果蔬-开菲尔藜麦发酵混合冻干食品的研制及抗氧化特性分析

陈树俊，王婉榕

（山西大学生命科学学院，山西 太原 030006）

藜麦营养远高于传统粮食作物，含8%～22%蛋白质，是糙米的1.94 倍[1]；所含的赖氨酸是小麦的2 倍，且组氨酸含量与玉米相近；除此之外，其还原糖含量为2%～8%[2]。沙棘[3]、黄桃[4]和胡萝卜[5]均含有大量维生素及抗氧化物质。近年来，国内外研究人员对谷物乳饮料及其与果蔬的混合饮料均进行了研究，如：Hasani 等[6]将大麦麸加入到牛乳中制成功能性低脂酸奶；Wang 等[7]和Aini 等[8]研究了玉米酸奶的理化和贮藏性质；周琦等[9]将荞麦、木耳和草莓汁混合制成乳饮料；张蕴哲等[10]将燕麦浆与菠萝汁混合制成无糖酸奶；卫晓英等[11]将薏米、红豆酶解后加入到酸乳中制成乳饮料。

目前，市场上对谷物与果蔬混合饮料的研究大多局限于燕麦、薏米等谷物，藜麦与果蔬混合乳饮料的研究少之又少，且开菲尔藜麦发酵乳与沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆的混合冻干食品研究尚属空白。本研究将藜麦种子经过前期处理后制成开菲尔藜麦发酵乳，加入沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆调节口味，经真空冷冻干燥后得到产品，既保留了藜麦的营养成分，同时又具有酸甜的口感，符合当前市场需求，有着很好的发展前景。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

藜麦，购于山西省沂州市静乐县；沙棘原浆，山西厦普赛尔食品饮料股份有限公司；黄桃浓浆、胡萝卜浓浆，福建臻富果汁食品有限公司；开菲尔乳杆菌（ZKCC-378），北京中科质检生物技术有限公司；α-淀粉酶（3 700 U/g）、β-淀粉酶（102 000 U/g）、胃蛋白酶（3 000 U/mg）、胰蛋白酶（250 U/mg），北京索莱宝生物科技有限公司

1.1.2 仪器与设备

JYL-C010 料理机，九阳股份有限公司；YXQ-LS-75Ⅱ全自动高压灭菌锅，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；HPS-250 生化培养箱，哈尔滨市东明医疗仪器厂；SCIENTZ-10N 冷冻干燥机，宁波新芝生物科技股份有限公司；WZ-108 手持式折射仪，杭州托普仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

①藜麦种子→萌发→磨浆→糊化→液化→糖化→杀菌→发酵→开菲尔藜麦发酵乳

1.2.2 开菲尔藜麦发酵乳的制备工艺

1.2.2.1 萌发、磨浆和糊化工艺

挑选大小一致、无病害、无杂质的藜麦，在22 ℃恒温培养箱中进行萌发，期间每6 h 浇水一次，连续萌发34 h 后取样；萌发结束后在-20 ℃条件下冷冻保存一定时间，45 ℃烘干11 h，粉碎过筛即可得到藜麦芽粉[12]。将藜麦芽粉与蒸馏水按料液比1∶5（g/mL）混合磨浆2.5 min，80 ℃水浴30 min 后即可得到藜麦芽浓浆[13]。

1.2.2.2 液化和糖化工艺

向藜麦芽浓浆中加入α-淀粉酶18 U/g，75 ℃水浴55 min，高温灭酶、冷却后加入β-淀粉酶240 U/g，55 ℃水浴90 min，高温灭酶、冷却后即可得到用于发酵的藜麦浆[14]。

1.2.2.3 发酵工艺

将藜麦浆在90 ℃条件下灭菌20 min 后备用。向其接入5.2%开菲尔乳杆菌，37.4 ℃恒温培养12.4 h后即可得到开菲尔藜麦发酵乳[15]。

1.2.3 果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的复配及冻干工艺

以开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆为原料制成果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳，在-43 ℃条件下冷冻2 h 后脱模，设置加热板温度为45 ℃、干燥仓内真空度10 Pa，冻干曲线参见图1。

