牛蒡多糖对发酵酸奶品质的影响

秦杰，邵颖*，陈安徽，彭双双，付婷伟，王西朴

1. 徐州工程学院食品（生物）工程学院（徐州 221111）；2. 江苏省食品资源开发与质量安全重点建设实验室，徐州工程学院（徐州 221111）；3. 江苏君乐宝乳业有限公司（徐州 221700）

牛蒡（Arctium lappaL.）为桔梗目、菊科、牛蒡属二年生草本植物，在中国、日本、朝鲜等国家均有分布[1-3]。牛蒡中含有丰富的膳食纤维、胡萝卜素、蛋白质、多种氨基酸等天然的保健成分，因此被誉为“蔬菜之王”[4-5]，亦是公认的食药用蔬菜。牛蒡中还含有多酚类、黄酮类、牛蒡苷、菊糖、挥发油等多种生物活性成分，而牛蒡多糖则是其中重要的一种，具有提高机体免疫、调节肠道菌群平衡、抗炎、抗菌、降脂等多重功效[6-10]。

酸乳中因富含活性乳酸菌及多种营养物质，营养丰富且容易被人体消化、吸收，因此已在日常膳食中成为益生菌的最主要载体并占据重要地位[11-13]。随着人们保健意识的提高，发酵酸乳的功能性、保健功效也得到广泛关注。牛蒡多糖具有多重生物学功效，参与传统发酵酸乳的发酵将其功效成分整合到酸乳产品中，不仅迎合了保健型酸奶的需求趋势，也可以为牛蒡资源的深入开发应用提供探索路径。

试验通过热水浸提法自牛蒡根中提取牛蒡多糖，按照不同的添加比例添加到酸奶发酵过程，研究牛蒡多糖对酸奶品质的影响，为牛蒡多糖酸奶的工业化规模开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

牛蒡，市售；蒙牛全脂甜奶粉，市售。发酵剂，含保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌等，市售直投式冻干粉。

无水乙醇，上海广诺化学科技有限公司；MRS培养基，青岛高科技工业园海博生物技术有限公司；酚酞，分析纯，天津市致远化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器与设备

YXQ.SG4.280手提式压力蒸汽灭菌器（上海华线医用核子仪器有限公司）；DHG-9053A电热鼓风干燥箱（上海益恒实验仪器有限公司）；恒温水浴锅（国华电器有限公司）；AE200型梅特勒电子天平（上海分析仪器厂）；KQ3200E超声波清洗器（昆山超声仪器有限公司）；TGL-16G台式离心机（上海安亭科学仪器厂）；UV2802PC紫外-可见光分光光度计（上海精密仪器仪表有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 牛蒡多糖的提取

挑选健康无腐烂的牛蒡根，清洗、去皮、热烫后切片，加入10倍体积蒸馏水进行破碎打浆，牛蒡浆在80 ℃条件下浸提2 h，在4 000 r/min条件下离心15 min，收集上清液；残渣再加入10倍体积蒸馏水在80℃条件再次浸提2 h后，以4 000 r/min离心15 min，收集上清液；合并2次上清液并进行减压浓缩，浓缩至上清液总体积的1/4。向上清浓缩液中加入95%乙醇至乙醇终体积分数达到80%，置于4 ℃冰箱静置12 h后在4 000 r/min条件下离心15 min收集沉淀。将沉淀复溶于蒸馏水后按照4∶1的比例加入Sevage试剂除蛋白，反复去除5次，收集离心后的上清液进行冷冻干燥得到牛蒡粗多糖，备用。

1.2.2 发酵剂的制备及酸奶的发酵

发酵剂的制备：将直投式发酵剂接种于灭菌复原乳并于42 ℃进行菌种活化，再在无菌条件下取活化后的菌悬液接种于灭菌复原乳，于42 ℃发酵培养6 h并于4 ℃保存，备用。

