外源添加沅江芦笋水提物对发酵酸奶的影响

何 潼，余嘉慧，吴 素，唐 霞， 刘成国，周 辉＊

1 湖南农业大学食品科学技术学院，湖南长沙 410128

2 皇氏集团湖南优氏乳业有限公司，湖南宁乡 410600

0 引言

酸奶是以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚种）发酵制成的产品[1]。与其他乳制品相比，酸奶含有高生物价值的蛋白质、脂肪、糖分以及含量丰富的维生素和矿物质[2]，易于被人体消化吸收[3]，且能调整肠道功能[4]。随着消费者对营养健康食品要求的提高，脱脂或低脂酸奶[5]、功能型酸奶[6]的研发逐渐被乳品企业和研究人员所关注。

沅江芦笋，又名“南荻笋”，生长在南洞庭湖的滩涂湿地上，属于禾本种芒属荻种的草本植物。由于洞庭湖的湿地气候，光照、水源等自然条件得天独厚，赋予它异于普通蔬菜的品质。沅江芦笋不仅口感脆嫩，风味独特，而且富含多种营养成分，倍受人们的喜爱[7]。研究表明，沅江芦笋含有大量的膳食纤维，16 种人体必需的氨基酸以及丰富的硒、钾、钙、锌、镁和黄酮等成分，特别是有机硒含量高于普通蔬菜10 倍以上[8]。黄酮类化合物具有神经保护、降压、抗炎、抗肿瘤以及降血糖等多种药理功能[9]。因此人食用后具有排毒养颜、预防肥胖、调节免疫等功能。由于沅江芦笋受采摘季节和果蔬本身保藏方法的限制，采摘后易产生变质、变软、腐败霉变等问题[10]，故沅江芦笋的贮藏方式及相关产品的开发问题得到人们广泛关注。沅江芦笋可以有多种食用方法[11]，目前有腌制南荻笋[12]、芦笋罐头和芦笋粉[13]等产品。然而在我国，由于国内消费者对芦笋了解很少，消费量更是有限，故没有很好的发挥芦笋的食用和药用价值[14]。本研究通过外源添加沅江芦笋水提物制作发酵酸奶，为沅江芦笋的开发提供更多科研依据的同时，也为功能性酸奶的研究提供更多的理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

沅江芦笋粉末，湖南博大天能实业股份有限公司；乳酸菌发酵剂，北京川秀科技有限公司；脱脂奶粉，恒天然（商贸）有限公司。

1.2 仪器设备

双人单面垂直净化工作台（SW-CJ-2D），苏州博莱尔净化设备有限公司；冷藏柜（SC-320D），海尔集团有限公司；电子天平（JA2003），上海浦春计量仪器有限公司；电动机械搅拌器（AW200S-H）、均质乳化机（AE500S-H），上海鹏奕仪器有限公司；恒温培养箱（WH-25），维根技术（北京）有限公司；超级恒温水浴锅（HH-601），常州市国旺仪器制造有限公司仪器；冻干机（Modulyod-230），美国Thermo Electron公司；数字式粘度计（NDJ-8S），上海舜宇恒平科学仪器有限公司；医用离心机（TG16-WS），湖南湘仪试验室仪器开发有限公司；分光测色仪（CS-580A），杭州彩谱科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 芦笋水提物的制备

准确称取一定量的芦笋粉（M1），加入到热水中进行水浴提取，提取一段时间后，将提取液进行离心，上清液用真空冷冻进行干燥，得水提取物的重量（M2），水提物提取率见公式（1）。

1.3.2 提取时间对芦笋水提物得率的影响

在料液比为1∶90，水浴温度为90 ℃的条件下，考察水浴提取时间（3.5 h、4 h、4.5 h、5 h）对芦笋水提物得率的影响。

1.3.3 水浴温度对芦笋水提物得率的影响

在料液比为1∶90，水浴提取时间为4 h，考察水浴温度（80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃）对芦笋水提物得率的影响。

