高钙菊花枸杞酸奶的研制及其体外抗氧化降血糖功能

杨希 叶明

摘 要：以乳粉为原料，通过添加菊花提取液、枸杞提取液，并适当强化营养素钙，利用乳酸菌进行发酵，研制出一种具有保健功能的酸奶.利用正交实验的方法，明确高钙菊花枸杞酸奶的最优配方为：菊花提取液添加量为5%，枸杞提取液添加量为6%，氯化钙添加量为500 mg/kg，木糖醇添加量为7%.体外抗氧化和降血糖活性研究证实该酸奶具有较为显著的抗氧化活性和一定的降血糖功能.

关键词：菊花枸杞酸奶；加工工艺；抗氧化；降血糖

中圖分类号：TS252.4 DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2018.03.017

0 引言

按照中华人民共和国国家标准GB 19302-2010中对于风味发酵乳的相关定义，发酵乳可以乳粉为原料，在发酵前或后添加食品添加剂、营养强化剂、果蔬、谷物等.随着人民生活水平的提高，人们不仅要求发酵乳在口味上具有多样性，方便满足不同人群对于其风味的特殊需求，而且还越来越重视发酵乳特殊的营养与保健功能，以期在满足舌尖上诱惑的同时，还能够补充营养，调节生理机能.

菊花中含有多种对人体有益的成分，如黄酮类物质、氨基酸、挥发性油等，在传统医学中其具有降低血脂、控制血压、预防冠状动脉粥样硬化、预防衰老等功效[1].根据孙鹏等[2]的研究可知，将菊花提取液加入原料乳中进行酸奶制作，制得的酸奶组织状态良好，并具有菊花的清香.枸杞是我国传统医学中常见药材，其富含的枸杞多糖、蛋白质、游离氨基酸、维生素E、维生素C，对于抗衰老、 降低胆固醇[3]、增强免疫力均有一定作用[4].根据蒋萌蒙等[5]的研究可知，将枸杞提取液加入原料乳中，制得的酸奶，口味酸甜合适，拉丝性较好，并且兼具枸杞特有的香味.

但是目前国内外很少有将菊花和枸杞同时加入原料乳中进行发酵乳制备的研究.同时据相关报道，当前我国居民钙的每日摄入量为366.1 mg[6]，距离《中国居民膳食营养素参考摄入量（2013修订版）》中规定的18—50岁人群每日800 mg的钙摄入量有较大的差距.查文献可知，目前也没有针对在菊花枸杞酸奶制备过程中进行营养素钙强化的相关研究，更没有对此种酸奶进行抗氧化和降血糖活性研究的先例.因此本研究选用乳粉为原料，通过在复原后的乳中，添加菊花和枸杞提取物，强化营养素钙，研制出一种具有保健功能的酸奶，并通过对其所具有的抗氧化和降血糖活性的研究，为菊花、枸杞资源的进一步开发利用提供一条途径.

1 材料与方法

1.1 材料

干菊花，枸杞，木糖醇，食品级氯化钙，伊利全脂奶粉，伊利高蛋白脱脂高钙奶粉，市售混合酸奶发酵剂（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种），阿卡波糖（Acarbose）拜耳医药保健公司，α-葡萄糖苷酶为实验室自制，α-淀粉酶购自美国Sigma公司.

1.2 仪器与设备

DNP-9082恒温培养箱，全自动灭菌锅，TG16W台式高速离心机，752紫外-可见分光光度计，无菌操作台，凯氏定氮玻璃装置，AR1140分析天平，JYL-C012九阳打浆机.

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

1.3.2 操作要点

1）制备菊花提取液：将过60目筛（250 [μm]）粉碎后的干菊花，以1∶40的料液比与纯净水混合，煮制1.5 h，以3 500 r/min转速离心20 min，得到澄清的菊花提取液.

2）制备枸杞提取液：将干枸杞以1∶30的料液比与纯净水混合，煮制1.5 h，用打浆机打浆3 min，过150 目筛（106 [μm]）得到枸杞提取液.

3）制备复原乳：全脂乳粉和脱脂乳粉按5∶1的比例混合，加入42 ℃温水中，并持续搅拌直至其全部溶解，制得总固形物约为12%的复原牛乳.

4）混合：以一定比例，将复原乳、氯化钙、木糖醇进行混合，然后加入菊花提取液、枸杞提取液混匀.

5）均质：将上述混合液于30 MPa，60 ℃下进行均质处理[7].

6）灭菌：混合液在95 ℃保持10 min处理后，降温至44.5 ℃.

7）接种发酵：以3%（体积比）加入混合发酵剂，搅拌均匀后于44.5 ℃下恒温发酵5.5 h，至凝乳形成.

