运动营养发酵乳产品开发

王一然,孙雪姣,陶冬冰,李墨翰,臧健,岳喜庆,武俊瑞

(沈阳农业大学a.食品学院;b.分析测试中心,沈阳 110866)

运动营养发酵乳产品开发

王一然a,孙雪姣a,陶冬冰a,李墨翰a,臧健b,岳喜庆a,武俊瑞a

(沈阳农业大学a.食品学院;b.分析测试中心,沈阳 110866)

以鲜奶为原料,通过添加螺旋藻、大豆低聚糖、大豆多肽、牛磺酸、VB12、烟酰胺、益生菌等配料,依据单因素试验和正交试验设计,在感官综合评价的基础上,利用120乳品综合成分指标分析仪、氨基酸自动分析仪、流变仪等设备,分析各组样品的理化指标及品质,最终确定最佳配方和工艺,进一步参照国家保健食品检验与评价技术规范实施手册,通过动物试验对其运动营养功能进行验证.结果表明:发酵乳理化性质均符合国家标准,营养成分更高.经口给予小鼠不同剂量的功能发酵乳,30 d后能延长小鼠游泳时间约22%;提高小鼠肝糖原含量约23%;并显著降低小鼠血清尿素氮含量约6%,具有明显的增强体力、缓减疲劳的功效.

抗疲劳;发酵乳;动物试验

0 引言

长期的运动可导致疲劳综合症,而长期的疲劳会使人的抵抗力下降,出现头晕、气短、情绪焦躁等亚健康症状.近年来世界卫生组织经过调查发现,健康人仅占人群总数的5%.然而,目前市面上的抗疲劳运动营养型产品却非常少,而且鱼龙混杂,产品营养成分和功能单一[1-3].所以研制开发营养成分丰富、针对性强的运动后营养补充食品,迫在眉睫.

本研究筛选益生菌、牛磺酸、赖氨酸、大豆肽[4]、螺旋藻[5-6]、B族维生素、大豆低聚糖等均有较好抗疲劳功效的成分,针对运动员人群特殊的生理和营养需求,科学地设计,研制开发集益生菌、牛磺酸、螺旋藻、大豆多肽、维生素、大豆低聚糖等多种营养和抗疲劳功能于一体的运动营养型功能发酵乳,营养补充更全面、效果更持久[7-8].

1 实验

1.1 材料与试剂

鲜牛乳(市售),VB12,螺旋藻粉,大豆肽,大豆低聚糖,牛磺酸,烟酰胺,嗜热链球菌(DANISCO),保加利亚乳杆菌(DANISCO),植物乳杆菌F5-5(实验室).

1.2 仪器与设备

高速离心机,DHR旋转流变仪,UV-2700型紫外-可见分光光度计,120乳品综合成分指标分析仪,均质机,灭菌机,ALC-210.2型电子天平,L-8900高效氨基酸分析仪.

1.3 方法

1.3.1 运动营养补充剂的筛选

根据查阅中华药典、中国知网,筛选出具有抗疲劳功能物质.再将筛选出的功能物质添加到酸奶中进行预实验进一步筛选.通过发酵乳的稳定性以及感官指标确定最终功能因子的种类.由GB 14880-2012食品营养强化剂使用标准、GB 14759-2010食品添加剂牛磺酸确定少数功能因子用量.

1.3.2 运动营养型发酵乳加工工艺

运动营养功能发酵乳采用如下工艺流程进行制作.

新鲜牛乳验收→过滤→净化→调配→预热→均质→杀菌→冷却→灌装→发酵→后熟→成品

1.3.3 运动营养型发酵乳加工操作要点

原料乳经过滤和标准化后,加入前期根据运动人群营养生理需求、膳食指南等资料筛选确定的运动营养补充剂,混合均匀后,预热到53℃左右,在20 MPa下均质后,在90℃下杀菌5 min.迅速降温到43℃,接种保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌和植物乳杆菌FS5-5,43℃,发酵4 h后先迅速冷却到20℃左右,再置于4℃后熟12 h,以获得良好风味.接种时要严格注意操作卫生,防止污染.

1.3.4 运动营养型发酵乳配方筛选和确定

采用单因素试验与正交试验设计,通过感官综合评价、理化指标测定综合筛选确定产品配方.

采用正交试验设计原理,结合单因素试验结果,设计最佳配方正交试验因素水平如表1所示.实验重复验证3次.

表1 L9(33)因素水平 %

1.3.4.1 感官综合评价

选取本院具有专业感官评价技能的教师25人对运动营养发酵乳进行评价.取运动营养型发酵乳50 mL,在明亮的光线下平视目测,取一杯口尝3次.运动营养发酵乳感官评价标准如下.