1.3.4 料液比对芦笋水提物得率的影响

在水浴提取时间4 h，水浴温度为90 ℃的条件下，考察料液比（1∶70、1∶80、1∶90、1∶100）对芦笋水提物得率的影响。

1.3.5 酸奶的制作工艺

（1）脱脂复原乳的制备

12%脱脂复原乳，分别添加终含量（m/v）为0%、0.1%、0.2%、0.4%芦笋水提物，混匀后预热至60~75℃。

（2）剪切均质

将复配好的脱脂复原乳在高速剪切机下剪切（20 000 r/min，2 min），反复剪切3 次。

（3）杀菌

将均质好的脱脂复原乳进行杀菌处理（90~95 ℃，10 min）。

（4）接种

分别接种各试样组发酵剂接种量为2%。

（5）发酵

将接种好的生脱脂复原乳放置43 ℃培养箱中发酵，凝乳判定为发酵终点。

（6）冷却后熟

将已经凝乳的发酵乳转移至4 ℃冰箱中冷藏后熟。

（7）测定

酸奶发酵过程的总酸，后熟24 h的持水力及色度。

1.3.6 酸度测定

滴定酸度测定：参考《GB 5009.239—2016 食品安全国家标准食品 酸度的测定》[15]的方法。称取10 g（精确到0.001 g）已混匀的试样，置于150 mL锥形瓶中，加20 mL新煮沸冷却至室温的水，混匀，加入2.0 mL酚酞指示液，混匀后用氢氧化钠标准溶液滴定，边滴加边转动烧瓶，直到颜色与参比溶液的颜色相似，且5 s内不消退，整个滴定过程应在45 s内完成。滴定过程中，向锥形瓶中吹氮气，防止溶液吸收空气中的二氧化碳。记录消耗的氢氧化钠标准滴定溶液毫升数（V1），代入公式（2）中进行计算：

式中：氢氧化钠标准溶液的摩尔浓度记为c0；滴定时所消耗氢氧化钠标准溶液的体积记为V1；空白试验所消耗氢氧化钠标准溶液的体积记为V0；试样质量记为m0。

1.3.7 持水力的测定

参考Doleyres Y等[16]的方法，取10 g左右的发酵乳样品（称重），离心条件13 000 r/min，10 ℃、30 min，弃上清液，倒置10 min，让上清液充分流出，最后立即称量沉淀的质量。持水力表示为公式（3）。

式中：离心管质量记为m0；离心管加上发酵乳总质量记为m1；离心后沉淀和离心管总质量记为m2。

1.3.8 色度的测定

参考韩千慧等[17]的方法，将混匀后的酸奶样品置于50 mm×50 mm比色皿中，使用多功能色度仪对其各色度指标进行测定。测试条件为反射，结果以明亮度L⋆（暗→亮：0→100），红绿值a⋆（绿-→红+），黄蓝值b⋆（蓝-→黄＋）表示。按照以下公式对色差进行计算见公式（4）。

1.3.9 数据统计

数据用3 次试验的平均值和标准偏差表示，即平均值±标准偏差。试验数据由Excel 2010、origin 2018和数据统计软件计算处理，用T检验进行分析，P＜0.05表示存在显著差异。

2 结果与分析

2.1 提取温度对芦笋水提物得率的影响

不同提取温度下，芦笋水提物的得率结果见图1。

由图1可知，随着水浴提取温度的增加，芦笋水提物的得率也增加，90 ℃以后，水浴温度越高芦笋水提物的得率是降低的，90 ℃的水浴温度芦笋水提物得率最高，因此最佳提取温度时间确定为90 ℃。

图1 提取温度对芦笋水提物得率的影响

2.2 水浴温度对芦笋水提物得率的影响

在不同提取时间，芦笋水提物的得率结果见图2。

由图2可知，在4 h之前随着水浴提取时间的增加，芦笋水提物的得率增加，但超过4 h，芦笋水提物的得率逐渐降低，因此选择水浴时间确定为4 h。

图2 水浴时间对芦笋水提物得率的影响

2.3 料液比对芦笋水提物得率的影响

在不同料液比下，芦笋水提物的得率结果见图3。

由图3可知，从1∶70的料液比往上增加物料的量，芦笋水提物的得率也逐渐增加，在1∶90的物料比时，芦笋水提物的得率达到了最高，再增加到1∶100时则是得率下降，这可能是因为粉末浓度过高导致水浴时芦笋的水提物不能完全溶入水中，所以选出最佳料液比为1∶90。

