山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶品质的影响

赵龙岩，袁孝瑞，刘玉，袁一博，赵圣明

1.华中农业大学食品科学技术学院（武汉 430070）；2.河南科技学院食品学院（新乡 453003）

山楂叶是蔷薇科山楂属植物的叶子，山楂叶具有强心、清肝消火、降血脂、降血压、减肥等功效[1]。研究表明山楂叶富含黄酮类、多糖类、微量元素等多种活性成分，有理气通脉、抗菌消炎等功效[2]。山楂叶多糖作为山楂叶主要的有效活性成分之一，具有降血压、降血脂和抗氧化等活性功能[3]。目前国内对山楂叶多糖的研究主要集中在提取工艺方面的研究。山楂叶多糖作为一种功能保健品原料，将在功能食品的开发领域具有广阔的市场。

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）是一种水溶性、由L-谷氨酸和D-谷氨酸聚合形成的阳离子聚合物多肽。其无味，无毒，具有增稠、凝胶、乳化等活性功能[8]，目前已被广泛应用于食品加工中[4]。γ-聚谷氨酸还具有促进矿物质元素吸收和掩盖矿物质元素引起的不良风味的作用[5]。酸奶由于凝乳不结实等因素会导致酸品质下降。通常会添加一定量的稳定剂来增加其稳定性，γ-聚谷氨酸也可提高酸奶稳定性且用量少。目前市面上将山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸添加于酸奶制作具有一定保健功能的凝固型酸奶尚未见报道。通过测定添加不同山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸酸奶的乳酸菌活菌数、持水力、Zeta电位、色泽、粒径、质构和抗氧化活性等，研究山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对益生菌发酵酸奶的品质影响，为新型功能性酸奶的开发提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

山楂叶，采自新乡南太行山山区；γ-聚谷氨酸，南京轩凯生物科技有限公司；生牛乳，市售。

1.2 主要培养基和试剂

发酵剂（保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳杆菌），河南科技学院食品微生物实验室保藏；DPPH，上海阿拉丁试剂有限公司；其他试剂均为市售分析纯。

乳酸菌培养基（MRS培养基），北京奥博星生物技术有限公司。

1.3 仪器与设备

TU-1810型紫外分光光度计（北京普析通用仪器有限公司）；CR-400色差计（日本美能达公司）；TA-XT.plus质构仪（英国Stable Micro Systems公司）；5418高速离心机（芬兰Eppendorf公司）；冷冻干燥机（德国Christ公司）；Zetasizer Nano-ZS型激光粒度仪（英国 Malvern公司）。

1.4 方法

1.4.1 山楂叶多糖提取

取新鲜的山楂叶烘干后粉碎，过0.15 mm筛，取筛下物，按照固液比1∶40（g/mL）加入热水，于90℃水浴提取4 h，按4000 r/min离心20 min，收集上清液经旋转蒸发仪器浓缩至原体积的1/3，离心（5000 r/min，10 min）收集上清液，取上清液加入3倍体积无水乙醇，于4 ℃醇沉过夜后离心（按5000 r/min 离心10 min）得沉淀物，经冷冻干燥即得山楂叶多糖粗提物[6]。

1.4.2 山楂叶多糖和γ-PGA制备

将生牛乳预热至65～68 ℃，加入山楂叶多糖、γ-聚谷氨酸（山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸添加比例；处理组1：0.3 g/L和0.1 g/L；处理组2：0.6 g/L和0.2 g/L；处理组3：0.9 g/L和0.3 g/L；处理组4：0.3 g/L和0.2 g/L；处理组5：0.6 g/L和0.1 g/L；处理组6：0.9 g/L和0.2 g/L）和蔗糖，均质；于85 ℃灭菌10 min；冷却至室温，分别接种0.1%的发酵剂，于42 ℃发酵6 h，于4 ℃后熟24 h，获得凝固型酸奶[7]。

1.4.3 乳酸菌活菌数测定

取25 g酸奶样品加入225 mL灭菌生理盐水中，制成10-1的稀释液，再吸取1 mL加入到9 mL灭菌生理盐水中，制成10-2的稀释液，并依次进行梯度稀释。选择10-5，10-6和10-7三个梯度，每个梯度取100 μL稀释液涂布于MRS固体培养基上，培养48 h后计数[8]。

1.4.4 持水力测定

空离心管质量为W0，加入10 mL酸奶，总质量为W1。样品按3000 r/min，4 ℃离心10 min。静置10 min弃上清液，称其质量W2[9]。持水力按式（1）计算。

1.4.5 Zeta电位测定

取1 mL酸奶样品置于100 mL容量瓶中，定容。将适量样品置于粒度电位仪凹槽中，运行测定[10]。

1.4.6 色泽测定

采用CR-400色差计测定。采用标准比色板进行校正，标准比色板为L*=97.22，a*=-0.14，b*=1.82。

1.4.7 质构测定

参考Bedani等[11]方法，略有改进。采用质构仪选择质地剖面分析测试模式和P/0.5探头进行测定。速率：测前2.0 mm/s、测中1.0 mm/s和测后2.0 mm/s，下压间隔1 s，最小触发力0.3 N。

1.4.8 DPPH自由基清除能力的测定

将1 g酸奶样品溶解到9 mL 95%的无水乙醇中，向2 mL样品溶液中加入2 mL 0.16 mmol/L DPPH乙醇溶液，于25 ℃水浴30 min，在517 nm处测试样吸光度（Ai）。以2 mL蒸馏水代替样品测得空白吸光度（A0）。以2 mL 95%乙醇代替2 mL DPPH乙醇溶液。测得样品本底吸光度（Aj）[12]。按式（2）计算清除率。