表2 运动营养功能发酵乳感官评价标准

1.3.4.2 理化指标测定

利用120乳品综合成分指标分析仪对各样品常规成分(蛋白质、脂肪、碳水化合物、非脂乳固体等)进行快速测定.利用流变仪各样品粘度特性进行分析[9-11].利用L-8900高效氨基酸分析仪测定各样品游离氨基酸含量.采用原子吸收光度法测定各样品矿物质的含量[12].

1.3.5 动物试验

参照保健食品检验与评价技术规范实施手册,每批次取成年雄性昆明小鼠50只,共三批150只,每批随机分为5组,每组10只,将其分为去离子水组、普通酸奶组、低剂量组、中剂量组和高剂量组.去离子水组小鼠按10 mL/(kg.d)灌胃去离子水;普通酸奶组按10 mL/(kg.d)灌胃普通酸奶;低、中、高剂量组分别灌胃功能发酵乳5、10和15 mL/(kg.d),灌胃30 d,每天灌胃1次.30 d后对小鼠负重游泳时间、爬杆时间进行试验,并利用二乙酰肟法血尿素氮测试盒、蒽酮法糖原测试盒对小鼠血清尿素氮含量、肝糖原含量进行检测.

2 结果与分析

2.1 营养补充剂的筛选

根据查阅药典和国内外文献以及预试验,筛选出可用于运动营养食品中的膳食补充剂为:螺旋藻、大豆肽、大豆低聚糖、牛磺酸、VB12、烟酰胺.

再根据GB14880-2012和GB14759-2010确定牛磺酸的添加量为0.05 g/100 mL[13],VB12的添加量为0.18 μg/100 mL,烟酰胺的添加量为1.8 mg/100 mL[14].

2.2 运动营养型发酵乳配方的确定

将运动营养型发酵乳中主要的影响因子进行综合研究,结果如表3所示.

表3 功能发酵乳配方确定正交试验结果

由表3可以看出,A1B3C3为最佳组合,从试验结果还可以看出,在制作发酵乳过程中,大豆肽加入量对产品影响最大,其次为大豆低聚糖的添加量,最后是螺旋藻的添加量.

综合以上结论,可得出最佳的发酵乳工艺配方为:螺旋藻0.04%,大豆低聚糖5%,大豆低聚肽0.4%,牛磺酸 0.05 g/100mL,VB120.18 μg/100mL,烟酰胺1.8 mg/100mL.

2.3 常规理化指标测定结果

运动营养型发酵乳各成分质量分数如表4所示.

表4 发酵乳理化成分 %

表5 运动营养型发酵乳矿物质质量分数 mg/100g

由表4和表5可以看出,运动营养型发酵乳的各项理化指标均符合GB 19302的要求[15],且蛋白质、脂肪、碳水化合物的含量均高于普通酸奶,说明新型发酵乳的营养价值更高.其中,多出的蛋白质脂肪的含量大部分来源于营养补充剂.

2.4 流变特性结果分析

运动营养型发酵乳与普通发酵乳黏度测定结果如图1所示.

图1 运动营养型发酵乳与普通酸奶黏度

由图1可以看出,功能发酵乳的黏度与普通发酵乳的黏度接近,没有太大差别,表明添加这些营养物质对于发酵的效果没有太大的影响.

2.5 游离氨基酸质量浓度结果分析

运动营养型发酵乳的游离氨基酸质量浓度如表6所示.由表6可以看出,发酵乳中氨基酸质量浓度丰富,种类齐全,富含17种氨基酸,其中质量浓度最高的两种氨基酸为精氨酸(Arg)与亮氨酸(Leu),亮氨酸可以清除衰老和损伤的各类蛋白,合成热休克和免疫相关蛋白,参与组织修复和更新,并响应各种营养和激素信号等[16-17].EAA与总氨基酸(total amino acids,TAA)含量比值均与FAO/WHO提出的EAA/TAA为0.400相接近,表明运动营养型发酵乳在氨基酸层面具有较高的营养价值.

2.6 动物试验结果分析

2.6.1 运动营养型发酵乳对小鼠负重游泳时间的影响

运动耐力的提高是抗疲劳能力加强最直接的表现,游泳时间的长短可以反应动物运动疲劳的程度[18-19].本研究记录统计了小鼠负重游泳时间,并进行了数据分析结果如表7所示.

表6 运动营养型发酵乳中每种游离氨基酸质量浓度 mg/L

表7 运动营养型发酵乳对小鼠负重游泳时间的影响(n=5)

由表7可以看出,经方差分析Plt;0.05,试验组与对照组两两比较表明,低、中、高剂量组的小鼠游泳时间比对照组明显延长,其中低、中、高剂量组比普通酸奶组游泳时间延长约22%,较对照组差异显著(Plt;0.05).说明运动营养发酵乳能显著延长小鼠游泳时间.而低、中、高剂量组小鼠游泳时间基本一致,说明剂量的差距对小鼠游泳时间影响不大.

