功能性黑小麦酸奶的研制

于章龙，宋 昱，谢三刚，谢飒英，任文斌，韩 雪，刘 瑞*

（1.山西省农业科学院 棉花研究所，山西 运城 044000；2.运城学院 生命科学系，山西 运城 044000）

黑色食品除比同类食品含有更多的植物蛋白、膳食纤维、维生素及微量元素外，还富含普通同类食品缺乏的花色苷、黄酮、生物碱、植物甾醇、强心苷等活性物质，具有降血压、防癌等功效，是发展中的天然保健食物，也是功能食品的理想原料[1-2]。黑小麦籽粒呈紫色、蓝色、紫黑色、深褐色或接近于黑色[3]。黑小麦蛋白质平均含量、必需氨基酸含量比普通小麦高约19%和38%，限制性氨基酸赖氨酸和苏氨酸的含量分别比普通小麦高约33%和31%，弥补了普通小麦限制性氨基酸的不足。硒、碘含量分别比普通小麦高约112%和78%。研究表明[4-6]，长期摄入黑色全谷物食品对糖尿病、肥胖、心血管疾病以及结肠癌等慢性疾病具有预防作用。

酸奶含有丰富的营养成分，口感风味独特，且具有改善肠道环境、排除毒素、降低胆固醇、提高免疫力的功效[7]，因而倍受人们的青睐。但酸奶中添加黑小麦（黑小麦汁、黑麦仁）的研究少有报道。本试验考察了黑小麦汁与纯牛奶的配比、发酵时间、绵白糖添加量和黑麦仁添加量等因素对于黑小麦酸奶感官评分的影响，并在此基础上采用正交试验进行配方的优选。并且考虑到黑小麦属于杂粮，而杂粮的消化慢，餐后血糖的上升速度慢，更容易控制餐后血糖水平，因此还进行了体外消化模拟，探究相比普通酸奶而言，黑小麦酸奶的消化速度。该研究不仅为黑小麦的应用开辟新的途径，且将会进一步推进我国粮食资源功能性产品的开发与利用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

纯牛奶：市售；某品牌酸奶（分离发酵菌种用）：市售；黑小麦、黑麦仁：山西省农业科学院棉花研究所；胃蛋白酶（3 000 U/g）：北京奥博星生物技术有限责任公司；α-淀粉酶（1 500 U/g）：合肥博美生物科技有限责任公司；无水乙酸钠、酒石酸钾钠、3,5-二硝基水杨酸、葡萄糖、苯酚、碘化钾、酚酞、碘（分析纯）：天津市大茂化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

DM-ZF80A磨浆机：沧县龙成机械厂；GSP-9050MBE恒温恒湿箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；WSC-1.5食品保鲜陈列柜：河南雪牌制冷设备有限公司；UV 5500PC紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 黑小麦酸奶的制作工艺流程

黑小麦汁、纯牛奶、绵白糖→杀菌→冷却→接种（市售酸奶）→分装→发酵→加入蒸熟黑麦仁→冷却后熟→成品

操作要点：称取一定质量的黑小麦，清洗干净后浸泡8h，按1∶3（质量比）的比例加水磨浆，浆液过滤分离后的滤液经过75 ℃水浴糊化5 h，得试验所需的黑小麦汁备用。按比例称取黑小麦汁与纯牛奶共300g作为发酵原液，加入原液质量的8%的绵白糖，在90 ℃条件下杀菌5 min，然后冷却至45℃，在超净工作台内加入原液质量的5%的市售酸奶作为发酵菌种，放入42 ℃的恒温发酵箱内发酵5 h，发酵后加入2%蒸熟处理的黑麦仁，再放入7 ℃保鲜柜中后熟24 h，即得成品。

1.3.2 黑小麦酸奶的感官评定方法

由10名经过专业培训的品评人员组成评定小组，根据黑小麦酸奶的色泽（10分）、香味（30分）、口感（40分）、组织结构（20分）对其进行感官评分[8-9]，满分100分，评分标准见表1。感官评分结果取10位品评员的平均值。

