核桃油酸奶开发及其品质分析

李欢康，周蒙，杨佳玮，魏长庆，陈友志，刘文玉*

石河子大学食品学院/新疆植物药资源利用教育部重点实验室（石河子 832000）

核桃、杏仁、榛子和腰果是世界上公认的四大干果，作为四大干果之首的核桃，不仅具有较高的营养保健价值，还是提供油料的重要资源。新疆的核桃作为最具特色林果产品之一，具有壳薄、仁香、品质上乘等优点，不仅可以食用，还可以药用，具有很高的利用价值[1]。

目前新疆境内核桃加工程度很低，产业链不完善，绝大多数的企业只开展核桃初级加工，主要是利用机器对青皮核桃进行脱青皮、清洗、烘干处理，或者进一步将核桃去壳加工成核桃仁[2]，并进行粗略分级和简单包装等初加工方式，而其他主产区对于核桃产品的开发均走在新疆的前面[3-4]。近年来，随着畜牧业的发展，乳业也逐渐成为了新疆经济发展的支柱性产业[5]。目前，乳业主要以鲜奶、酸奶、奶酪以及添加在面制品中的形式投放于市场，将植物油与酸奶结合的产品在消费市场上少之又少。近些年，随着人民生活水平的日益提高，消费者在追求口感的同时，更加注重营养品质[6]。核桃油与酸奶二者结合，不仅可以提高酸奶中营养物质含量[7]，还有利于酸奶发酵品质的提高。因此，核桃油酸奶具有一定的市场开发潜力。

在酸奶发酵原有工艺的基础上进行探索，通过对乳化体系的研究，确保核桃油酸奶体系稳定；通过对副干酪乳酸杆菌菌落数的对比，确定核桃油对益生菌增殖的促进作用；同时测定核桃油酸奶的挥发性化合物以及酸奶在30 ℃下贮存理化性质的变化，为后续新型食品的开发提供了新的思路。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

核桃油（实验室压榨制得）；牛奶（市售）；益生菌菌粉（副干酪乳杆菌，江苏微康生物科技有限公司）；聚甘油脂肪酸酯（食品级，天津市奥博星生物技术有限公司）；月桂酸（食品级，北京奥博星生物技术有限责任公司）；蔗糖酯（食品级，上海全式金生物技术有限公司）；吐温80（天津市奥博星生物技术有限公司）。

1.2 仪器与设备

7890B/5977A气相色谱-质谱联用仪（Agilent Technologies有限责任公司）；磁力搅拌器（上海力辰邦西仪器有限公司）；DV Ⅲ流变仪（美国BROOKFIELD有限责任公司）；pH计（上海仪电科学仪器股有限责任公司）；水浴锅（常州国华仪器有限责任公司）；高压蒸汽灭菌锅（上海申安医疗器械有限公司）；生化培养箱（常州诺基仪器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 核桃油酸奶发酵工艺

1.3.1.1 核桃油的乳化

取牛奶5%质量的核桃油作为油相。选取吐温80、月桂酸、蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯作为备选复合乳化剂[8-9]，分为3组：①吐温80；②蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯质量比=4∶1；③蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸质量比=4∶1∶1。

油相与乳化剂的质量比由5∶0.5逐渐变化到5∶0.1[10]，室温下使用磁力搅拌器搅拌5 min，使其混合均匀。然后在搅拌下逐滴加入70 ℃蒸馏水，搅拌15 min，记录加水量，通过三元相图，确定最佳乳化剂。油水体系在常温下静置6 h，观察其状态，是否分层以及是否有小油滴浮现，选取效果最佳的乳化工艺。

1.3.1.2 核桃油酸奶发酵工艺流程

酸奶的制作工艺为原料准备、灭菌、接种、41 ℃发酵、添加核桃油、后熟[11]。

灭菌[12]：玻璃器皿于高压蒸汽灭菌锅内121 ℃高压灭菌20 min。牛奶通过煮沸的方法灭菌，灭菌后迅速冷却至室温。

接种：按牛奶质量的0.05%添加益生菌菌粉，并加入6%蔗糖，在无菌条件下接种并充分搅拌使其均匀，分装到玻璃瓶内，分装后立即封口，以满足发酵的厌氧条件。

发酵：将分装好的牛奶置于生化培养箱内，于41℃发酵6 h，并在发酵2 h后添加核桃油。

后熟[13]：将发酵后的牛奶放置在0~5 ℃的冷藏室内后熟8 h，整个过程要保证无菌操作，防止杂菌污染。

质量标准：加过核桃油的优质酸乳外观呈乳白色，表面光滑，凝乳结实，组织细腻，酸甜适度，不得有其他异味。

根据文献[14]及对市售酸奶配方的分析，拟定核桃油营养酸奶的初配方：以牛奶的质量计，益生菌菌粉0.05%，核桃油5%，蔗糖6%，蔗糖酯0.2%，聚甘油脂肪酸酯0.05%，月桂酸0.05%。