2.6.2 运动营养型发酵乳对小鼠爬杆时间的影响

本试验对小鼠爬杆时间进行统计分析,结果如表8所示.

由表8可以看出,经方差分析Pgt;0.05,各剂量组之间小鼠的怕赶时间无显著性差异(Pgt;0.05),表明说明运动营养功能发酵乳对小鼠爬杆时间无影响.

2.6.3 运动营养发酵乳对小鼠血清尿素氮浓度的影响

血清尿素氮的浓度可反映体内蛋白质分解情况.当能量供应不足时,可导致肌肉蛋白质分解以供能,蛋白质的分解破坏会导致正常生物学功能的正常发挥,影响肌肉收缩,表现出运动型疲劳的症状.血清尿素氮与机体机能、疲劳程度以及负荷量的大小呈正相关[20-21].试验对小鼠血清尿素氮浓度进行检测,结果如表9所示.

表8 运动营养型发酵乳对小鼠爬杆时间的影响(n=5)

表9 运动营养型发酵乳对小鼠血清尿素氮浓度的影响(n=5)

由表9可以看出,经方差分析Plt;0.05,试验组与对照组两两比较表明,低、中、高剂量组的小鼠血清尿素氮含量明显低于对照组,其中低、中、高剂量组比普通酸奶组血清尿素氮浓度分别降低6%、13%、18%,低、中、高剂量组较对照组差异显著(Plt;0.05),同时随着剂量的增多,血清尿素氮浓度降低百分比依次增大,说明运动营养功能发酵乳能显著减少小鼠血清尿素氮的浓度.

2.6.4 运动营养型发酵乳对小鼠肝糖原质量分数的影响

长时间的运动可使体内糖原大量消耗,导致能源物质供应不足,诱发运动性疲劳.肝糖原贮量对维持长时间运动时血糖浓度起重要作用[22-24].试验对小鼠肝糖原质量分数进行检测,结果如表10所示.

表10 运动营养型发酵乳对小鼠肝糖原质量分数的影响(n=5)

由表10可以看出,经方差分析Plt;0.05,试验组与对照组两两比较表明,低、中、高剂量组的小鼠肝糖原质量分数比对照组明显增多,其中低、中、高剂量组比普通酸奶组肝糖原质量分数分别增加23%,26%,30%;低、中、高剂量组较对照组差异显著(Plt;0.05),同时随着剂量的增多,肝糖原质量分数增加百分比依次增大.说明运动营养功能发酵乳能显著增加小鼠肝糖原质量分数.

3 结论

该产品色泽为淡绿色,组织状态均匀,各项指标均符合国家标准,口感酸甜可口.运动营养型发酵乳的最佳配方:螺旋藻0.04%,大豆低聚糖5%,大豆低聚肽0.4%,牛磺酸 0.05 g/100 mL,VB120.18 μg/100 mL,烟酰胺1.8 mg/100 mL.为与普通市售酸奶相比,运动营养型功能发酵乳营养更全面.经动物试验表明:经口给予小鼠不同剂量的功能发酵乳,30 d后能明显延长小鼠游泳时间,提高小鼠肝糖原质量分数并显著降低小鼠血清尿素氮浓度.运动营养功能发酵乳具有很好的抗疲劳功能性.

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Development of sports nutrition fermented milk products

WANG Yirana,SUN Xuejiaoa,TAO Dongbinga,LI Mohana,ZANG Jianb,YUE Xiqinga,WU Junruia
(Shenyang Agricultural University a.College of Food Science;b.Testing and Analysis Center,College of Food Science,Shenyang 110866,China)

In this study,fresh milk was used as raw material,and the fermented milk was added with spirulina,soybean oligosaccharides,soy⁃bean polypeptide,taurine,VB12,nicotinamide,probiotics and other ingredients.The optimum formula and technology were determined by single factor experiment and orthogonal experiment design.We analyzed the physical and chemical indexes and quality of the samples through 120 dairy analyzer,automatic amino acid analyzer and rheometer.At last the nutritional function of the yogurt was tested by animal experiments with the national health food inspection and evaluation technical specifications manual.The results showed that the nutritional value of the fermented milk was higher than that of the commercial fermented milk in the market.Meanwhile,mice were fed with different doses of fermented milk,after 30 days it could prolong the swimming time of mice about 22%;increase the hepatic glycogen content of about 23%;and significantly reduce the serum urea nitrogen levels were about 6%,and the fermented milk had obvious anti fatigue function.

anti fatigue;fermented milk;animal experiment

TS252.54

A

1001-2230(2017)10-0014-04

2017-03-17

辽宁省高等学校优秀人才支持计划(LJQ2015103);沈阳市重点科技研发计划项目(17-189-9-00);沈阳农业大学quot;天柱山英才quot;项目.

王一然(1993-),女,硕士研究生,研究方向为乳制品加工.

武俊瑞