一种功能性酸奶的研制*

2015-12-16方芳顾秋红赵玉萍胡姗姗张晶

食品与发酵工业 2015年1期

方芳，顾秋红，赵玉萍，胡姗姗，张晶

(淮阴工学院生命科学与化学工程学院，江苏淮安，223003)

功能性酸奶是在制作过程中增加某些预先设定的具有保健功能的配料，期望对某些特定人群有明显的、稳定的防治功能，并且兼有广泛的补养健身作用。在国外，现已研制开发出了2 000多种功能性酸奶［1-2］。目前我国功能型酸奶的花色品种有芦荟酸奶、红枣酸奶、沙棘酸奶等，少有将一些保健中药材(如芦根、莲子心、百合、鸡内金和天冬)提取物加入酸奶中的产品。本研究精选4种药食同源的保健中药和1种可用于保健食品的中药材(天冬)，其中芦根能清热泻火，生津止渴，除烦，止呕，利尿;莲子心能清心安神，交通心肾;百合可养阴润肺，清火安神;鸡内金可消积滞，健脾胃，清胃火;天冬则具有养阴润燥，清肺生津的功效［3-4］，尝试用这些保健中药水煎液与鲜奶配合发酵制成一种功能性酸奶。此保健中药酸奶产品的开发研制，不仅可以丰富发酵乳的品种，而且可进一步增加酸奶的保健功能，满足一些特殊人群如易上火人群的需要，是营养保健双赢的理想食品。

1 材料与方法

1.1 材料

中药:芦根、莲子心、百合、鸡内金和天冬;发酵剂:保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌以1∶1混合;鲜牛乳;蔗糖等。

1.2 仪器

生化培养箱，pH计，黏度计，分析天平，立式压力蒸汽灭菌器，紫外分光光度计，数显恒温水浴锅，超净工作台，冰箱等。

1.3 实验方法

1.3.1 保健中药酸奶的制备

1.3.1.1 中药水煎液的制备

准备5种中药(芦根、莲子心、百合、鸡内金和天冬)，分别粉碎。准确称取上述中药各50 g，分别用蒸馏水浸泡1 h，分2次加水煎煮，每次加水250 mL，均待水开后改用文火煮30 min，用纱布过滤;合并2次滤液，除去药渣，浓缩至50 mL，即得到质量浓度为1 g/mL的中药水煎液。经过滤灭菌后保存备用［5-6］。

1.3.1.2 保健中药酸奶的制备工艺流程

1.3.1.3 5种中药水煎液的添加量

芦根、莲子心、百合、鸡内金和天冬这5种保健中药在1%、3%和5%的添加量下，乳酸菌的数量有不同程度的增加，所以选择中药添加量为0%、1%、3%、5%，进行5因素4水平L16(45)的正交试验。因素水平表见表1。以感官评分和乳酸菌数综合作为考察指标确定5种中药水煎液的最适添加量。采用加权评分法对酸奶的感官质量进行综合评定，检验人数为10人，检验结果取平均值。其中色泽10分，口感30分，香味30分，组织状态30分［7-9］。乳酸菌数的测定采用稀释平板计数法，即将样品做8个稀释度，分别取0.1 mL的稀释液均匀涂布在乳酸菌培养基(MRS)上，做 4 个平行，37 ℃培养48 h，计数［10］。

表1 中药水煎液的最适添加量试验因素水平表Table 1 The factors and levels for the orthogonal design of the optimum adding amount about five traditional Chinese medicine decoction

1.3.2 乳酸菌数和理化指标检测

以上述正交实验获得的优方案制作保健中药酸奶，用凯氏定氮法测定蛋白质含量。并从酸奶冷藏后熟22 h后(记为第0天)开始检测5种指标:乳酸菌数、pH、黏度、多糖和氨基酸含量，以后隔1天测1次，测至第12天，观察酸奶在4℃贮藏期内各指标的变化曲线。分别采用pH计和黏度剂测定pH和黏度，参照罗玲泉［11］的方法测定多糖含量，采用茚三酮法［12］测定氨基酸含量。

