菊粉在凝固型发酵乳中的应用

2024-04-08高健铭

中国乳业 2024年1期

高健铭

天津食品集团有限公司，天津 300000

0 引言

凝固型发酵乳，又称酸奶，是一种以乳为原料，以乳酸菌为发酵菌的乳制品。它具有营养成分丰富、易消化吸收、对人体有益等优点，被广泛用于食品工业和生活中。

菊粉是一种常见的低聚果糖，广泛应用在食品工艺中。菊粉被添加在凝固型发酵乳中，具有促进乳酸菌生长的作用，可调节菌群平衡，使乳酸发酵过程更稳定和均衡。同时，菊粉可与乳酸菌产生代谢产物，使酸度更适宜，从而使终端产品的酸度控制更精确。在凝固型发酵乳中添加适量菊粉，还可增强口感，使产品更细腻，不会有粉状感，同时让酸奶味道更醇厚[1]。菊粉还可调节产品黏度，增强延展性，使质地更好。

目前，菊粉在凝固型发酵乳中的应用研究较少，主要侧重理化性质、分离提纯、酶法合成、生理功能等。国外学者研究菊粉与不同乳酸菌的作用机制，认为菊粉可增强乳酸菌菌体附着性和发酵效率，提高凝固型发酵乳质量。国内学者主要研究菊粉添加量对凝固型发酵乳品质的影响，表明适量添加菊粉可提高质量，但超过一定限度会导致品质下降。本文主要阐述菊粉在凝固型发酵乳中的应用及其对产品品质的影响，对推广菊粉在发酵乳制品中的应用具有实践意义。

1 菊粉的基本性质及其生理功能

1.1 菊粉的基本性质

1.1.1 菊粉的化学性质

菊粉是一种低聚果糖，分子式为C228H382O191，相对分子质量为6179.36Da，存在于植物和昆虫中，具有广泛应用价值。菊粉不被人体消化酶分解，会到达结肠并被益生菌利用，具有益生效果。菊粉与其他低聚糖（如西洋参多糖、灵芝多糖等）具有相似化学性质，主要表现为不易水解和酶解、不易吸收、易溶于水等[2，3]。

1.1.2 菊粉的物理性质

菊粉的物理性质主要包括溶解性、热稳定性、保水性等。菊粉在水中易溶解，溶液呈淡黄色。在高温条件下，菊粉不易降解和失活，具有优良的热稳定性[4]。菊粉可用于制备菊粉糖浆，还可制成颗粒、粉末等多种形态，采用煮沸、蒸汽、干燥等工艺，可吸水膨胀为胶状物。此外，菊粉对干细胞的活性保持较高，在小鼠的影响研究中得到切实证明。

1.2 菊粉的生理功能

1.2.1 菊粉对肠道功能的影响

菊粉的营养成分逐渐被人们关注。菊粉含人体所必需的多种营养成分，如纤维素、维生素、矿物质等。菊粉具有促进肠道蠕动、增强肠道免疫力、调节肠道菌群平衡等功能。由于菊粉不被人体吸收，可在肠道内变成益生元，由肠道菌群提供营养，调节肠道菌群平衡。

1.2.2 菊粉对血糖的影响

研究表明，菊粉在体内代谢率很低，不会引起血糖急剧升高，可作为低血糖食品的天然甜味剂，在糖尿病患者饮食中被广泛应用[5]。

2 菊粉在凝固型发酵乳中的应用

2.1 菊粉对凝固型发酵乳品质的影响

菊粉作为凝固型发酵乳的新型辅助凝固剂，可改善产品质量。研究表明，添加菊粉后可明显增加凝固型发酵乳的黏度、口感和稳定性等指标。同时，适量添加菊粉可使凝固型发酵乳的酸度增加，pH值降低，从而增加产品保存期。下面将分别从菊粉影响乳酸菌生长和微生物代谢，以及凝固性、流变性和口感等方面进行综述。

2.1.1 菊粉影响乳酸菌生长和微生物代谢

菊粉可为某些乳酸菌提供能量和营养，并且促进它们的生长。这种作用主要是由于菊粉可为乳酸菌提供低聚糖和短链脂肪酸等可利用物质[6]。此外，菊粉还具有抗菌作用，可抑制某些不良菌群的生长和代谢[7]。

2.1.2 菊粉影响凝固型发酵乳的凝固性、流变性和口感

菊粉可显著改善凝固型发酵乳的凝固性和流变性，这是因为菊粉可改变乳中半胱氨酸含量和凝血酶活性，从而促进凝胶形成和稳定性。另外，菊粉还可提高凝固型发酵乳质量，使凝固型发酵乳具有更好口感和咀嚼性。

2.2 菊粉添加量对凝固型发酵乳品质的影响

菊粉影响凝固型发酵乳品质的关键因素是添加量和发酵时间。添加量太少，不会明显改善产品质量；添加量过多，会影响产品口感和质地，超过一定限度还会导致产品出现固液分离等质量缺陷[8]。应用菊粉作为凝固型发酵乳的辅助凝固剂时，应根据具体情况调整添加量和发酵时间。

2.2.1 菊粉对发酵乳凝固程度和流变特性的影响

从物理学角度分析，菊粉添加量会影响凝固型发酵乳的凝固程度和流变特性。菊粉添加量适宜时，可促进乳酸菌生长和繁殖，增加乳酸含量，从而提高凝固型发酵乳的凝固度。菊粉添加量过高时，会导致凝固型发酵乳的凝固度降低。因此，确定适宜的菊粉添加量是保证凝固型发酵乳品质稳定的关键。