表1 产品感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of black wheat yogurt

1.3.3 单因素试验

黑小麦汁与纯牛奶配比：按1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5（质量比）不同比例称取黑小麦汁与纯牛奶共300 g作为发酵原液，其他操作步骤同1.3.1，并对成品进行感官评定。

绵白糖添加量：按1∶4（质量比）比例称取黑小麦汁与纯牛奶共300 g作为发酵原液，绵白糖添加量分别为6%、7%、8%、9%、10%。其他步骤同1.3.1，并对成品进行感官评定。

发酵时间：按1∶4（质量比）比例称取黑小麦汁与纯牛奶共300 g作为发酵原液，绵白糖添加量为8%。发酵时间分别为4 h、4.5 h、5 h、5.5 h、6 h。其他步骤同1.3.1，并对成品进行感官评定。

黑麦仁添加量：按1∶4（质量比）比例称取黑小麦汁与纯牛奶共300 g作为发酵原液，黑麦仁添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%。其他步骤同1.3.1，并对成品进行感官评定。

表2 黑小麦酸奶发酵条件优化正交试验因素与水平Table 2 Factors and levels of orthogonal tests for black wheat yogurt fermentation conditions optimization

1.3.4 正交试验设计

在单因素试验的基础上，确定了黑小麦汁与纯牛奶配比（A），绵白糖添加量（B），发酵时间（C），黑麦仁添加量（D）为正交试验的4个因素，其他操作同1.3.1。以感官评分为考察指标，通过L9（34）正交试验以此确定黑小麦酸奶的最佳配方，正交试验因素和水平设计见表2。

1.3.5 黑小麦酸奶和普通酸奶总糖水解率的测定

参照已有方法并稍作修改[10]，在5 g的黑小麦酸奶（经正交试验优化选取的配方）和5 g普通酸奶中各加5 mL的水均质处理，然后各取0.5 mL样液，分别加入10 mL HCl-KCl缓冲液（pH 1.5）和0.2 mL 0.1 g/mL胃蛋白酶溶液混匀，于40 ℃条件下水浴振荡1 h。然后各加入0.5 mol/L乙酸钠缓冲液补足体积至pH为6，再加入5 mLα-淀粉酶，37 ℃水浴中振荡水解30 min，再各取1 mL消化样液，于100 ℃水浴5 min灭酶。以葡萄糖为标准品，采用3,5-二硝基水杨酸法（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）[11]测定总糖含量及取样时间点消化样液中的还原糖含量。总糖水解率计算公式如下：

2 结果与分析

2.1 黑小麦汁与纯牛奶配比对酸奶感官品质的影响

由表3可知，黑小麦汁与纯牛奶配比对酸奶的品质影响较大。当黑小麦汁所占比例较大时，由于麦汁含水量较高，会造成酸奶成品出现明显分层且质地稀薄。相反当纯牛奶所占比例较大时，酸奶凝乳细腻，无乳清析出，但缺乏麦香味或麦香味较淡。当黑麦汁与纯牛奶比例为1∶4时制得的酸奶感官评分较好。该结果与前人报道的枸杞酸奶制备过程中枸杞浸提液的添加量对酸奶品质的影响结果相一致[12]。即枸杞浸提液添加量过大，产品组织状态不佳、凝固性不好，但比例过小则缺少枸杞特有的风味。

表3 黑麦汁与纯牛奶配比对酸奶感官品质的影响Table 3 Effect of black wort and milk ratio on the sensory quality of yogurt

2.2 绵白糖添加量对酸奶感官品质的影响

表4 绵白糖添加量对酸奶感官品质的影响Table 4 Effect of sugar addition on the sensory quality of yogurt

由表4可知，随着绵白糖添加量的增加，酸奶的凝结状态、风味、色泽无明显变化，凝乳状态良好，无乳清析出，组织细腻，不分层，无沉淀，仅对口感即酸甜度有些影响，口感逐渐由酸变甜。综合考虑，绵白糖添加量为7%时，所制酸奶酸甜适中，口感较好。在酸奶制备过程中，绵白糖的添加量要控制得当，过低产品的酸味明显，过高则过于甜腻，掩盖了产品的特征香气成分[13]。

