红枣多糖对乳酸菌发酵及酸奶品质的影响

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(河南科技大学食品与生物工程学院,河南洛阳 471023)

红枣多糖对乳酸菌发酵及酸奶品质的影响

崔国庭,李沁沛,王缎,任国艳,郭金英

(河南科技大学食品与生物工程学院,河南洛阳 471023)

以红枣多糖为研究对象,通过测定酸奶中乳酸菌活菌数、酸奶酸度、乳清析出率、持水力及感官等指标,研究红枣多糖对乳酸菌发酵酸奶在发酵、贮藏过程中品质的影响。研究结果表明:当红枣多糖添加量为1.0%时,可促进乳酸菌的生长,红枣多糖酸奶的酸度在贮藏期间的变化最小,持水力高、可达77%,乳清析出率最低,为4.40%;在不同温度贮藏的过程中,红枣多糖酸奶的pH、乳清析出率、持水力以及感官品质的变化均低于未添加红枣多糖的酸奶。红枣多糖一定程度上可延长酸奶的酸化过程、延长保质期。本实验通过探索红枣多糖对乳酸菌发酵和酸奶品质的影响,以期为红枣多糖酸奶的制作提供理论和技术依据。

红枣多糖,乳酸菌,酸奶,品质

乳制品由于营养价值极高一直广泛的受到人们的喜爱,酸奶是乳制品的重要组成成员,其不仅保留了原乳的优点,并且在发酵的过程中还产生了很多营养物质,如人体所需的多种维生素;此外,乳中磷和钙等矿物质更易于被人体吸收。酸奶适宜的人群范围非常广,包括乳糖不耐症的患者都可以食用酸奶来摄取所需的营养。酸奶还具有维持肠道的菌群平衡、促进消化、抗衰老、抗癌、提高免疫力、降低胆固醇含量、防止心血管疾病以及美容等功效[1-2]。

目前,国内外有许多关于酸奶的开发研究,他们将灵芝[3]、沙棘[4]、枸杞[5]、黑木耳[6]、山药[7]、椰子[8]、菊粉[9]、五谷[10-11]等应用于酸奶中,开发出多种风味、具有多种保健功能的酸奶。部分学者将香菇多糖[12]、杏鲍菇多糖[13]、灵芝多糖[14]、人参多糖[15]及凝胶多糖[16-17]等应用到酸奶的研发中,开发出多糖酸奶。研究发现将多糖加入酸奶,能够促进乳酸菌的发酵、降低酸奶在贮藏期间的乳清分离、提高酸奶的稳定性、延长酸奶的保质期等[18-19]。

红枣多糖是红枣中重要的功能性成分之一,是一种生物活性物质,其具有很多的生物活性。研究显示红枣多糖能够清除自由基、延缓衰老、具有抗补体活性、提高机体的免疫力、抗肿瘤以及降低血糖和血脂等作用[20-21]。近年来,对红枣多糖的研究也越来越受到人们的重视。

目前,关于红枣多糖与酸奶的研究主要集中在红枣多糖酸奶的提取工艺或发酵工艺优化方面,红枣多糖对乳酸菌发酵及酸奶品质的影响研究少见报道。本研究以红枣多糖和酸奶作为研究对象,从红枣多糖酸奶的制作工艺出发,通过测定酸奶的感官品质、滴定酸度、持水力、乳酸菌活菌数、乳清析出率以及pH等,来探索红枣多糖对乳酸菌发酵和酸奶品质的影响,以期为红枣多糖酸奶的发展提供理论和技术依据。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

红枣多糖 于新疆若羌灰枣中提取；伊利学生营养奶粉,白砂糖(食品级) 丹尼斯超市;酸奶发酵剂 安琪酵母股份有限公司;氢氧化钠、酚酞以及氯化钠 分析纯,天津市德恩化学试剂有限公司;MRS肉汤(MRS) 上海酶联检测技术有限公司。

TG16-W型离心机 金坛市恒丰仪器制造有限公司;YSQ-SG46-280S手提式压力蒸汽灭菌器、HPX-9052MBE电热恒温培养箱、电热鼓风干燥箱(101-2A) 上海博讯实业有限公司医疗设备厂;JY10001电子天平、PHS-3E pH计 上海精密化学仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1 红枣多糖的提取方法 将红枣粉碎,在90 ℃条件下,以30倍的去离子水提取2 h、提取2次。提取液合并浓缩,脱蛋白、脱色、透析除去小分子物质,在浓缩、真空冻干,获得大枣多糖。

1.2.2 红枣多糖酸奶的制作工艺流程 多糖酸奶的工艺流程:红枣多糖+牛奶+白砂糖→均质→杀菌(90～95 ℃,5 min)→冷却→发酵(43 ℃,5 h)→后熟(0～4 ℃)→成品。

