不同改性的胡萝卜膳食纤维的营养功能特性及其在奶酪中的应用

2023-06-09张潇潇辛宏

中国调味品 2023年6期

关键词：流变

张潇潇　辛宏

摘要：可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维相比具有更强的黏度，降低人体胆固醇和血糖功能也更加明显，此外，可溶性膳食纤维具有更强的凝胶能力，能够作为乳化剂使用。不同改性的胡萝卜膳食纤维功能结构存在差异，容易造成产品品质参差不齐。该研究基于此，研究不同方法改性的胡萝卜膳食纤维结构和分子量之间的差异，同时将几种改性的膳食纤维添加至奶酪中，研究几种膳食纤维对奶酪的流变指数、剪切力和感官评分的影响。研究结果表明，在奶酪中加入一定量的改性胡萝卜膳食纤维，不仅能够改善奶酪风味，而且增加了奶酪中营养物质含量。

关键词：胡萝卜膳食纤维；功能特性；流变；感官评分

中图分类号：TS202.3文献标志码：A 文章编号：1000-9973（2023）06-0092-04

Abstract： Compared with insoluble dietary fiber， soluble dietary fiber has stronger viscosity and more obvious functions of lowing cholesterol and lowing blood sugar. In addition， soluble dietary fiber has stronger gel ability， and can be used as an emulsifier. The functional structure of different modified carrot dietary fibers is different， which is easy to cause uneven product quality. Based on this， in this study， the differences of the structure and molecular weight of carrot dietary fiber modified by different methods are studied， and at the same time， several modified dietary fibers are added into cheese to study the effects of several dietary fibers on rheological index， shear force and sensory score of cheese. The results show that adding a certain amount of modified carrot dietary fiber into cheese could not only improve the flavor of cheese， but also increase the nutrient content of cheese.

Key words： carrot dietary fiber; functional properties; rheology; sensory score

收稿日期：2022-12-29

作者簡介：张潇潇（1986－），女，重庆人，副教授，硕士，研究方向：食品营养学。

胡萝卜生长周期较短，富含维生素、纤维素和微量元素，是提取膳食纤维的最佳选择[1]。常见的膳食纤维改性的方法有酶法、化学法和物理法[2-3]。酶法改性是利用纤维素酶将植物中的纤维素分解为小分子，这种技术不需要高温，对环境的影响极小，但是需要适合的温度和pH值进行酶促反应，相比其他技术更加复杂[4]。化学改性是通过酸或者碱的方式进行处理，通过这种方式获取的植物膳食纤维得到广泛的认可，但该方法使用的化学试剂易造成环境污染，过强的酸和碱液会影响膳食纤维的功能活性[5]。物理改性又被称为机械法，通过微波、超声波和高压等方法对大分子物质进行处理，使其结构发生变化，该方法与化学法和酶提取法相比，成本较低，也更加环保[6-7]。

我国奶酪及其生产制造在奶酪种类、加工工艺和口感风味方面与欧洲国家相比还具有明显差距，使得我国与奶酪生产相关的产业受到国外企业的限制[8]。目前国外一些国家对奶酪的生产技术和风味物质的研究已经较为清晰[9]，但对于奶酪流变指数的研究相对缺乏，不同的材料、发酵剂和生产工艺对奶酪流变指数的影响较大，且奶酪的流变指数与其口感风味息息相关，所以，对奶酪流变指数的研究至关重要。

目前已有的研究结果表明，在奶酪中加入膳食纤维可以改善奶酪的结构、风味和功能[10]，目前奶酪中添加的种类主要包括谷物、蔬菜和水果等膳食纤维，从这些研究中可以看出，膳食纤维能够改善奶酪结构的稳定性[11-12]，提高奶酪的黏性和硬度[13]。然而研究胡萝卜膳食纤维添加对奶酪品质的影响较少，本研究基于此，采用不同的改性方法对胡萝卜中膳食纤维结构和分子量进行分析，同时将不同改性的膳食纤维加入奶酪中，以研究不同改性的胡萝卜膳食纤维对奶酪品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试剂

胡萝卜粉：昆明食品有限公司；白砂糖、脱脂粉：购于当地超市；益生菌培养物（含有乳杆菌、乳双歧杆菌和乳球菌）：北京食品科技有限公司；葡聚糖：阿拉丁试剂（上海）有限公司；氢氧化钠、醋酸、盐酸、溴化钾：上海生化科技有限公司。

