶的品質(zhì)特性。用質(zhì)構(gòu)儀對(duì)三葉超微粉酸奶的堅(jiān)實(shí)度、稠度、黏度等展開(kāi)具體的質(zhì)構(gòu)分析。選用反擠壓裝置(P/BE)探頭,觸發(fā)點(diǎn)負(fù)載為10 g,探頭進(jìn)入距離為30 mm,測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速度均為1 mm/s。

當(dāng)酸奶單次下壓,探針繼續(xù)下壓時(shí)會(huì)穿透試樣表面進(jìn)入酸奶內(nèi)部,這時(shí)會(huì)有一個(gè)顯著的大峰,峰代表了凝固酸奶的凝膠強(qiáng)度;出現(xiàn)此峰值時(shí)的位移代表表皮脆性,可表征凝固型酸奶表皮易破裂程度;曲線正面積代表樣品的稠度,數(shù)值越大,樣品就越稠;負(fù)面積是探頭返回時(shí),凝固型酸奶在其破碎后對(duì)探頭返回運(yùn)動(dòng)的抵抗作用,可以表征酸奶內(nèi)部緊致度;數(shù)值越大,樣品的阻力越大,黏度也是樣品黏稠度的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

(6)酸奶總黃酮含量測(cè)定。蘆丁標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:參考杜慶鑫[45]方法稍作修改。稱取10.0 mg蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品,并配置成100 μg/mL的蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取溶液1.0 mL,移入10 mL刻度比色管中,分別添加pH值為3.6的醋酸-醋酸鈉緩沖液3 mL,10%AlCl3溶液3 mL,用60%的乙醇溶液定容至10 mL,快速搖勻,室溫放置30 min。在396 nm處測(cè)得吸光值,制作標(biāo)準(zhǔn)曲線,得回歸線方程為y=0.010 5x-0.006 2,R2=0.999 3,表明線性關(guān)系良好。

酸奶中總黃酮含量測(cè)定:取酸奶溶液1 mL,加60%乙醇10 mL,超聲1 h,60 ℃,9 000 r/min離心15 min,獲得上清液。方法同蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)定,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸線方程,代入得出酸奶的總黃酮含量。

(7)酸奶抗氧化活性測(cè)定。樣品處理:將三葉酸奶于離心機(jī)中以3 500 r/min離心20 min后取上清液備用。

ABTS自由基的清除測(cè)定方法。按已有方法[46]稍作修改,將5 mmol/L過(guò)二硫酸鉀和14 mmol/L ABTS溶液各取2 mL混合,避光保存過(guò)夜形成ABTS+·母液,用無(wú)水乙醇將母液進(jìn)行稀釋,使稀釋液的吸光度在734 nm下維持在0.700±0.020。取0.5 mL上清液,加入4.0 mL ABTS+·溶液,混勻,避光放置20 min,在734 nm下測(cè)得的吸光度為Ax;取0.5 mL乙醇作為空白對(duì)照,混勻相同的方法測(cè)得的吸光度為A0;以維生素C作為陽(yáng)性對(duì)照。按照式(1)計(jì)算ABTS自由基的清除率S。

DPPH自由基清除率測(cè)定方法。參考韓永佳[47]的方法稍作改動(dòng),使用無(wú)水乙醇配制0.2 mg/mL的DPPH·溶液,放置冰箱冷藏保存。取樣品上清液1 mL,加入1.5 mL DPPH·溶液,用無(wú)水乙醇定容至10 mL,避光靜置30 min,在517 nm處的吸光度為Ax;將無(wú)水乙醇作為空白對(duì)照,混勻相同的方法,測(cè)得的吸光度為A0;將維生素C作為陽(yáng)性對(duì)照,按照式(1)計(jì)算DPPH自由基的清除率S。