2 结果与分析

2.1 正交实验确定5种中药水煎液的最适添加量

从表2可以看出，优方案为A2B3C1D1E4，即5种保健中药的最适添加量为:芦根1%、百合3%、莲子心0%、鸡内金0%、天冬5%。从极差结果可以看出，5个因素对产品品质的影响程度大小依次为C＞D＞E＞B＞A，其中莲子心和鸡内金的添加对实验结果的影响最大，因为莲子心口感比较苦，鸡内金中药味过重，因此感官评分较低。此外通过正交实验得出的最优方案并未在实验中出现过，因此需对此优方案进行验证，通过测定感官评分为94，稀释度为10-6平板上的平均菌落个数为48，综合评分71，通过正交实验得到的方案为优方案，得到的酸奶色泽均匀一致;组织状态较稳定，表面光滑，凝块较均匀，无乳清析出，黏稠适中，无气泡、无龟裂;具有所加中药特有的风味，口味较好，无不良异味，并测得蛋白质含量为2.95%，高于国家对于调味酸奶的标准(2.3%)［2］。

表2 正交实验确定5种中药水煎液的最适添加量试验方案及结果Table 2 The plans and results for the orthogonal design of the optimum adding amount about five traditional Chinese medicine decoction

2.2 酸奶在贮藏期过程中乳酸菌数的变化

由图1可知，在冷藏后熟完成后(第0天)保健中药酸奶的乳酸菌数为4.80×108CFU/mL，比对照酸奶高1.5倍，并在12 d的贮藏期内始终高于对照。这可能是因为所添加的保健中药营养丰富，乳酸菌可通过分泌到细胞外的各种酶来分解利用这些营养物质，即这些营养物质可作为不同的益生元，促进其生长繁殖。如芦根含有多糖、阿魏酸、薏苡素、游离脯氨酸、天冬酰胺等［4，13］;百合含有蛋白质、脂肪、多糖、皂苷、生物碱及多种微量元素和维生素［14-15］;天冬中含19种氨基酸、β-谷甾醇、甾体皂苷、黏液质、寡糖、多糖、糠醛衍生物等成分［16］;这些保健中药中含有的糖类、氨基酸、维生素等都能为乳酸菌的生长提供营养物质。

图1 贮藏期过程中酸奶乳酸菌数变化曲线Fig.1 Time course of lactic acid bacteria number change during yogurt storage

此外，对照和保健中药酸奶在4℃条件下贮藏时其乳酸菌数均逐渐减少，到第12天分别下降至1.4×108和2.85×108CFU/mL。这可能是因为乳酸菌本身所处介质酸度较高，并在贮藏过程中，酸化程度不断增加，使菌体生长受到抑制，导致活菌数逐渐减少［17］。

2.3 酸奶在贮藏期过程中pH值的变化

由图2可知，在贮藏过程中，2种酸奶的pH值均呈下降的趋势，保健中药酸奶pH值从第0天4.31下降到第12天的3.79，对照酸奶pH值则由4.23下降到3.46。贮藏前期(0～6 d)pH值下降，有利于风味物质如丁二酮和乙醛的产生。但6 d以后，如果pH值下降过快，则会影响酸奶的口感。对照酸奶在贮藏6 d以后，pH值下降趋势明显快于保健中药酸奶，即后酸化的程度比保健中药酸奶严重。因此，保健中药酸奶在贮藏后期的口感较对照酸奶好，这可能是因为添加的保健中药中的某些成分如多糖等可抑制后酸化［18］。

图2 贮藏期过程中酸奶pH值变化曲线Fig.2 Time course of pH change during yogurt storage

2.4 保健中药酸奶在贮藏期过程中黏度的变化

由图3可知，保健中药酸奶的黏度高于普通酸奶，这可能是因为添加的保健中药(芦根、百合和天冬)中含有多糖物质，可加大酸奶的黏度［18］。此外2种酸奶黏度的变化趋势都是随着贮藏时间的延长，逐渐降低。保健中药酸奶的黏度从第0天的3 598下降至第12天的2 286 mPa·s。对照酸奶的黏度则从3 006下降到1 567 mPa·s。酸奶黏度的形成主要是由于在酸性条件下，原料乳中的酪蛋白分子形成微小的亚胶体分子团，原料乳的黏度逐渐增加;当酸度达到一定程度(即到达酪蛋白等电点pI 4.6)时，亚胶体分子团受到磷酸钙的作用而相互连成胶体分子团，胶体分子团再缓慢聚集成均质的水合蛋白网络，形成固状酸凝乳，从而形成极高的黏度。但在贮存过程中，由于pH值的继续下降，介质中H+浓度增加，使蛋白质交联被破坏，从而使黏度有所下降，感官质量也随之降低［19-21］。