8）后熟：在4 ℃条件下保存24 h.

1.3.3 菊花提取液及枸杞提取液添加量的确定

酸奶制作过程中需要添加风味物质以增强产品的特殊风味，提高营养价值.通过将不同质量分数的菊花提取液及枸杞提取液分别加入原料乳中，以考察两者对于酸奶品质的影响，从而确定添加量.

1.3.4 氯化钙添加量的确定

根据GB14880-2012标准的规定，选用氯化钙作为发酵乳的营养强化钙源，参考其中对于调制乳中钙的营养强化限量[8]：250～1 000 mg/kg，通过测定产品的感官品质，考察不同质量分数的氯化钙对酸奶品质的影响，确定氯化钙的添加量.

1.3.5 木糖醇添加量的确定

木糖醇的添加量对于酸奶的滋味有较大影响，因此在制作产品时，通过在各实验组中加入不同质量分数的木糖醇，利用感官评分，考察木糖醇含量对于酸奶品质的影响，从而确定木糖醇添加量.

1.3.6 正交试验设计

根据前期的单因素试验结果，选择菊花提取液添加量、枸杞提取液添加量、氯化钙添加量、木糖醇添加量做L9（34）试验，根据每组的感官评定分值选出制作酸奶的最优配方，正交试验因素与水平设计见表1.

1.3.7 产品品质测定

1）感官评定：以10名具备食品专业及酸奶感官评价背景的评审员对产品进行评分.分数统计取各分数的平均值.高钙菊花枸杞酸奶感官评分见表2.

2）理化检测：分别根据GB5009.5-2010 、GB 5413.39-2010、GB 5413.3-2010及GB 5413.34-2010测定酸奶中蛋白质、非脂乳固体、脂肪含量及酸奶的酸度.

酸奶持水力的测定：取一定量酸奶（W1），室温下以4 500 r/min离心10 min，再静置5 min，称量上清液质量为W2.

3）微生物检测：根据GB 4789.35-2010 、GB 4789.15-2010、GB 4789.4-2010、GB 4789.10-2010分别测定酸奶中的乳酸菌总数、霉菌和酵母菌数、大肠菌群数及金黄色葡萄球菌数.

1.3.8 体外抗氧化活性研究

1）DPPH 自由基清除能力

参考任丽[9]的方法，并略作修改.取8 mL 1.0×10-4 mol/L DPPH乙醇溶液与2 mL不同浓度样品溶液或95%乙醇（空白对照）混合，充分震荡后室温下暗处反应30 min.接着以3 500 r/min离心处理样品10 min后，于517 nm处测定上清液的吸光度值.

DPPH·清除率（%）按照式（2）计算：

2）羟基自由基（·OH）的清除能力

参考文献[10]并略作修改.将1.5 mL邻菲啰啉溶液（5×l0- 3 mol/L）与 2.0 mL磷酸缓冲液（0.05 mol/L、pH 7.4 ）混匀后，加入1.0 mL FeSO4溶液（7.5×10-3 mol/L），混匀后加入 1 mL H2O2（0.1%），以蒸馏水定容至10 mL.37 °C温育60 min后，于536 nm下测A损伤.依据该方法，分别测定不同浓度酸奶的A加样；不加 H2O2及样品溶液的为A未损伤.·OH清除率（%）按照式（3）计算：

3）Fe2+螯合能力

参考文献[11-12]的方法并略作修改.将10 mL不同浓度的样品溶液分别与0.5 mL FeCl2（2 mmol/L）溶液混合，再分别加入菲啰嗪溶液2 mL（5 mmol/L），静置20 min后于562 nm下测定吸光度A1.

1.3.9 体外降血糖活性研究

1）对α-葡萄糖苷酶抑制作用

根据Shan等[13]方法进行试验.采用100 mmol/L磷酸盐缓冲盐水（PBS，pH 6.9）制备不同浓度（0.1、0.5、1、3、5 mg/mL）样品溶液，α-葡萄糖苷酶（0.35 U /mL）和PNPG（1.5 mmol/L）.37 °C温育α-葡萄糖苷酶（0.1 mL）与样品（0.05 mL）的混合物10 min后，再加入PNPG（0.1 mL），保持温育20 min.加入1 mL的Na2CO3（1 mol/L）以终止反应.不加样组为空白对照，加入阿卡波糖组为阳性对照.在400 nm读取吸光度，α-葡萄糖苷酶的抑制百分比按式（5）计算：