2.2.2 菊粉对发酵乳口感和营养成分的影响

从化学角度分析，菊粉添加量会影响凝固型发酵乳的口感和营养成分。适宜的菊粉添加量有助于促进发酵乳中乳酸菌生长，增加乳酸含量，从而提高发酵乳口感和质感。在生产过程中，可通过控制菊粉添加量和乳酸发酵时间等参数来调节发酵乳酸度和风味[9]。此外，菊粉是一种水溶性膳食纤维，适量添加菊粉还可增加凝固型发酵乳的膳食纤维含量，提高乳品营养价值。

2.2.3 菊粉对发酵乳中乳酸菌群落的影响

从生物学角度分析，菊粉添加量对凝固型发酵乳中乳酸菌群落的影响非常显著。研究表明，适宜的菊粉添加量可促进乳酸杆菌生长，提高乳品的存储稳定性，防止腐败。此外，菊粉可增加细菌群落多样性，这对于乳品中有益菌生长和定殖非常重要[10]。

因此，菊粉添加量对凝固型发酵乳品质的影响需在生产实践中探究，通过调节菊粉添加量，提高凝固型发酵乳的品质和营养保健功能。

2.3 菊粉与乳酸菌作用机制的研究

菊粉和乳酸菌是日常生活中常见食品成分，有广泛应用前景和消费市场。

2.3.1 菊粉的特殊结构可刺激肠道中益生菌生长

菊粉是一种未被分解的多糖，在肠道中不被消化，直接作为膳食纤维进入肠道。菊粉的特殊结构可刺激肠道中益生菌生长，促进有益菌得到营养供应，增强肠道对有害物质的排出。同时，菊粉对体内脂肪吸收有一定作用，可帮助机体减少脂肪积累[11]。

2.3.2 乳酸菌可加强肠道免疫系统的抵抗能力

乳酸菌是一类常见益生菌，生长在肠道中，主要起维护肠道菌群平衡作用。乳酸菌另一重要功能是合成乳酸，这种有机酸可降低肠道pH值，从而抑制有害菌和真菌生长。同时，乳酸菌还能产生抗菌物质，加强肠道免疫系统的抵抗能力[12]。

2.3.3 菊粉和乳酸菌具有相互增强、协同作用

菊粉和乳酸菌组合时，作用机制会相互增强，具有更好协同作用。菊粉作为一种营养物质，可提供乳酸菌必需的碳水化合物和其他营养物质，帮助乳酸菌更好存活和生长。而乳酸菌可通过合成乳酸和其他有机酸，增强菊粉有益作用的发挥，抑制肠道中有害细菌和真菌生长，保护肠道健康。

研究表明，菊粉可提高乳酸菌菌体对乳中氮的利用效率，促进其生长和发酵代谢，改善凝固型发酵乳品质。同时，菊粉还可降低凝固型发酵乳的酸度，增强其抗氧化能力，提高产品保鲜期[13]。

2.4 菊粉添加量的影响

2.4.1 菊粉添加量对乳酸含量的影响

研究发现，当菊粉含量为8%时，凝固型发酵乳的乳酸含量最高，且随着菊粉含量增加，乳酸含量不断升高[14]。这说明菊粉能促进乳酸菌生长和繁殖，从而使凝固型发酵乳的口感更浓郁、更顺滑。

菊粉含量对乳酸产生影响，是科研经常研究的领域。研究发现，高含量菊粉可通过其他元素辅助参与，增加肠道内产酸菌数量，提高乳酸含量。研究表明，成年人每天食用一定量菊粉，肠道中乳酸含量可大幅提高。此外，供给体内菊粉的浓度和类型会影响肠道中乳酸含量。菊粉通常分为寡糖和多糖，其分子量的4 个不同区间、不同类型有不同吸收效果和生物利用度[2]。有人认为，短链寡糖对乳酸杆菌生长促进作用更显著，而长链多糖可被菌群直接吸收，无法达到维持生态平衡效果[15]。科学家们不断寻找如何正确使用菊粉促进肠道中菌群平衡方法[16]。在肠道微生态方面，菊粉益处不容忽视，它成为维持肠道和机体健康的重要营养素。

2.4.2 菊粉添加量与凝胶强度的影响

菊粉是一种经济实用的高分子化合物，常用于各种食品、医药和化妆品。其中，菊粉的凝胶强度是其应用性质的重要指标之一。菊粉添加量与凝胶强度之间存在密切关联。

据研究，当菊粉添加量为8%时，凝固型发酵乳的凝胶强度最高，且随着菊粉含量增加，凝胶强度不断增强。这说明菊粉具有良好的凝胶形成能力，能提高凝固型发酵乳的质地。一般随菊粉含量增加，凝胶强度也会增加。这种增加趋势与其分子结构有关。因为菊粉的长链分子结构可形成更多交联结构，从而使菊粉水溶液形成更紧密的凝胶结构，凝胶强度也相应提高。

但菊粉含量过高时，却可能导致凝胶强度降低。这是因为，菊粉含量超过一定范围时，菊粉之间的相互排斥作用增强，减小分子间相互作用和连接，使凝胶强度下降[16]。此外，菊粉在加工过程中也会对凝胶强度产生影响。例如制作果冻等食品时，一定要适当加热，这是因为高温会使菊粉分子中的部分连接键断裂，降低分子的平均链长，导致菊粉的凝胶强度降低。菊粉含量和凝胶强度之间存在相互影响，不同含量和加工工艺会对凝胶强度产生不同影响。因此，应用菊粉时，需仔细控制其含量和制作工艺，以获得最佳凝胶强度和使用效果。