1.2 仪器和设备

微波消除仪、冷冻干燥机、超声粉碎机、高速离心机、高效凝胶渗透色谱仪、恒温培养箱、红外光谱仪、电镜扫描仪、色度仪、多功能酶标仪、质构仪。

1.3 试验方法

1.3.1 胡萝卜膳食纤维的制备

1.3.1.1 溶剂法制备改性胡萝卜膳食纤维

取5 g胡萝卜粉悬浮于水中，在室温下搅拌2 h，用离心机在5 000 r/min的条件下離心20 min，取上清液，加入4倍体积的无水乙醇，最后将乙醇浓缩物冷冻干燥[14]，获得胡萝卜膳食纤维（RJ-SDF）。

1.3.1.2 微波法制备改性胡萝卜膳食纤维

取5 g胡萝卜粉加入到45 mL的水中，搅拌均匀，将样品放于微波炉中，在70 ℃、500 W的条件下加热40 min，之后将混合物转移到烧杯中，在5 000 r/min的条件下离心15 min，加入4倍体积的无水乙醇沉淀12 h，最后进行冷冻干燥[15]，获得微波改性的胡萝卜膳食纤维（WB-SDF）。

1.3.1.3 超声法制备改性胡萝卜膳食纤维

与微波法相似，将10 g胡萝卜粉悬浮于水中，将混合物于室温下在600 W超声波条件下处理15 min，之后将混合物转移至烧杯中，在5 000 r/min的条件下离心20 min，最后用4倍体积的无水乙醇沉淀12 h，将最后的醇沉淀冷冻干燥[16]，获得超声法改性的胡萝卜膳食纤维（CS-SDF）。

1.3.1.4 高压蒸煮法制备改性胡萝卜膳食纤维

将胡萝卜粉在121 ℃的条件下加热20 min，之后在5 000 r/min条件下离心20 min，用4倍体积的无水乙醇醇沉12 h，最后得到醇沉物进行冷冻干燥[17]，从而获得高压蒸煮法改性的胡萝卜膳食纤维（GY-SDF）。

1.3.2 胡萝卜膳食纤维结构分析

1.3.2.1 胡萝卜膳食纤维分子量测定

胡萝卜膳食纤维分子量采用高效凝胶法进行测定，流动相为0.03%的NaCl，流速为0.6 mL/min，持续20 min，利用葡聚糖制作标准曲线进行测定，之后将胡萝卜膳食纤维过滤[18]。

1.3.2.2 红外光谱测定

使用Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪对胡萝卜膳食纤维进行测定，在干燥的胡萝卜膳食纤维中加入100 mg溴化钾，之后磨成粉，进行扫描[19]。

1.3.3 胡萝卜膳食纤维复合型奶酪的制备

将成熟期6个月的奶酪切成小块，磨碎，与温水以1∶3的比例进行混合，之后加入8%的糖制成复原乳化盐，然后分别添加1%的RJ-SDF、WB-SDF、CS-SDF和GY-SDF到复原乳中，将添加的SDF在80～85 ℃的条件下加热20 min，待其冷却至40 ℃，将复合稳定剂加入膳食纤维混合的奶酪中，直到奶酪的pH值为6.5，将奶酪于4 ℃条件下保存1 d，之后进行分析[20]。

1.3.4 感官评定

邀请50名大学生和教职工，对5种不同的奶酪进行感官评价，并根据奶酪的口感、气味、总体接受度、味道和颜色进行打分，取平均值作为感官评分。

2 结果与讨论

2.1 胡萝卜膳食纤维分子量分析

不同方法改性的胡萝卜膳食纤维分子量见表1。

不同方法改性的胡萝卜膳食纤维红外光谱见图1，不同方法改性的胡萝卜膳食纤维红外光谱曲线相似。

由于膳食纤维中含有羟基，所以无论哪种膳食纤维改性方式，光谱在3 100～3 200 cm-1处都有信号。由于所有的膳食纤维中都含有碳碳双键和羧基，波数在2 900～3 000 cm-1和1 700～1 800 cm-1处有信号。由于多糖和单糖的存在，所有改性的膳食纤维在1 000～1 100 cm-1均有信号。但采用不同方法改性的膳食纤维的透射率存在一定差异，由图1可知，RJ-SDF的透射率最高，而GY-SDF的透射率最低。