2）对α-淀粉酶抑制作用

根据Kwon等[14]的方法进行试验.在0.1 mol/L磷酸盐缓冲盐水（pH 6.9）中制备不同浓度（0.1、0.5、1、3、5 mg/mL）样品溶液、1 U/mL α-淀粉酶和1%（w/v）马铃薯淀粉.通过将20 mL96 mmol/L DNS与8 mL5.315 mol/L酒石酸钠钾四水合物在2 mL 2 mol/L氢氧化钠中混合来制备二硝基水杨酸（DNS）试剂.在500 μL样品中加入500 μL的α-淀粉酶，37 ℃下温育10 min，随后加入500 μL的马铃薯淀粉，37 ℃下再温育10 min，最后以1 mL DNS试剂100 ℃温育5 min终止反应.用10 mL蒸馏水稀释冷却至室温的混合物.不加样组为空白对照，加入阿卡波糖组为阳性对照.在540 nm处测量吸光度，α-淀粉酶的抑制百分比按式（6）计算：

2 结果与分析

2.1 正交试验结果分析

由表3看出，各因素的主次关系是C>A>B>D，即在4个因素中，氯化钙添加量是主要因素，其次是菊花提取液添加量，枸杞提取液添加量和木糖醇添加量再次之.最佳配方组合为：A2B2C1D3，即添加5%的菊花提取液，6%的枸杞提取液，500 mg/kg的氯化钙，7%的木糖醇.以最佳配方进行验证试验，制得的酸奶感官评分为97分，高于其他组合，故A2B2C1D3组合为本实验的高钙菊花枸杞酸奶的最佳配方组合.

2.2 产品品质分析

2.2.1 感官

产品为乳黄色凝乳，质地均匀，无气泡，无乳清析出，具有发酵乳特有香味，并兼具菊花的清香，口感细腻，爽滑，酸度适宜.

2.2.2 理化指标

如表4所示，高钙菊花枸杞酸奶的各项理化指标均满足GB19302-2010的相关要求，且优于国家标准.

2.2.3 微生物指标

如表5所示，高钙菊花枸杞酸奶的各项微生物指标均满足GB19302-2010的相关要求，且优于国家标准.

2.3 体外抗氧化活性分析

2.3.1 DPPH·自由基清除能力

以不加菊花提取液和枸杞提取液的复原乳按相同方法发酵得到的酸奶作为对照酸奶.

由于DPPH· 是十分有效的自由基捕获剂，常被用于检测受试物清除自由基的能力[15].如图1所示，高钙菊花枸杞酸奶在各个相同酸奶浓度时均表现出高于对照酸奶的DPPH· 清除率.且随着酸奶浓度的不断提高，两者对于DPPH· 清除率均有所提高，且高钙菊花枸杞酸奶表现的更为突出；且在试样浓度25 mg/mL時，两者间的清除率差异最大.

2.3.2 羟基自由基（·OH）的清除能力

·OH是一种强氧化剂，常由身体的氧化代谢产生，其易造成DNA、蛋白质和脂质的损伤，进而引起某些疾病.如图2所示，高钙菊花枸杞酸奶在各个相同酸奶浓度时均表现出高于对照酸奶的·OH清除率.且随着酸奶浓度的不断提高，两者对于·OH清除率均有所提高，但是高钙菊花枸杞酸奶的·OH清除率的提高幅度更为明显.

2.3.3 Fe2+螯合能力

如图3所示，高钙菊花枸杞酸奶的Fe2+螯合率在各个相同酸奶浓度下均超过对照酸奶.且随着酸奶浓度的不断提高，两者的螯合率均有所提高，但是高钙菊花枸杞酸奶的Fe2+螯合率的提升幅度更为明显.

2.4 体外降血糖活性

2.4.1 对α-葡萄糖苷酶的抑制活性

在降血糖的功效上，α-葡萄糖苷酶抑制剂是以抑制碳水化合物分解为单糖来达到控制餐后血糖上升的目的 [16].临床上常用作控制血糖的阿卡波糖，不仅可以抑制α-葡萄糖苷酶活性，同时也达到抑制α-淀粉酶的活性的效果[17].如图4所示，阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶的抑制率随酸奶浓度增加的效果不明显，但是其一直处在较高的抑制水平上.随着酸奶浓度的增加，高钙菊花枸杞酸奶对于α-葡萄糖苷酶的抑制率表现为不断上升，但是与阿卡波糖对α-葡萄糖苷酶的抑制能力相比，高钙菊花枸杞酸奶的抑制作用较弱.

2.4.2 对α-淀粉酶抑制活性

由图5所示，高钙菊花枸杞酸奶对于α-淀粉酶有一定的抑制作用，且抑制作用随样品浓度的增加而增强.但是与阿卡波糖对α-淀粉酶的抑制活性相比，高钙菊花枸杞酸奶的抑制作用较弱.