图3料液比对芦笋水提物得率的影响

2.4 酸奶在发酵过程中的酸度变化

添加不同含量的芦笋水提物后，各组酸奶发酵过程中的酸度变化见图4。

滴定酸度能够反映发酵乳中的酸性物质可能产生的全部氢离子的总量，因此，研究滴定酸度可更好地了解不同发酵条件下发酵乳的产酸情况。由图4可知，从发酵开始，四组酸奶的酸度基本都在18~230T，但随着发酵时间的增长，各组酸奶的酸度之间开始出现显著性变化。发酵2 h到4 h过程中，试验组（芦笋水提物的添加量分别为0.1%、0.2%、0.4%）和对照组（未添加芦笋水提物）发酵乳样品的滴定酸度显著增加（P＜0.05）。在整个发酵过程中试验组的酸度都显著高于对照组（P＜0.05），且0.4%添加量酸奶显著高于0.2%、0.1%添加量酸奶，0.4%添加量酸奶在4.5 h时滴定酸度已经超过了700T均达到乳酸菌发酵乳生产的最终酸度要求，而对照组酸奶则是发酵接近6 h时，才达到700T。结果表明，芦笋水提物的添加能促进产酸，加快酸奶的凝乳，且0.4%添加量能够更有效地促使酸奶产酸，更快凝乳。

图4 酸奶在发酵过程中的酸度变化

2.5 芦笋酸奶的色度比较

颜色是人们日常消费标准之一，也是初步判断是否购买的第一考虑步骤。添加不同含量芦笋水提物后，酸奶的色度测定结果见表1。

从表1中可知，试验组（0.1%、0.2%、0.4%芦笋水提物添加量）与对照组的L⋆值存在显著差异（P＜0.05），且随着芦笋水提物添加量增加，L⋆值越小，这可能是因为芦笋水提物颜色呈黄绿色，随着添加量的增加，酸奶的亮度减小，酸奶颜色变得暗沉。从a⋆值来看，各组之间并无明显差异（P＞0.05），说明芦笋水提物对a⋆值无显著影响。从b⋆值来看，0.4%添加量的酸奶显著高于0.1%、空百对照组酸奶（P＜0.05），且随着芦笋添加量增加，酸奶的b值也在增加，说明芦笋水提物能提升酸奶的b⋆值，这是可预期的，因为芦笋水提物本身颜色呈黄绿色，随着添加量的增加，酸奶更呈更黄更绿的趋势。结合L⋆和b⋆值的数据可知，0.4%添加量酸奶比空白对照组酸奶显著变暗变黄（P＜0.05），这样导致了0.4%添加量酸奶从颜色上看起来并不佳。

表1 芦笋酸奶的色度

2.6 芦笋酸奶发酵完成的持水力

添加不同含量芦笋水提物后，酸奶的持水力测定结果见图5。

图5 芦笋酸奶发酵完成的持水力

在酸奶中，持水率表现为持水率越高，体系乳清析出越低，说明酸奶的凝胶分子对水的结合能力越强，整个体系的稳定性越好。由图5可知，试验组（0.1%、0.2%芦笋水提物添加量）酸奶的持水力显著高于空白对照组（P＜0.05），随着芦笋水提物的添加量增加，酸奶的持水能力明显增加，0.2%添加量酸奶的持水力高达51.2%，说明芦笋水提物的添加能改善酸奶的持水能力。而0.4%添加量酸奶与空白对照组无显著差异（P＞0.05），说明过高的芦笋水提物添加量会抑制芦笋水提物的中的多糖与蛋白形成胶束，从而使得持水能力降低。

3 结论

本文通过单因素试验探究了芦笋水提物的最佳提取条件，以及对芦笋酸奶发酵过程中的酸度、发酵完成时的色度、持水力进行了研究。结果表明：外源添加0.1%、0.2%和0.4%的沅江芦笋水提物，可不同程度提高酸奶的持水能力（P＜0.05）。沅江芦笋水提物的添加能促进乳酸菌快速产酸，加快酸奶的凝乳，且0.4%添加量能够更有效的促使酸奶产酸，更快凝乳。外源添加芦笋水提物，使得酸奶的L⋆值减小，b⋆值增加。但是随着添加量的逐渐增加，酸奶色泽更黄更绿不利于美观，故在本试验条件下最适宜的沅江芦笋水提物添加量为0.2%。本研究为开发绿色、健康的功能性酸乳、进一步加快沅江芦笋的精深加工奠定了一定理论基础。