1.3.2 核桃油对益生菌增殖效果的影响

采用相同的发酵条件，制备原味酸奶和核桃油酸奶，待后熟完成，立刻通过梯度稀释和平板计数法对副干酪乳酸杆菌进行计数，研究核桃油对益生菌的增殖效果。

1.3.3 核桃油酸奶香气成分测定

固相微萃取条件：吸取7 mL发酵乳转入20 mL顶空进样瓶内，同时加入0.5 g NaCl，加盖密封，充分混匀，加热至45 ℃，盐析30 min[15]，用已老化的固相微萃取头富集风味物质30 min，于260 ℃解吸附3 min[16]。

GC条件：选用DB-5色谱柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；载气为氦气，流速1.0 mL/min，进样口温度200 ℃；程序升温：40 ℃保留5 min，再以5 ℃/min升到150 ℃，然后20 ℃/min升到230 ℃，保留5 min。

MS条件：离子源温度200 ℃；电子能量 70 eV；质量扫描范围33~500 u[17]。

1.3.4 贮藏时间对酸奶品质的影响

在相同工艺条件下制备原味酸奶和核桃油酸奶，将其放在30 ℃的恒温箱中贮藏，每天测定酸奶的pH、酸度以及黏度。

1.3.4.1 pH测定[18]

分别取50 mL原味酸奶、核桃油酸奶样品，按5 000 r/min均质1 min，混合均匀后用pH计进行测量，每个样品测定3次，确保准确性。

1.3.4.2 酸度测定

根据GB 5009.23—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》中的pH计法测定，平行3次以减小误差。

1.3.4.3 黏度测定

按照Fu等[19]描述的方法进行测定。采用流变仪，选取64号转子，圆筒长度为50 mm，转子半径为12 mm，转速为200 r/min，温度为（27±1）℃，在转矩为35%±1%时记录下此时样品的黏度，重复3次。

1.3.5 数据处理

试验平行重复3次（n=3），利用IBM SPSS Statistics 25.0和Origin 2018进行数据处理及绘图。

2 结果与分析

2.1 乳化剂对核桃油水体系影响的研究

2.1.1 乳化剂选择

三元相图中封闭面积的大小可以表示乳化剂乳化效果的优劣，面积越大表示乳化效果越好，反之则差。如图1所示，乳化效果优劣：蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯＜吐温＜蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸。因此选取蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸质量比=4∶1∶1作为复合乳化剂。

图1 吐温（a）、蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯（b）和蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸（c）乳化效果三元相图

2.1.2 乳化剂添加比例对核桃油体系稳定性的影响

为了达到更好的乳化效果，根据核桃油的添加量确定乳化剂的添加比例。多种乳化剂复合具有增效作用，能更好地发挥乳化效果，保持溶液均匀无杂质。乳化剂的添加量影响乳化效果，添加量较少，溶液依旧呈现分层的状态，添加量过大则会产生杂质。由表1可知，当油相-乳化剂为5∶0.3（W/W）时，即核桃油-蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸质量比=5∶0.2∶0.05∶0.05，乳化效果最好，即为最佳乳化工艺。

表1 乳化剂添加比例对核桃油体系稳定性的影响

2.2 核桃油对益生菌增殖效果的影响

采用最佳乳化工艺，选取未添加核桃油的酸奶作为空白对照组，以牛奶的质量计，添加5%核桃油的酸奶为试验组，进行菌落计数，空白组菌落数为5×106CFU/g，试验组的菌落数为1.6×107CFU/g，说明核桃油对副干酪乳酸杆菌的增殖有促进作用。副干酪乳酸杆菌除基本营养需求外，有些增殖因子（天然添加物）可提高其活菌数和活力[20]。脂肪酸也是副干酪乳酸杆菌的营养需求物质，其中不饱和脂肪酸可以刺激副干酪乳酸杆菌的生长[21]，而核桃油含有丰富的不饱和脂肪酸，尤其是多不饱和脂肪酸亚油酸。