2.3 发酵时间对酸奶感官品质的影响

表5 发酵时间对酸奶感官品质的影响Table 5 Effect of fermentation time on the sensory quality of yogurt

由表5可知，发酵时间对酸奶感官品质的影响较大。发酵时间较短时，发酵不成熟，会有少量乳清析出，如果发酵时间过长，口感则会变差、酸度增加。所以综合考虑发酵时间选择为5 h较好。在酸奶发酵过程中，对于时间的控制比较重要，时间过短，发酵菌种的作用发挥不充分，会导致酸奶的组织状态较差，但若发酵时间过长，乳酸菌等发酵菌种过度繁殖，产酸量增加，使得产品的酸甜比例失衡，口感较差[14-15]。

2.4 黑麦仁添加量对酸奶感官品质的影响

表6 黑麦仁添加量对酸奶感官品质的影响Table 6 Effect of black wheat pip addition on the sensory quality of yogurt

由表6可知，随着黑麦仁添加量的增加，酸奶的色泽、香味、口感会更趋于黑小麦味道，但添加过多时，酸奶的组织状态会变差。当黑麦仁添加量为3%时最合适。有研究表明[16]，在酸奶中添加适量的果粒可使感官品质达到较佳的状态，且此时酸奶的持水力（water holding capacity，WHC）最高，胶体脱水收缩作用敏感性（susceptibility to syneresis，STS值）最小。说明酸奶当中黑小麦添加量适当时，有利于酸奶中酪蛋白凝胶网络的形成[17]，使得水分被锁定在凝胶网络中，凝乳细腻且无乳清析出现象。

2.5 正交试验优选黑小麦酸奶的配方

表7 黑小麦酸奶发酵条件优化正交试验结果与分析Table 7 Results and analysis of orthogonal tests for black wheat yogurt fermentation conditions optimization

由表7可知，各因素影响黑小麦酸奶感官品质的主次顺序为：绵白糖添加量＞发酵时间＞黑小麦汁与纯牛奶质量比＞黑麦仁添加量。黑小麦酸奶的最佳配方为A3B2C2D1，即麦汁牛奶质量比1∶5，添加糖7%，发酵时间5 h，添加麦粒2%。对于该组合条件进行试验验证，制得的黑小麦酸奶的感官评分为91.0分，酸奶麦香味浓郁，口感酸甜适度，无乳清析出。经后熟阶段，黑小麦麦仁与酸奶融为一体，既有麦香味又有奶香味，感官品质达到最佳。而由方差分析（表8）结果可知，绵白糖添加量对黑小麦酸奶的感官品质有显著影响（P＜0.05）。

表8 正交试验结果方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal tests results

2.6 黑小麦酸奶与普通酸奶总糖水解率的比较

表9 黑小麦酸奶与普通酸奶总糖水解率对比结果Table 9 The comparison results of total sugar hydrolysis rate between black wheat yogurt and common yogurt

由表9可知，当模拟消化30 min时，黑小麦酸奶的总糖水解率比普通酸奶低19.64个百分点，即黑小麦酸奶的消化速率较慢，所以在体内引起血糖的上升速率放缓，使得血糖水平更容易被控制在正常范围内。在黑小麦酸奶当中添加了特征成分黑麦汁和黑麦仁，其中含有黑小麦淀粉，而黑小麦淀粉当中直链淀粉的含量较高[18]，较高的直链淀粉含量与较低的血糖指数相关，即体外消化速率慢且体内血糖反应升高越慢[19-21]。

3 结论

通过单因素试验、正交试验结果可知，选择黑小麦汁、纯牛奶比为1∶5（质量比）配制原发酵液，绵白糖添加量为7%，菌种添加量为5%，发酵时间5 h，黑麦仁添加量为原发酵液的2%，经发酵、后熟加工而成的黑小麦酸奶色泽均匀，其黑小麦特有香味和奶香味协调，酸甜适中、口感细腻，无乳清析出且黑麦仁柔韧有嚼劲，可以满足人们的饮食需要和合理的膳食搭配。