图3 贮藏期过程中酸奶黏度变化曲线Fig.3 Time course of viscosity change during yogurt storage

2.5 酸奶在贮藏期过程中多糖含量的变化

由图4可以看出，保健中药酸奶多糖含量明显高于对照。这可能因为添加的保健中药(芦根、百合和天冬)水煎液中含有丰富的多糖。有研究表明芦根多糖具有免疫促进作用，可促进淋巴细胞转化，护肝以及抗氧化等［13］;百合多糖具有降血糖、调节免疫、抗肿瘤、抗疲劳、抗氧化、抑菌等药理作用［14］;天冬多糖具有抗氧化、增强免疫力、延长衰老等多种作用［22］。因此可见保健中药酸奶相对于对照来说，具有更高的医疗保健作用。

图4 贮藏期过程中酸奶多糖含量变化曲线Fig.4 Time course of polysaccharide content change during yogurt storage

此外，在贮藏过程中，对照和保健中药酸奶多糖含量分别由第0天的118、234 mg/L一直上升，在第6天达到最大值，分别为192和307 mg/L，之后开始下降，到第12天分别为124和270 mg/L，即均呈先上升后下降的趋势。这可能是由于乳酸菌在后期贮藏过程中自身分泌胞外多糖，导致多糖含量增加;但随着贮藏时间的延长，酸奶后期pH不断下降，在酸性条件下，多糖发生糖苷键的断裂，导致多糖含量降低［8］。

2.6 酸奶在贮藏期过程中氨基酸含量的变化

由图5可以看出，保健中药酸奶氨基酸含量明显高于对照。这可能是因为添加的保健中药中含有丰富的氨基酸，如芦根中含有脯氨酸和天冬酰胺等［4］;百合中富含精氨酸和谷氨酸［23］;天冬中含天冬酰胺及谷氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、瓜氨酸、丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、甘氨酸、半胱氨酸等 19种氨基酸［16］。这些丰富的氨基酸成分使得保健中药酸奶营养更全面。并且保健中药含有的氨基酸中有一些是药效氨基酸，如天冬酰胺、精氨酸和谷氨酸等，其中天冬酰胺可镇咳平喘［16］;精氨酸能降低血氨，促进体中尿素生成，并可促进伤口的愈合;谷氨酸能在人体内与血氨结合形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中产生的氨毒害作用，并参与脑组织代谢，使脑功能活跃，是影响生长发育的重要氨基酸;因此添加保健中药的酸奶中具有更多的保健成分［23］。

图5 贮藏期过程中酸奶氨基酸含量变化曲线Fig.5 Time course of amino acid content change during yogurt storage

此外，从整体上看，3种酸奶都随着时间的增加，氨基酸含量均呈上升趋势，但从第6天后上升趋势缓慢，保健中药酸奶从第0天的2 046上升至第12天的3 339 mmol/L，对照酸奶则从1 542上升到2 201 mmol/L，这可能是因为随着贮藏时间的延长而增加，牛乳和保健中药中含有的蛋白质在发酵过程中被逐渐分解所致。

3 结论

本课题研制的功能性酸奶最佳的发酵工艺条件为添加芦根1%、百合3%、天门冬5%;1∶1保加利亚乳杆菌:嗜热链球菌混合发酵剂添加量3%;在42℃下发酵4 h，后熟22 h;可制作出口感较好的保健中药酸奶。在贮藏过程中，中药酸奶中的乳酸菌数、pH值、黏度、多糖、氨基酸含量一直高于对照酸奶，由此可见保健中药水煎液对酸奶中的乳酸菌具有促进作用，且保健中药酸奶的营养价值要高于对照酸奶。

本实验中添加的芦根、百合和天冬除具有清火的功效之外，还具有其他作用，如芦根可抗氧化和护肝［24］;百合可抗癌、抗疲劳、耐缺氧［15］;天冬则有润肤悦颜，健身延年的作用［4］，因此添加这些保健中药，可极大地提高酸奶的品质。同时添加的芦根和百合是药食同源的中药［25］，而天冬则是可用于保健食品的材料［16，26］，因此该保健中药酸奶是相对安全的;且本实验中的中药水煎液是在发酵前添加的，经过乳酸菌的发酵，有可能提高中药活性成分含量，提高疗效，降低毒副作用［27-28］。

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