发酵酸奶的制作方法：取适量奶粉，加入8倍质量蒸馏水溶解，再加入8%的白砂糖，按照与复原乳的质量分数0，0.5%，1%，1.5%，2%和2.5%的比例加入牛蒡多糖，待完全溶解后将物料于95 ℃灭菌10 min。无菌奶液冷却至40 ℃左右，按照1%比例加入酸奶发酵剂并充分搅拌后分装到酸奶发酵瓶中密封，置于38℃发酵12 h后取出，冷却至室温后于4 ℃冰箱后熟24 h即完成发酵得牛蒡多糖酸奶，备用待测。

1.2.3 发酵酸奶品质测定

1.2.3.1 乳酸菌总数的测定

参照GB 4789—2010的方法进行测定。分别取25 mL不同浓度多糖发酵酸奶加入装有225 mL生理盐水的不同锥形瓶中混合均匀10-1的稀释液，再使用十倍稀释法分别配制10-2，10-3，…，10-6，10-7和10-8的稀释液，分别取0.2 mL各浓度菌悬液涂布于MRS固体培养基并于36 ℃培养箱培养48 h进行乳酸菌落计数，每组试验进行3次平行。

1.2.3.2 酸度及pH的测定

酸度测定：参照GB 5413.34—2010方法进行测定。分别取10 mL不同浓度多糖发酵酸奶于250 mL锥形瓶，加入20 mL蒸馏水并混合均匀，滴加2滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L氢氧化钠标准溶液滴定酸奶混合液直至显示微红色且保持30 s不褪色，准确记录氢氧化钠的消耗量，氢氧化钠消耗体积乘以10的酸度（°T），每个样品进行3次平行测定。

pH测定：于室温条件下使用pH计进行测定。

1.2.3.3 持水力的测定

准确称定空离心管的质量并记为m0，加入适量不同浓度多糖发酵酸奶后再次精准称定质量并记为m1。离心管在3 500 r/min条件下离心10 min，静置弃去上清液后准确称定其质量并记为m2。持水力按式（1）计算。

1.2.3.4 发酵酸奶感官特性的评价

优选10位审评人，参照GB 19302—2010《食品安全国家标准发酵乳》中的感官评价标准[14]，从发酵乳外观色泽、组织状态、风味、口感等四个方面对牛蒡多糖发酵酸奶进行感官评价。感官评分标准见表1。

表1 酸奶感官评价表

1.3 试验数据统计分析

试验数据采用DPS 7.05处理软件进行分析，试验结果采用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶中乳酸菌增殖的影响

乳酸菌是酸奶发酵过程中的重要因素，其增殖情况及数量会影响到酸奶发酵的进程和酸奶的品质。在酸奶发酵过程中按照不同的添加剂量添加牛蒡多糖，酸奶发酵后熟后通过测定酸奶中乳酸菌的数量考察牛蒡多糖对酸奶发酵过程中乳酸菌增殖的影响。结果如表2所示。

表2 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶中乳酸菌数量的影响

牛蒡多糖的添加会促进发酵乳中乳酸菌的数量的增加。牛蒡多糖添加量在0.5%～1.5%的范围内，乳酸菌数量随着牛蒡添加量的增加而增加，均高于不加牛蒡多糖的空白对照组。当牛蒡多糖的添加比例为1.5%时，乳酸菌菌落数达到3.82×108CFU/mL，但之后随着牛蒡多糖添加量的增加发酵酸奶中乳酸菌的数量却呈现了下降趋势。说明牛蒡多糖的适量添加会促进乳酸菌的增殖及定殖，但过量添加又会抑制乳酸菌数量的增长。

2.2 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶酸度及pH的影响

酸奶发酵过程中因为乳酸菌发酵乳糖产生乳酸，使得酸奶的酸度增加，而酸度是评价酸奶发酵终点和酸奶品质的重要指标。利用滴定法测定了酸奶的滴定酸度及pH以考察牛蒡多糖的添加对发酵酸奶酸度的影响。结果如图1和图2所示。