超氧陰離子清除率的測(cè)定方法。按照陳龍等[48]的方法略做改動(dòng),取0.05 mol/L的Tris-Hcl緩沖液(pH 8.2)4.5 mL,置于25 ℃水浴20 min,分別加入1 mL的上清樣品液和0.4 mL的0.025 mmol/L鄰苯三酚溶液,混勻后在水浴鍋中25 ℃下加熱5 min后,再加入1 mL的8 mmol/L鹽酸溶液,在299 nm處測(cè)得吸光度值A(chǔ)x,空白對(duì)照為A0,將維生素C作為陽(yáng)性對(duì)照,按照式(1)計(jì)算超氧陰離子的清除率S。

(1)

(8)酸度測(cè)定。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5009.239-2016[49]。

(9)乳酸菌數(shù)測(cè)定。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB19302-2010[50]。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

(1)荷葉粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。荷葉粉添加量對(duì)三葉酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響如圖1所示。由圖1可見(jiàn),三葉超微粉酸奶的稠度隨著荷葉粉添加量的增加先升高后降低。原因可能是隨荷葉粉添加量的不斷增加,抑制了酸奶中乳酸菌的繁殖,從而降低了酸奶的稠度。當(dāng)荷葉粉添加量為0.08%時(shí),稠度最高,表明此時(shí)的凝固形式為最佳;根據(jù)酸奶的感官評(píng)分可以看出,隨著荷葉粉添加量的增加,感官評(píng)分是先增高后逐漸降低,主要原因是隨荷葉粉添加量的不斷增加,酸奶的色澤與口感不佳,乳清析出較多。當(dāng)荷葉粉添加量為0.08%時(shí),此時(shí)感官評(píng)分最高,因此結(jié)合酸奶的稠度與感官評(píng)分,得出三葉超微粉酸奶的最佳荷葉粉添加量為0.08%。

圖1 荷葉粉添加量對(duì)酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響

(2)杜仲葉粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。杜仲葉粉添加量對(duì)三葉酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響如圖2所示。由圖2可見(jiàn),當(dāng)杜仲葉粉添加量為0.04%時(shí),三葉酸奶的稠度最高,表明此時(shí)它的凝固最佳;根據(jù)酸奶的感官評(píng)分,隨著杜仲葉粉添加量的增加,感官評(píng)分逐漸降低,主要原因是隨著杜仲葉粉添加量的不斷增加,導(dǎo)致酸奶的色澤較深,口感不好,杜仲葉的風(fēng)味太突出,同時(shí)乳清析出多。當(dāng)杜仲葉粉加入量為0.04%時(shí),此時(shí)感官評(píng)分最高,因此結(jié)合酸奶的稠度與感官評(píng)分,得出三葉酸奶的最佳杜仲葉粉添加量為0.04%。

圖2 杜仲葉粉添加量對(duì)酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響 圖3 桑葉粉添加量對(duì)酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響

(3)桑葉粉添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。桑葉粉添加量對(duì)三葉酸奶稠度和感官評(píng)價(jià)的影響如圖3所示。由圖3可見(jiàn),三葉酸奶的稠度隨著桑葉粉添加量的增加呈現(xiàn)先下降后增高的趨勢(shì),當(dāng)桑葉粉添加量為0.04%時(shí),三葉酸奶的稠度最高。隨著桑葉粉添加劑量的增加,感官評(píng)分呈現(xiàn)下降趨勢(shì),主要原因是隨著桑葉粉添加量的持續(xù)上升,酸奶的色澤灰暗,桑葉氣味過(guò)于濃郁,酸乳風(fēng)味被掩蓋,且有一定的澀味,影響口感。當(dāng)桑葉粉添加量為0.04%時(shí),此時(shí)感官評(píng)分最高。因此結(jié)合酸奶的稠度與感官評(píng)分,得出三葉酸奶的最佳桑葉粉添加量為0.04%。