图1 冻干曲线Fig.1 Freeze-dried curve

1.2.4 体外胃肠的消化模拟

胃消化模拟试验[16-17]：将果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳进行适度稀释，加入1 mol/L HCl 使pH 至2.0，加入200 U 胃蛋白酶模拟胃消化过程，每1 h取1次样,共4 次，离心后测定消化及抗氧化指标。

肠消化模拟试验：取胃消化4 h 的样品，缓慢加入1 mol/L NaHCO3调pH 至7.8，加入200 U 胰蛋白酶进行肠消化过程，每1 h 取1次样，共5 次，离心后测定消化及抗氧化指标。

1.2.5 试验方案设计

1.2.5.1 单因素试验设计

在预试验的基础上，选取藜麦发酵乳50 g、沙棘原浆10 g、黄桃浓浆20 g、胡萝卜浓浆20 g 为固定条件，变量条件如下：藜麦发酵乳添加量30、40、50、60、70 g；沙棘原浆添加量4、7、10、13、16 g；黄桃浓浆添加量10、15、20、25、30 g；胡萝卜浓浆添加量10、15、20、25、30 g。

1.2.5.2 正交试验设计

在单因素试验的基础上，以综合得分为评价指标，按照L9(34)设计正交试验，如表1 所示，从而确定冻干食品的最佳原料配方。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test 单位：g

1.2.6 测定项目与方法

1.2.6.1 感官评价

请10 位从事食品行业且具有感官品质鉴定经验的专业人员对不同原料配比的乳品进行感官评分，评分项目包括：色泽（25 分）、香气（35 分），滋味（40 分），总分为100 分，依据10 位专业人士的各项打分进行统计，结果取平均值。感官品质评分标准见表2。

表2 感官品质评分标准Table 2 Sensory qualities rating criteria

1.2.6.2 可溶性固形物含量

使用手持式折射仪测定果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的可溶性固形物含量（%）。

1.2.6.3 综合得分计算

运用加权评分法，综合得分较高的果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳品质最好，计算评分公式如下：综合得分=感官评分×0.7＋可溶性固形物含量×0.3。

1.2.6.4 黄酮和多酚含量

黄酮含量：参考文献[18]采用NaNO2-Al(NO3)3分光光度法测定；多酚含量：参考文献[19]采用福林酚法测定。

1.2.6.5 抗氧化特性

参考文献[20]，在517 nm 处和320 nm 处分别进行DPPH 自由基及超氧阴离子自由基清除率的测定；参考文献[21]，在510 nm 处和700 nm 处分别进行羟基自由基清除率和铁还原力的测定。

1.2.7 数据处理

试验图表均采用Origin 8.0 绘制、SPSS 17.0 进行显著性统计分析，每组试验重复3 次，数据均为平均值。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

由图2 可知，开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆添加量分别在30～50 g、4～10 g、10～25 g 和10～15 g 时与感官评分呈正相关，当藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆添加量分别大于50 g、10 g、25 g 和15 g 时，感官评分随之下降，原因可能是过多的藜麦发酵乳所产生的“涩味”过重，使得口感评分不高；当沙棘原浆添加量过高时，沙棘本身的酸度过高，使得其他原料气味不协调，故感官评分不高；而黄桃浓浆和胡萝卜浓浆本身具有“酸甜适中”的口味，故感官评分相对变化程度较小。

由图2A、B 可知，藜麦发酵乳添加量和沙棘原浆添加量均与可溶性固形物含量呈负相关；由图2C、D可知，黄桃浓浆添加量和胡萝卜浓浆添加量均与可溶性固形物含量呈正相关，原因可能是藜麦发酵乳和沙棘原浆本身的可溶性固形物含量较少，故随着两者添加量的增加，果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的可溶性固形物含量降低，而黄桃浓浆和胡萝卜浓浆两者的可溶性固形物含量与前两者相反，故呈现正相关。