由图1可知：随着牛蒡多糖添加剂量的增加，发酵酸奶的滴定酸度呈现先上升后下降的趋势。当牛蒡添加量为1.5%和2%时，酸奶的滴定度分别达到109.41和107.15，比空白对照组提高17.33%和14.91%，显著高于其他组（p＜0.05）。但牛蒡多糖添加剂量超过2%后，酸奶酸度下降。此外，添加牛蒡多糖的发酵酸奶的酸度均高于未添加多糖的对照组。

图1 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶酸度的影响

由图2可知：发酵酸奶pH随牛蒡多糖添加量的变化趋势恰好与滴定酸度的变化趋势大致相反，随着牛蒡多糖的添加，酸奶pH变化先下降后上升，但在数值上变化不大。发酵酸奶的酸度大则酸奶pH低，反之，酸奶酸度小则其pH大。综合分析图1和图2的结果，牛蒡多糖的适量添加可以降低酸奶的酸度，从而保障酸奶的风味及稳定性。

图2 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶pH的影响

2.3 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶持水力的影响

酸奶持水力会影响酸奶的组织状态、口感及其稳定性。根据1.2.3.3的方法测定了不同添加量牛蒡多糖酸奶的持水力，结果如图3所示。

由图3可知：当多糖添加量为1.5%时，酸奶持水力达到77.50%，显著高于其他多糖添加剂量组（p＜0.05），比空白对照组提高9.08%。此外发酵过程中添加牛蒡多糖的酸奶的持水力均显著高于未加多糖的对照组，说明牛蒡多糖的添加会有效增加发酵酸奶的持水力。研究显示，酸奶的持水力与酸奶中酪蛋白的含量关系密切，酪蛋白在酸奶的酸性环境下会形成网状的空间胶体结构，可以容纳水分、小分子物质及乳酸菌。牛蒡多糖的适量添加在增加酸奶持水力的同时也提高了酸奶的品质、风味及稳定性。

图3 牛蒡多糖添加量对酸奶持水力的影响

2.4 牛蒡多糖添加量对发酵酸奶感官品质的影响

按照不同添加剂量添加牛蒡多糖后，通过感官评分评价牛蒡多糖对酸奶感官品质的影响。结果如图4所示。

由图4可知：当牛蒡多糖添加量在1%～1.5%的范围内时，酸奶的综合分数显著高于空白对照组（p＜0.05）。当牛蒡多糖添加量为1.5%时，酸奶的感官评分最高，高于对照组10.57%，酸奶酸甜可口，香味浓郁，无乳清析出，质地均匀，口感细腻、色泽淡黄有光泽。但当添加量超过2.5%时，酸奶感官评分却又明显降低。说明牛蒡多糖在酸奶发酵过程中的适量添加有助于酸奶感官品质的提高。

图4 牛蒡多糖添加量对酸奶感官品质的影响

3 结论

试验使用水提醇沉法提取了牛蒡根粗多糖，并将其添加到发酵酸奶的发酵过程以制备牛蒡多糖发酵酸奶。酸奶发酵完成并后熟24 h后测定了发酵酸奶中的乳酸菌数量、酸度、pH、持水力，并对酸奶的感官进行了综合评价。当牛蒡多糖的添加量在0.5%～1.5%的范围内，酸奶中乳酸菌的数量显著高于未添加牛蒡多糖的对照组及其他试验组；当牛蒡添加量为1.5%和2%时，牛蒡多糖酸奶的滴定度分别达到109.41 °T和107.15 °T，比空白对照组提高17.33%和14.91%（p＜0.05），酸奶的pH也相应较低；当多糖添加量为1.5%时，酸奶持水力显著高于其他多糖添加剂量组（p＜0.05），比空白对照组提高9.08%；通过感官评价，酸奶中牛蒡多糖添加量在1%～1.5%的范围内时，酸奶的综合评分显著高于对照组。说明牛蒡多糖在酸奶发酵过程中的适量添加可有效提高酸奶中乳酸菌数量、改善酸奶品质。该试验可为牛蒡的深入应用提供思路，为牛蒡酸奶的研发提供依据。