1.2.3 酸奶感官评定 分别添加0、0.6%、1.0%、1.4%、1.8%、2.2%红枣多糖,研究红枣多糖对酸奶感官品质的影响。按照国标相关感官评定方法,20位有酸奶感官评价经验的人员从色泽、气味、滋味以及组织状态等方面进行评定,根据表1的评分标准进行打分,满分为100分,感官评分为20人打分的平均分值[22-23]。

表1 酸奶感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard for yogurt

1.2.4 酸奶滴定酸度的测定 参照GB5413.34-2010规定方法[24],取后熟24 h的不同浓度的红枣多糖酸奶进行测定,每瓶取10 mL酸奶于250 mL锥形瓶中并加入20 mL的蒸馏水混匀,加入适量的酚酞指示剂,以0.1000 mol/L的NaOH标准溶液滴定至微红色并且30 s内不褪色,记录消耗的NaOH的体积,并乘以10得到吉尔涅尔酸度值,平行测定三次,连续7 d定时测定。

为了解添加红枣多糖对酸奶在不同贮藏条件下的pH的影响,本实验研究了添加1%红枣多糖酸奶(1%多糖组)和零添加红枣多糖酸奶(空白组)在室温(20～25 ℃)和冷藏条件(0～4 ℃)下的pH变化。酸奶pH的测定:pH采用酸度计进行测定。

1.2.5 乳酸菌数的检验 依照GB4789-2010方法进行检验[25],取后熟24 h的不同多糖浓度的酸奶进行检测。每瓶取25 mL酸奶样品加入至装有225 mL生理盐水的锥形瓶中混匀制成10-1的稀释液,再用灭菌吸管吸取1 mL该稀释液加入到装有9 mL灭菌生理盐水的试管中制成10-2的稀释液,依照此方法依次进行倍比稀释。选择10-6、10-7和10-8三个梯度的稀释液各0.2 mL在MRS固体培养基上涂布,接种完成后置于36 ℃下培养48 h后进行计数,平行测定三次。

1.2.6 酸奶持水力的测定 为进一步了解红枣多糖对酸奶后熟过程中持水力的影响,本实验研究了1%红枣多糖酸奶(1%多糖组)和零添加红枣多糖酸奶(空白组)在室温(20～25 ℃)和冷藏条件(0～4 ℃)下的持水力变化。

酸奶持水力的测定:取后熟24 h的不同多糖浓度的酸奶进行测定,称量空的10 mL的离心管其质量记为W1,在每个离心管中加入2 mL酸奶并称量其质量记为W2,在3000 r/min下离心10 min,静置10 min后弃上清液,将余下物质精确称量质量记为W3,平行测定三次[26]。

持水力计算公式为:

1.2.7 酸奶乳清析出率的测定 为进一步研究在贮藏过程中红枣多糖对酸奶乳清析出率的影响,研究了1%红枣多糖酸奶(1%多糖组)和零添加红枣多糖酸奶(空白组)在室温(20～25 ℃)和冷藏条件(0～4 ℃)下的乳清析出率变化。

乳清析出率的测定:取后熟24 h的不同多糖浓度的酸奶进行测定,精确称量酸奶的总质量,再轻轻的吸取酸奶表面或底面析出的乳清并称量其重量,经二者的比重计算乳清析出率[27]。

乳清析出率计算公式为:

1.2.8 数据处理 利用EXCEL对数据进行整理,用GraphPad Prism软件对实验数据进行方差分析(p<0.05)。

2 结果与分析

2.1红枣多糖对酸奶感官品质的影响

图1 红枣多糖对酸奶感官品质的影响Fig.1 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt sensory quality

其感官评定结果如图1所示。由图1可以看到,随着红枣多糖添加量的增加,酸奶的感官评分上升,当多糖添加量达1.0%时,感官评分最高;红枣多糖添加量超过1.0%后,感官评分呈下降趋势。由此可得,添加红枣多糖在一定的范围内可以有效的改善酸奶的感官品质,但超过一定的范围则会降低酸奶的品质。添加适量的红枣多糖(1.0%)可改善酸奶的组织状态、有利于风味物质的产生、增强其稠度,提高口感。随着红枣多糖浓度的增加(>1.0%),其品质下降可能是由于红枣多糖开始与酸奶中其他成分形成一些颗粒结构使其相互作用不协调导致[28]。

本次科考队副领队魏福海曾9次赴南极执行任务并担任过昆仑站站长，他引用古语抒怀：“世之奇伟、瑰怪、非常之观，常在于险远，而人之所罕至焉，固非有志者不能至也。”