3 结论

本研究以两种奶粉加水制得复原乳为原料，通过添加不同的物质，研制出风味、营养及各项指标均符合国标的高钙菊花枸杞酸奶.产品最佳配方为：5%的菊花提取液添加量，6%的枸杞提取液添加量，500 mg/kg的氯化钙添加量，7%的木糖醇添加量.

与普通酸奶相似，随着高钙菊花枸杞酸奶浓度的增加，其在清除DPPH·和·OH及与Fe2+螯合能力上均呈现大幅度的提升.但在同等酸奶浓度时，其3项功能均优于普通酸奶，显示出高钙菊花枸杞酸奶比普通酸奶具有更强的抗氧化作用.

高鈣菊花枸杞酸奶对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶存在一定的抑制能力，显示其具有降血糖能力，但其控制血糖上升的效果不及阿卡波糖.反映出其虽然具有一定的辅助降血糖的能力，但是不能作为降血糖专用药物使用.

本项实验对高钙菊花枸杞酸奶的最佳配方进行了初步的研究.通过感官评价的方式筛选出最优配方组合，同时对于该配方进行验证实验，通过对该种酸奶进行满足国家标准下的感官、理化及微生物指标的检测，判定出该高钙菊花枸杞酸奶在各方面均表现出优于普通酸奶的特性.且与普通酸奶相比该产品有更强的抗氧化能力和一定的降血糖功效，显示出其较高的营养价值和保健价值，可为日后进行抗氧化及降血糖等功能性食品的开发提供一定的数据支持，反映出该产品具有更广阔的市场前景和应用价值.

参考文献

[1]李凤英，郑立红，梁建兰.菊花酸奶的研制[J].中国乳品工业，2009，37（7）：62-64.

[2]孙鹏，黄君红.凝固型贡菊酸奶的研制[J].中国酿造，2012，31（8）：168-171.

[3]程昊，张帅，董基，等. 蜂蜜杭白菊饮料的研制[J].广西工学院学报，2013，24（2）：81-84.

[4]杨永利，明磊国，林浩，等.枸杞养肝明目功效研究进展[J]. 中国食物与营养，2015，21（7）：75-78.

[5]蒋萌蒙，王娟，刘欣，等. Lactobacillus casei Zhang在无糖枸杞酸奶中的应用[J]. 黑龙江畜牧兽医，2017（5）：131-134.

[6]王国强.中国居民营养与慢性病状况报告（2015年）[R].国务院新闻办公室，2015.

[7]黄瑶，高年芬，谭俊呈，等. 酶法制备青钱柳茶汤的工艺研究[J]. 广西科技大学学报，2016，27（4）：116-121.

[8] 中华人民共和国卫生部. 食品安全国家标准食品营养强化剂使用标准：GB14880-2012[S].北京：中国标准出版社，2012.

[9]任丽. 植物型酸奶的制备、风味物质及抗氧化活性研究[D]. 合肥：合肥工业大学，2012.

[10]WANG H，JIANG X，MU H，et al. Structure and protective effect of exopolysaccharide from P. Agglomerans strain KFS-9 against UV radiation[J]. Microbiological Research，2007，162（2）：124-129.

[11]叶明，许庆平，陈晓，等. 粒毛盘菌YM-223胞外黑色素总酚含量及其抗氧化活性[J].菌物学报，2010，29（4）：608-611.

[12]WANG J，ZHANG Q，ZHANG Z，et al. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fractions extracted from Laminaria japonica[J]. International Journal of Biological Macromolecules，2008，42（2）：127-132.

[13]SHAN X，LIU X，HAO J，et al. In vitro and in vivo hypoglycemic effects of brown algal fucoidans[J]. International Journal of Biological Macromolecules，2015，82：249-255.

[14]KWON Y I，APOSTOLIDIS E，SHETTY K. Inhibitory potential of wine and tea against α-amylase and α-glucosidase for management of hyperglycemia linked to type 2 diabetes[J]. Journal of Food Biochemistry，2008，32（1）：15-31.

[15]刘鹏飞，邓天昇，侯相林，等. 苦参黄酮的提取及其抗氧化能力研究[J]. 日用化学工业，2011，41（3）：200-203.

[16]张伟，常美芳，金靖宜，等. 垂丝海棠对α-葡萄糖苷酶的抑制活性[J]. 中国实验方剂学杂志，2014，20（4）：84-86.

[17]张毅，宁正祥，董华强. 多穗柯三叶苷的抑制糖尿病关键酶活性和抗氧化性[J]. 食品科学，2011，32（5）：32-35.