1.4.9 粒径测定

样品经稀释至澄清透明后静置30 min，倒入比色皿中采用粒度分析仪进行测定。

1.4.10 酸奶感官评定

根据表1所示的评分标准，选取10位有酸奶感官评定经验的老师，根据酸奶的色泽、组织状态、口感和风味四个方面对酸奶进行感官评定。满分100分。

表1 酸奶感官评分标准

1.4.11 数据处理

采用SPSS 24软件进行数据分析，并用Excel 2010软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 山楂叶多糖和γ-PGA对乳酸菌活菌数的影响

乳酸菌活菌数是评价酸乳品质的重要指标，添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶乳酸菌活菌数结果见表2。从表2可以看出：处理组乳酸菌活菌数均高于空白对照组，且处理组3和处理组6活菌数最高，达到了109以上。主要因为山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸可作为益生元，促进乳酸菌的生长繁殖，使发酵乳中的营养物质得到充分的利用，发酵产生更多的活性物质，对人体产生更好的益生效果[13]。

表2 山楂叶多糖和γ-PGA对乳酸菌活菌数的影响

2.2 山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶持水力的影响

持水力是影响发酵乳质量的重要因素。添加不同浓度的山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶持水力的影响见图1。从图1可以看出：所有处理组酸奶的持水力均高于空白对照组，其中处理组2的持水力最高，达到80.6%。有研究表明添加适量的山楂叶多糖能够促进酪蛋白相互作用，且γ-聚谷氨酸的添加提高了乳中蛋白质和总固形物的含量，减少乳清析出，从而使持水力升高[14]。山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸可以协同提高酸奶的持水力，改善发酵乳的品质。

图1 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶持水力的影响

2.3 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶Zeta电位的影响

Zeta电位绝对值反映的是整个酸奶体系的稳定性。添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶Zeta电位见图2。从图2可以看出：所有处理组酸奶的Zeta电位均高于空白对照组，其中处理组2的Zeta电位的绝对值最高，达到12.58。Zeta电位绝对值越大，酸奶的稳定性越好。γ-聚谷氨酸吸附于酪蛋白的表面，形成双电子层，从而酪蛋白与γ-聚谷氨酸形成复合物。而复合物之间可能同时存在着静电引力和静电斥力以及范德华力，这几种力的相互作用，使酸奶保持较为稳定的平衡状态[15]。

图2 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶Zeta电位的影响

2.4 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶色泽的影响

L*、a*和b*值分别表示样品从亮到暗、从绿变红以及从蓝变黄的过程[16]。添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸酸奶色泽结果见表3。从表3可以看出：所有处理组酸奶的L*值均低于空白对照组，而a*值和b*值均高于空白对照组。且添加不同浓度山楂叶多糖酸奶的L*、a*和b*值与对照组之间具有显著性差异（p＜0.05）。这主要因为山楂叶多糖本身呈褐色，随着添加量的增加，酸奶的颜色逐渐变暗，赋予酸奶褐色的色泽。

表3 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶色泽的影响

2.5 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶质构的影响

添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸的酸奶质构参数见表4。从表4可以看出：所有处理组酸奶的硬度、咀嚼性和黏性均高于空白对照组。其中处理组2，酸奶的硬度、咀嚼性和黏性最高，分别达到17.12，6.24和57.23。硬度、咀嚼性和黏性越大，说明酸奶的凝固状态越好。山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶质构的改善主要可能是因为适量的山楂叶多糖和酸奶中的酪蛋白发生相互作用，促进了酸奶发酵过程中酪蛋白分子作用力，形成更加稳定的凝胶网状结构[17]。

表4 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶质构特性的影响

2.6 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶DPPH自由基清除能力的影响

DPPH是一种稳定的自由基，抗氧化剂可与DPPH上的孤对电子配对，导致其在517 nm附近的光吸收减弱或消失，因此可以利用光吸收减弱程度来判断抗氧化剂的抗氧化能力[18]。添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶DPPH自由基清除能力结果见图3。从图3可以看出：所有处理组酸奶的DPPH自由基清除能力均高于空白对照组。主要是因为山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸中含有供氢物质，因此能提高酸奶对DPPH自由基清除能力。

图3 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶DPPH自由基清除能力的影响

2.7 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶粒径的影响

添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸酸奶粒径结果见图4。从图4可以看出：处理组酸奶的粒径均小于空白对照组。处理组2酸奶的粒径最小。粒径越小，酸奶的体系稳定性越好。可能是因为山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸带负电，可以通过静电引力吸附在带正电的酪蛋白表面形成双电子层。由于三种粒子之间强烈的静电引力，导致间距变短，粒径减小。

图4 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶粒径的影响

2.8 山楂叶多糖和γ-PGA对酸奶感官品质的影响

添加不同浓度山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸对酸奶感官品质的影响见图5。从图5可以看出：所有处理组酸奶的评分均高于空白对照组。说明添加一定量的山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸可以增加发酵乳的风味，改善发酵乳的组织状态，提高发酵乳的口感。

图5 酸奶的感官评价

3 结论

添加山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸可以提高酸奶中益生乳酸菌的活菌数、持水力、Zeta电位和抗氧化活性以及改善发酵乳色泽、粒径和质构特性等；还可以有效改善酸奶的组织状态，增强发酵乳的风味，提高发酵乳的品质。当山楂叶多糖和γ-聚谷氨酸添加量分别为0.6 g/L和0.2 g/L时，酸乳的持水力、Zeta电位、粒径、质构特性和感官评价最佳。