表2 红枣多糖对酸奶乳酸增值的影响Table 2 Effects of jujube date polysaccharide number of lactic acid bacteria

2.2红枣多糖对酸奶酸度的影响

滴定酸度是酸奶后熟过程中影响其保质期的重要因素。由图2可见,后熟的第1 d,酸奶的滴定酸度差异较小,随着贮藏时间的延长,其滴定酸度都在不断的上升。与未添加红枣多糖的酸奶相比,添加了红枣多糖酸奶的滴定酸度变化趋势较缓慢,其中添加1.0%红枣多糖酸奶的滴定酸度上升趋势最小,其滴定酸度在酸奶的后熟过程中最稳定。研究结果与张岩等[28]人的结论一致:多糖对乳酸菌的发酵产酸具有一定的抑制作用,因而具有抑制酸奶酸度升高的功能。这有利于延长酸奶的保质期、提高酸奶的品质。

图2 红枣多糖对酸奶滴定酸度的影响Fig.2 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt titration acidity

红枣多糖对酸奶在不同贮藏条件下的pH的影响,结果见图3。从图3可以看出,在4 ℃的冷藏条件下,7 d内酸奶的pH随着时间延长而不断下降,添加红枣多糖酸奶的pH下降相对缓慢,而空白组酸奶的pH下降幅度较大;在20 ℃室温条件贮藏,得到相同的结果。因此,在4 ℃或室温条件贮藏酸奶,添加适量的红枣多糖都能够减缓酸奶pH的变化。

图3 在贮藏过程中酸奶pH的变化Fig.3 Changes of pH of yogurt during storage

酸奶的酸度主要是乳酸菌发酵乳糖产生乳酸引起的,其酸度高低与pH相对应,pH越低,酸度值越高,pH越高表明酸度值越低。酸奶酸度的高低不仅关系到酸奶的风味,还影响酸奶的凝胶特性。红枣多糖能够缓和后酸化过程中pH的变化,因此,添加红枣多糖不仅有助于改善酸奶的感官品质,同时还能够延长酸奶的保质期。

2.3红枣多糖对乳酸菌数的影响

乳酸菌活菌数是检验酸奶品质的一个重要指标,红枣多糖对酸奶中乳酸菌的增殖的影响结果见表2。

从表2中可以看出,所有酸奶中乳酸菌数量在3.2×107～4.5×108CFU/mL之间,均符合我国对于酸奶中乳酸菌数量的规定。添加红枣多糖发酵的酸奶,其含乳酸菌活菌数均高于对照组,乳酸菌活菌数随着红枣多糖的添加量增加而上升,当红枣多糖添加量达到1.0%时,乳酸菌活菌数达到最高;继续增加红枣多糖的含量,乳酸菌活菌数目下降并逐渐趋于平稳。这可能是由于适量的红枣多糖能够促进乳酸菌更好的利用酸奶中的营养物质,过量的红枣多糖能够降低酸奶中的水分活性,不利于乳酸菌的生长繁殖。乳酸菌对于改善肠道的菌群环境,抑制腐败微生物的生长十分有效,因此添加了适量的红枣多糖酸奶对人体健康更有益。

持水力是衡量酸奶品质的一个重要指标,它决定了酸奶的组织状态以及酸奶的滋味,持水力一般与酸奶中的总固形物含量以及蛋白质的含量有关。在添加了不同浓度的红枣多糖后对酸奶的持水力进行了测定,测定的结果如图4所示。由图4可知,添加了红枣多糖的酸奶其持水力要显著高于未添加红枣多糖酸奶的持水力(p<0.05),酸奶的持水力随着红枣多糖的添加量的增大而增加,当红枣多糖添加量为1.0%时,其酸奶的持水能力最强达77%;当红枣多糖添加量超过1.0%后,其酸奶的持水力随着红枣多糖添加量的增加而降低。

图4 红枣多糖对酸奶持水力的影响Fig.4 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt water retention

酸奶的持水力主要受到酸奶中酪蛋白含量的影响,酪蛋白在一定的酸性条件下凝胶形成具有空间网状的胶体结构,该结构可以容纳水分及其它小分子物质及乳酸菌。加入多糖后,在发酵过程中多糖在酸奶的凝胶结构中以化学键的形式与蛋白质分子相互作用,能够增强凝胶结构,更有效的截留水分,防止乳清析出,从而提高了酸奶的持水力。持水力的提高有助于改善酸奶的品质,使其组织状态得到较好的改善[18]。