2.3 核桃油酸奶香气成分研究

核桃油酸奶中检测出19种风味物质，其中与原味酸奶共有的风味物质有8种，由于核桃油具有淡淡的核桃香味，酸奶中仍然会保留核桃油的香气。在酸奶发酵初期，糖酵解途径生产酮类物质，为酸奶的特征性风味做出巨大贡献[22]。例如酸奶中的2, 3-丁二酮、2, 3-戊二酮都是由α-乙酰乙酸和α-乙酰羟基丁酸通过化学脱羧反应生产的[23]，这两种物质都是酸奶特征性风味物质[24]。由表2可知，核桃油酸奶中的醛类物质质量分数高于原味酸奶中的质量分数，这主要因为核桃油中含有较多的不饱和脂肪酸，而不饱和脂肪酸的氧化降解正是酸奶中醛类物质的重要来源，其阈值较低，对酸奶风味具有重大贡献[25]。核桃油酸奶和原味酸奶中均检测出己醛，但是通过比较发现，添加了核桃油的酸奶中的己醛质量分数更高；另外，核桃油酸奶中还检测出壬醛、庚醛等物质，这些风味物质均来自于核桃油，赋予酸奶独特的植物油香气，例如壬醛具有淡淡的油脂清香味，庚醛具有脂肪、柑橘味。

由表2可以看出，与原味酸奶相比，核桃油酸奶中鉴定出的挥发性风味物质种类较多。核桃油酸奶的挥发性化合物主要为23.44%酮类、12.86%醛类、10.68%酚类、10.29%酸类、8.43%烃类化合物等，其中主要是2, 3-丁二酮（13.28%）、2, 6-二叔丁基对甲酚（10.68%）、己醛（10.08%）、2, 3-戊二酮（9.81%）、十六烷（5.75%）等。原味酸奶中的酮类、醛类、酸类质量分数较高，分别为19.99%，9.53%和7.56%，其中主要是2, 3-戊二酮（13.64%）、己醛（9.53%）、丁酸（5.54%）、2-庚酮（5.10%）等。

表2 酸奶的挥发性化合物组成及质量分数

2.4 贮藏时间对核桃油酸奶品质的影响

核桃油酸奶与原味酸奶置于30 ℃条件下，随着贮存时间的延长，黏度、pH及酸度的变化如图2~图4所示。与原味酸奶相比，核桃油酸奶的黏度较高，这是因为影响酸奶黏度的一个重要指标是脂肪，向酸奶中添加一定量核桃油，脂肪球机械地分布在体系中，副干酪乳酸杆菌发酵产酸，酪蛋白粒子与部分脂肪球颗粒结合并分布在酪蛋白构成的三维网络结构中，有益于酸奶凝胶结构趋于稳定，且在一定的温度变化范围内，核桃油酸奶的黏度始终高于原味酸奶[26]。如图3所示，添加核桃油对酸奶的pH影响较为显著，酸奶的pH随着贮存时间的延长而降低，这是副干酪乳酸杆菌持续发酵产酸的结果[27]，且由于核桃油对副干酪乳酸杆菌的增殖有促进作用，因此核桃油酸奶的pH降低幅度高于原味酸奶。核桃油酸奶的酸度变化如图4所示，酸奶的酸度随贮存时间的延长而增加，在30 ℃贮藏的0~3 d内，核桃油酸奶酸度下降速率低于原味酸奶，这是因为核桃油中富含亚油酸，而亚油酸会抑制副干酪乳酸杆菌发酵产酸，从而导致核桃油酸奶可滴定酸度增长较慢[28]。存放3 d之后，核桃油酸奶酸度升高加快且高于原味酸奶，推测原因可能是核桃油中亚油酸因对副干酪乳酸杆菌增殖的促进作用而消耗，副干酪乳酸杆菌数量增多，产酸增加。

图2 贮藏期间黏度的变化

图3 贮藏期间pH的变化

图4 贮藏期间酸度的变化

3 结论

根据三元相图、单因素试验与感官评定分析确定最佳乳化工艺：蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯和月桂酸按4∶1∶1混合作为复合乳化剂；油相-乳化剂=5∶0.3（W/W），此时形成的核桃油水体系最为稳定；以牛奶的质量计，添加5%核桃油，核桃油酸奶副干酪乳酸杆菌菌落数为1.6×107CFU/g，空白组菌落数为5×106CFU/g，说明核桃油对副干酪乳酸杆菌增殖有明显促进作用；核桃油酸奶具有19种挥发性化合物，原味酸奶具有11种挥发性化合物，其中8种化合物是两者共有的，核桃油赋予酸奶独特的香气，主要来源于壬醛、庚醛、正戊酸、6-羟基吡啶-2, 3-二羧酸、乳酸丙酯等物质；当酸奶在30 ℃下贮存时，随着时间的延长，品质发生明显的劣变，黏度、pH降低，酸度升高，核桃油酸奶与原味酸奶相比，劣变速度稍显缓慢。