(4)菌種添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。菌種添加量對(duì)三葉酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響如圖4所示,菌種添加量對(duì)三葉酸奶黏度和酸度的影響如圖5所示。由圖4、5可見(jiàn),酸奶的稠度隨著菌種添加量的增加先增高后降低,在菌種添加量為0.4%的條件下,最大稠度為322.77 g/sec;隨著菌種量的不斷添加,感官評(píng)價(jià)逐步升高后降低,菌種添加量為0.4%的條件下感官評(píng)價(jià)最好;酸奶的酸度值隨著菌種的添加量不斷增加而持續(xù)上升,當(dāng)菌種的添加量為0.4%時(shí),酸奶的酸度達(dá)到了102°T,當(dāng)接種量為0.5%時(shí),酸度過(guò)高,口感過(guò)酸,且黏度和稠度值均在逐漸下降,因此綜合考慮,三葉酸奶的最佳菌種添加量為0.4%。

圖4 菌種添加量對(duì)酸奶稠度和感官品質(zhì)的影響 圖5 菌種添加量對(duì)酸奶黏度和酸度的影響

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

三葉酸奶最佳工藝優(yōu)化。正交試驗(yàn)酸度和稠度評(píng)分結(jié)果如表3所示。由表3可知,影響三葉酸奶品質(zhì)的4個(gè)因素程度從大至小依次為:荷葉粉添加量、桑葉粉添加量、杜仲葉粉添加量、菌種添加量,最佳的工藝條件為A1B2C2D2,即荷葉粉添加量0.06%、桑葉粉添加量0.04%、杜仲葉粉添加量0.04%、菌種添加量0.4%,與正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2一致。根據(jù)此最佳配比,以感官評(píng)價(jià)、酸度、質(zhì)構(gòu)來(lái)對(duì)三葉酸奶進(jìn)行綜合評(píng)分為94.8分時(shí),酸奶的口感較好。在此最優(yōu)條件下進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),此時(shí)的感官評(píng)價(jià)為93分,酸度為102.4°T,稠度值為348.0 g/sec,綜合評(píng)分為94分,結(jié)果與最優(yōu)組合一致。

表3 正交試驗(yàn)酸度和稠度評(píng)分結(jié)果

表4 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.3 三葉酸奶品質(zhì)分析結(jié)果

在優(yōu)化最佳配比即荷葉粉添加量0.06%、桑葉粉添加量0.04%、杜仲葉粉添加量0.04%、菌種添加量0.4%條件下,制備的三葉酸奶品質(zhì)參數(shù)如下:

(1)酸度。測(cè)得三葉酸奶的酸度為102°T,符合國(guó)家所規(guī)定發(fā)酵乳的酸度值≥70.0°T。

(2)乳酸菌數(shù)。測(cè)得三葉酸奶的乳酸菌數(shù)為2.8×106CFU/mL。符合國(guó)家所規(guī)定的乳酸菌數(shù)≥1.0×106CFU/mL。

(3)黏度與稠度。堅(jiān)實(shí)度、稠度隨著酸奶的單因素添加量而發(fā)生改變。最佳工藝配比為質(zhì)構(gòu)黏度92.41 g/sec,稠度347.93 g/sec。

(4)總黃酮含量。測(cè)得三葉酸奶的總黃酮含量為15.7 μg/mL。

表5 三葉酸奶抗氧化活性

3 結(jié)論

荷葉具有消暑利濕,散瘀止痛的作用;桑葉有消炎、利尿、清散風(fēng)熱等功效;杜仲葉具有鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛、提高人體免疫力的作用。桑葉、荷葉和杜仲葉三者又同時(shí)具有降脂降糖、促進(jìn)胃腸道蠕動(dòng)以清除體內(nèi)代謝廢物的功效。本文以桑葉、杜仲葉、荷葉為原料,對(duì)其進(jìn)行超微粉碎,將超微粉末加入復(fù)原乳中制備具有保健功能的三葉超微粉酸奶。