图2 不同原料比例对混合乳感官评分和可溶性固形物含量的影响Fig.2 Effects of different raw material ratios on sensory scores and solid contents of mixed milk

2.2 正交试验结果

由表3 可知，开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆添加量对可溶性固形物含量的影响大小排序为：D＞A＞B＞C，根据k 值可知，以可溶性固形物含量为评价指标，A1B1C2D3为果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的最佳配方；开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆添加量对感官评分的影响大小排序为：A＞B＞C＞D，根据k 值可知，以感官评分为指标，A2B3C3D1为果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的最佳配方。由表4、5 可知，胡萝卜浓浆对可溶性固形物含量的影响显著（P＜0.05）；开菲尔藜麦发酵乳对感官评分的影响显著（P＜0.05）。

表3 正交试验结果Table 3 Results of orthogonal test

表4 可溶性固形物含量的方差分析Table 4 Variance analysis of solid contents

将A1B1C2D3和A2B3C3D1进行验证试验可得：A1B1C2D3可溶性固形物含量为21.8%，感官评分为72.6 分，综合得分为57.4 分；A2B3C3D1可溶性固形物含量为19.9%，感官评分为81.4 分，综合得分为63.0分，故果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的最优配方为A2B3C3D1：开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆的质量比为50∶13∶30∶10。

2.3 体外消化模拟试验结果分析

2.3.1 黄酮和多酚含量

消化过程中果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的黄酮和多酚含量变化如图3 所示，果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳消化后的黄酮含量为0.853 mg/mL，较消化前提高了0.515 mg/mL，存在显著性差异（P＜0.05）；消化后的多酚含量为10.361 mg/mL，较消化前提高了8.438 mg/mL，存在显著性差异（P＜0.05）。消化过程促进混合乳黄酮和多酚的释放使得其含量有所增加，原因可能是藜麦在开菲尔发酵过程中，乳酸菌产生的代谢产物使得酚类物质由结合状态转变为游离状态，且有机酸的生成有效阻止了酚类物质的进一步分解[22-23]；在消化过程中，酶通过水解蛋白质使得与其结合的黄酮类物质进一步增多[24]。

图3 体外消化过程中黄酮和多酚含量的动态分析Fig.3 Dynamic analysis of flavonoids and polyphenols contents during in vitro digestion

表5 感官评分的方差分析Table 5 Variance analysis of sensory scores

2.3.2 抗氧化特性

由图4 可知，果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的DPPH、羟基和超氧阴离子自由基清除率及铁还原力随消化时间的延长呈增长趋势。经过消化后，其DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率及铁还原力分别为85.6%、61.1%、65.1%和0.711，均与消化前存在显著性差异（P＜0.05），原因可能是酚类和黄酮类物质是影响抗氧化特性的重要活性物质，黄酮和多酚含量的增加使其抗氧化特性有所提高。

图4 体外消化过程中抗氧化能力的动态分析Fig.4 Dynamic analysis of antioxidant capacities during in vitro digestion

3 结论

在单因素试验的基础上，通过正交试验确定果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的最佳工艺配方为：开菲尔藜麦发酵乳、沙棘原浆、黄桃浓浆和胡萝卜浓浆的质量比为50∶13∶30∶10。在此工艺条件下，可溶性固形物含量为19.9%，感官评分为81.4 分，综合得分为63.0 分。经过冻干、体外消化胃肠模拟后，发现果蔬-开菲尔藜麦发酵混合乳的黄酮和多酚含量、DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基清除率及铁还原力均有所增加，且果蔬-开菲尔藜麦发酵乳营养价值极高，为谷物和果蔬混合汁的进一步研究奠定了基础。