2.2 不同方法改性的胡萝卜膳食纤维持水能力测定

由图2可知，对改性后的胡萝卜膳食纤维的持水率进行了对比，未来经处理的胡萝卜膳食纤维相比，通过微波、超声波和高压蒸煮处理之后，胡萝卜膳食纤维的持水率均呈现下降的趋势，主要是胡萝卜膳食纤维中的空隙结构被破坏，超声波空化效应导致的，从而增强了超声波的多孔和蓬松结构，膳食纤维的高持水能力能够改变食品的黏度并且防止食品缩水。

2.3 不同方法改性的胡萝卜膳食纤维持油性测定

由图3可知，不同改性的胡萝卜膳食纤维的持油率存在一定程度的差异。RJ-SDF和WB-SDF的持油率高于CS-SDF和GY-SDF，说明RJ-SDF和WB-SDF的表面积大，持油率较高，而CS-SDF和GY-SDF的表面积相对较小，持油率较低。

2.4 不同方法改性的胡萝卜膳食纤维胆固醇吸收能力测定

不同方法改性的胡萝卜膳食纤维胆固醇吸收率见图4，该试验模拟了人体胃部和肠道条件，胃部的pH为2，肠道的pH为7。

由图4可知，pH值对溶剂法提取的胡萝卜膳食纤维影响较明显，微波法、超声波法和高压蒸煮法获得的胡萝卜膳食纤维对胆固醇的吸收率影响较小。就溶剂法提取的胡萝卜膳食纤维而言，当pH为7时，胆固醇的吸收率远高于pH为2时。其他3种提取胡萝卜膳食纤维的方法，在不同的pH环境条件下，胡萝卜膳食纤维对胆固醇的吸收率差异不大，这是由于不同的pH值对膳食纤维本身结构均存在一定程度的影响。

2.5 添加不同改性的胡萝卜膳食纤维奶酪的流变特性

由表2可知，当奶酪中加入膳食纤维之后，奶酪的黏度明显增加，溶剂浸提法（RJ-SDF）获得的胡萝卜膳食纤维的黏度增加最大，之后是高压蒸煮法（GY-SDF），其次是超声法（CS-SDF），黏度最小的为微波提取法（WB-SDF），而蒸煮法和超声法提取的胡萝卜膳食纤维具有更强的黏性，这是由于添加了这两种胡萝卜膳食纤维之后，胡萝卜膳食纤维中的酪蛋白颗粒相互作用更强。通过幂律函数模型获得不同种类的奶酪流变参数，所有的奶酪样品流变指数均小于1，与空白对照相比较，添加了膳食纤维的奶酪流变指数更低。添加了胡萝卜膳食纤维后，奶酪的一致性得到了大幅度提高，硬度明显减小。所以，添加一定量的胡萝卜膳食纤维能够在一定程度上改善奶酪的风味。

2.6 添加不同改性的胡萝卜膳食纤维感官评分测定

由图5可知，5种奶酪在颜色、可接受度、质地、口感和气味方面的感官评分存在着明显差异。和其他组奶酪对比可以看出，添加高压蒸煮法获得的胡萝卜膳食纤维的感官评分最高。一般来说，在奶酪中加入其他食品后其味道和颜色是很多人无法接受的，但是高压蒸煮法获得的胡萝卜膳食纤维展现出较高的感官评分，并且在该研究中表明，添加胡萝卜膳食纤维对奶酪的气味影响小，这为开发新型功能性型奶酪食品提供了新的方向。

3 小结

可溶性膳食纤维能够增加奶酪的营养价值，对于开发功能性奶酪具有很重要的意义，本研究通过研究不同改性工艺的胡萝卜膳食纤维的结构和功能，对奶酪中加入不同改性胡萝卜膳食纤维的一致性、黏度、流变学和感官评分进行研究。研究结果表明，采用溶剂提取法和超声波提取法獲得的胡萝卜膳食纤维比其他方法获得的膳食纤维具有更高的持水性、持油性和胆固醇吸收能力。

在奶酪中加入胡萝卜膳食纤维，能够提高奶酪的黏度和稠度指数，并且在奶酪中添加胡萝卜膳食纤维也能获得更高的感官评分。所以，添加胡萝卜膳食纤维能够明显改善奶酪的品质，这为开发富含可溶性膳食纤维的食品提供了理论指导基础。

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