红枣多糖对酸奶后熟过程中持水力的影响,结果见图5。

图5 贮藏过程中酸奶持水力的变化Fig.5 Changes of water holdingcapacity of yogurt during storage

由图5可以看到,随着贮藏时间的延长,酸奶的持水力都呈下降趋势。在室温条件下贮藏7 d后,添加红枣多糖酸奶的持水力下降了11%,空白组酸奶的持水力下降了23%;在4 ℃贮藏7 d后,添加1.0%红枣多糖酸奶和空白组酸奶的持水力下降分别为8%和14%。实验结果显示添加1.0%红枣多糖、冷藏条件下酸奶的持水力下降幅度较小,证明添加适量的红枣多糖能显著的提高酸奶的持水力、改善酸奶的品质。本实验研究结果与张岩等人的研究结论一致:添加多糖有助于提高酸奶的持水力[28]。

2.5红枣多糖对乳清析出率的影响

乳清的析出率是衡量酸奶组织状态以及稳定性的重要指标,品质良好的酸奶其乳清的析出极少甚至于没有。对添加不同浓度红枣多糖的酸奶进行乳清的析出率的测定,其结果见图6。

由图6可以看出,空白组乳清析出率较高,最高值达到6.50%,红枣多糖酸奶的乳清析出率均低于空白组,而且随着红枣多糖添加量的增加,酸奶的乳清析出率呈现出先下降后上升的趋势。当红枣多糖添加量为1.0%时,其酸奶乳清的析出率最低,达4.40%。这表明,适当添加红枣多糖可以减少酸奶乳清的析出,过量添加则会增加酸奶乳清的析出,这可能是由于浓度过高的添加破坏了酸奶中成分的相互作用[13],这不利于维持酸奶品质的稳定性。

图6 红枣多糖对酸奶乳清的析出率的影响Fig.6 Effects of jujube date polysaccharideon yogurt whey precipitation rate

在贮藏过程中红枣多糖对酸奶乳清析出率的影响,结果见图7。

图7 贮藏过程中酸奶乳清的析出率Fig.7 Changes of whey precipitation of yogurt during storage

从图7中可以看出,贮藏1 d的酸奶乳清的析出率很低,随着储藏的时间延长,乳清析出率呈上升趋势。在室温条件下贮藏,添加了红枣多糖酸奶的乳清析出率上升相对缓慢,而空白组(未添加红枣多糖)酸奶的乳清析出率上升相对较快;在冷藏条件下结果亦如此。实验结果证明,添加适量的红枣多糖能减缓酸奶在贮藏过程中的乳清析出。这可能是由于红枣多糖与酸奶中的酪蛋白相互作用,稳定了酪蛋白形成的空间网状结构,使其具有更强的持水力,从而减少其乳清的析出[16]。

3 结论

以上实验结果证明,添加适量红枣多糖(1.0%)能够有效的改善酸奶的感官品质,能够促进酸奶中乳酸菌的增殖,能够在酸奶后熟过程中稳定酸奶的酸度变化,能够提高酸奶的持水力、降低酸奶在贮藏过程中的乳清析出率。总之,添加适量的红枣多糖,能够促进乳酸菌的生长、提高酸奶品质。

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Effectofjujubedatepolysaccharideonthefermentationoflacticacidbacteriaandthequalityofyogurt

CUIGuo-ting,LIQin-pei,WANGDuan,RENGuo-yan,GUOJin-ying

(College of Food and Bioengineering,Henan University of Science and Technology,Luoyang 471023,China)

Jujube date polysaccharide was taken as the main objective,and its effects on the lactic acid fermentation ofLactobacillusbulgaricusand yogurt quality were investigated by determining total number of lactic acid bacteria,titra
Table acidity,whey exhalation rate,water retention,texture and sensory quality of yogurt. The results indicated that the growth of lactic acid bacteria could be promoted and the acidity of yoghurt had the lowest change during storage,the water holding capacity was up to 77%,whey precipitation rate was 4.40%,when the adding amount of jujube date polysaccharide was 1.0%. The whey precipitation rate,water holding capacity,acidity and sensory quality of all the jujube date polysaccharide were better than those without jujube polysaccharide yoghurt during storage at different temperatures. Meanwhile,jujube date polysaccharide could lengthen the after acidification process of yogurt and guarantee period. In this study,we explored the effects of jujube polysaccharide on lactic acid bacteria fermentation and yoghourt quality,so as to provide theoretical and technical basis for the production of jujube polysaccharide yogurt.

jujube date polysaccharide;lactic acid bacteria;yogurt;quality

TS201.2

B

1002-0306(2017)19-0203-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.19.037

2016-09-28

崔国庭(1978-)，男，博士，研究方向：生物活性大分子的功能与应用，E-mail:cuiguoting1978@163.com。