通过模拟体外消化30 min比较黑小麦酸奶与普通酸奶总糖水解率，可知黑小麦酸奶的总糖水解率比普通酸奶低19.64个百分点，故食用黑小麦酸奶可以更好地控制血糖水平。由于添加了黑小麦汁和黑麦仁，本产品营养成分大大提高，且富含黑色食品中特有的营养成分如花色苷、膳食纤维、微量元素硒等[22]。本产品的研发是传统粗粮与发酵奶制品的完美融合，符合人类追求绿色、健康、营养食品的需要。

[1]赖来展.中国特色食品概论[J].中国食物与营养，2000（2）：16.

[2]李建钊，李志辉，等.黑色食品资源营养特点及黑粒营养小麦的发展[J].中国种业，2004（1）：10-11.

[3]孙善澄，刘少翔.黑粒高营养小麦种植与加工利用[M].北京：金盾出版社，2003.

[4]DONGOWSKI G,HUTH M,GEBHARDT E,et al.Dietary fiber-rich barley products beneficially affect the intestinal tract of rats[J].J Nutr,2002,132(12):3704-3714.

[5]MELLEN P B,WALSH T F,HERRINGTON D M.Whole grain intake and cardiovascular disease:a meta-analysis[J].Nutr Metab Cardiovas,2008,18(4):283-290.

[6]ANDERSSON U,ROSÉN L,ÖSTMAN E,et al.Metabolic effects of whole grain wheat and whole grain rye in the CL mouse[J].Nutrition,2010,26(2):230-239.

[7]毛景海，樊祥富.小麦麸皮膳食纤维酸奶的研究[J].生物科技与现代农业，2012（5）：98-99.

[8]孔 青，代志强，周 伟，等.红豆酸奶的研制[J].中国酿造，2009，28（2）：179-181.

[9]张和平，张佳成.乳品工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，2010.

[10]马雨洁，刘 航，徐 元，等.熟制荞麦面条抗氧化品质及体外淀粉消化特性[J].食品科学，2013，34（17）：65-69.

[11]周楠迪，史 峰，田亚平.生物化学实验指导[M].北京：高等教育出版社，2011.

[12]翁庆北，朱建荣，李昌艳，等.凝固型枸杞酸奶的研制[J].现代食品科技，2011，27（8）：949-951.

[13]宋 爽，王大为.正交试验优化黑玉米原花青素乳饮料配方[J].乳业科学与技术，2014，37（2）：19-23.

[14]傅训迅，刘 珊，袁云飞，等.凝固型牛蒡蜂蜜酸奶的研制[J].中国酿造，2013，32（9）：148-151.

[15]陈历俊，乔伟仓.酸乳加工与质量控制[M].北京：中国轻工业出版社，2010.

[16]苏思婷，李全阳，熊 犍.搅拌型芒果水牛酸乳制备工艺的优化[J].现代食品科技，2012，28（3）：319-323.

[17]夏慧玲，余 勃，王水兴，等.红薯酸奶的制备及其在贮藏期理化变化[J].南昌大学学报：理科版，2013，37（4）：391-395.

[18]党 斌，张国权.不同品种黑小麦淀粉理化性质研究[J].北京工商大学学报：自然科学版，2011，29（5）：46-52.

[19]FREI M,SIDDHURAJU P,BECKER K.Studies on the in vitro starch digestibility and the glycemic index of six different indigenous rice cultivars from the Philippines[J].Food Chem,2003,83(3):395-402.

[20]LIVESEY G,TAYLOR R,HULSHOF T,et al.Glycemic response and health—a systematic review and meta-analysis:the database,study characteristics,and macronutrient intakes[J].Am J Clin Nutr,2008,87(1):223-236.

[21]HOWLETT J,ASHWELL M.Glycemic response and health:summary of a workshop[J].Am J Clin Nutr,2008,87(1):212-216.

[22]要 萍，于金侠.功能性黑色食品的研究与开发[J].粮油食品科技，2010，18（1）：5-7.