紫背天葵色素对酸豆奶发酵进程的影响

崔蕊静 康维民 郭 朔

(河北科技师范学院食品科技学院，秦皇岛 066004)

酸豆奶是以大豆为主要原料经乳酸菌发酵制成的。与豆奶相比，其营养价值有较大提高。大豆蛋白被降解成更易于人体吸收的小分子肽和氨基酸;破坏了大豆中的抗营养因子，如胰蛋白酶抑制剂、凝血素、胀气因子、过敏因子等。同时利用乳酸菌的整肠作用和预防肠道疾病的功能，抑制肠道内腐败性细菌的生长，减少氨、胺、酚等有毒物质在人体内的积累［1－6］。

秋海棠科植物紫背天葵(Begonia fim bristipula Hance)属多年生宿根草本植物，不仅含有多种营养成分和药理成分，而且含有一种天然红色素—花青素。花青素具有抗氧化、抗过敏、保护胃黏膜、清除自由基、抗突变、保护肝脏、预防心血管病等功效［7－10］。

目前有关紫背天葵红色素的提取有研究报道［11－14］，但应用研究较少。本研究拟将紫背天葵红色素添加到豆奶中，接种乳酸菌发酵，制成集紫背天葵色素和酸豆奶的营养、保健功能于一体，又略带紫背天葵的清香味和发酵豆奶的独特风味的新型发酵产品，为紫背天葵色素的开发利用拓宽市场。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫背天葵:河北科技师范学院园林系试验基地;大豆:河北农科院;保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌:河北科技师范学院食品工程系微生物实验室;无水乙醇、0.1%柠檬酸溶液、0.1 mol/L氢氧化钠溶液等均为分析纯。

1.2 主要仪器与设备

A－88组织捣碎机:江苏金坛医疗仪器厂;pH S－3C型数字酸度计:萧山市鑫龙医疗仪器有限公司;胶体磨:沈阳联华机械厂:723型分光光度计:上海光谱仪器;生化培养箱:广东医疗器械厂;XSP－218B型显微镜:江南光学仪器厂;旋转蒸发仪:金坛市华城恒磊实验仪器厂。

1.3 工艺流程

1.4 操作要点

紫背天葵色素的提取:新鲜紫背天葵中加少量体积分数30%酒精溶液，放入组织捣碎机中捣碎，颗粒度为2 mm×3 mm，补足提取液至料液比为1∶2，恒温水浴锅50℃提取3 h。过滤除去不溶物，滤液进行旋转蒸发，即得紫背天葵色素浸提液。

豆奶的制备:选择无霉变、无虫害、无杂质、颗粒均匀的优质大豆，清洗后浸泡于3倍的水中约10～12 h，使大豆软化，表皮膨胀至平滑，手搓能去皮为好。加10倍水磨浆2次，以提高细度，利于蛋白质溶出。

调配:豆乳中添加6%原料色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖，调配后加热至85℃杀菌30 min，25 MPa压力下均质2次，冷却至43℃。

发酵:接种3%等比混合的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌于豆乳中，43℃发酵6 h。

后熟冷藏:发酵产品放入4℃冰箱中保存。

1.5 测定方法

pH测定:pHS－3C型酸度计。

菌数的测定(cfu/mL):血球计数法［15］。

2 结果与分析

2.1 紫背天葵色素最佳浸提条件选择

2.1.1 紫背天葵色素光谱特性的研究

称取定量的紫背天葵，用体积分数30%乙醇溶液40℃浸提2 h，浸提液稀释定容，用紫外可见分光光度计测量浸提液在400～600 nm范围内的吸收曲线。

图1 紫背天葵色素可见光谱扫描图

结果表明，紫背天葵色素液在400～600 nm波长内的最大吸收波长为520 nm，后面试验测吸光度值均在此波长下测定。

2.1.2 紫背天葵色素浸提最佳工艺参数筛选

预试验的基础上，确定影响紫背天葵色素浸提的3因素的基本参数为乙醇体积分数30%、温度50℃、时间3 h。对乙醇体积分数、浸提温度和时间3个因素按表1进行L9(34)正交试验，以吸光值为评价指标，试验结果见表2。

表1 L9(34)正交试验因素水平设计

表2 正交试验结果

表3 各因素显著判断方差分析结果

结果表明，影响紫背天葵色素浸提的因素主次顺序为B＞A＞C，即浸提温度影响最大，其次为乙醇体积分数，浸提时间影响较小;方差分析结果，A、B两因素对试验结果有显著影响，浸提时间影响不显著;极差分析最优组合为A2B2C2，即浸提剂乙醇体积分数为30%，温度为50℃，浸提时间为3 h。

2.2 豆乳浓度对酸豆乳发酵的影响

大豆与水按 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12 比例混合磨浆，加入6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下发酵6 h，测产品pH，每个水平重复3次，对不同的水平进行新复极差分析，同时进行感官评定。

表4 不同豆水比对产品酸度和感官品质的影响

结果表明，豆水质量比1∶6的豆乳发酵酸度极显著优于其余3个处理。结合感观评定结果，豆水质量比1∶6的豆乳，虽然发酵状态良好，但质地较硬，无弹性，可能因其蛋白质含量高，发酵速度快，导致凝块过硬;豆水质量比1∶8～1∶10，凝固性好，口感细腻润滑，且有豆香味;豆水质量比1∶12的豆乳固形物含量低，凝固性较差，风味淡，食用时缺乏质感。4种产品均呈现红色，说明紫背天葵红色素在酸性条件下稳定，pH越低色泽越红。故选择豆水质量比1∶8～1∶10的豆乳发酵为宜。

2.3 杀菌条件对豆奶发酵的影响

豆水质量比1∶10的豆与6%紫背天葵色素液和6%蔗糖 +2%葡萄糖混合，分别置于65、85、100、121℃加热不同时间，移取定量混合液体冷却至室温，520 nm测定吸光度，剩余液体待温度降至43℃，接种3%乳酸菌发酵6 h，测定产品pH，同时进行感官评定。

结果表明，随杀菌温度的升高，吸光度呈下降趋势，说明紫背天葵色素高温不稳定;产品酸度随杀菌温度的升高逐渐增多，说明紧密折叠在一起的大豆蛋白质经热处理后发生变性，破坏了其分子的紧密结构，分子结构伸展松散，从而易被乳酸菌分解，产生有利于乳酸菌生长发酵的物质。但超过100℃时pH有些升高，说明杀菌温度超过100℃时，变性的蛋白质分子会相互凝集形成沉淀。因为大豆蛋白热变性程度和—SH基团变化有内在关系。杀菌温度过高使11 S大豆蛋白的碱性亚基和7 S大豆蛋白的酸性亚基聚合形成沉淀，从而影响乳酸菌利用。经SSR检验，85℃与100℃差异不显著，其余各处理间差异都达极显著水平;温度太高还会破坏豆乳中的维生素、叶酸等营养成分。综合考虑，杀菌条件选择85℃处理30 min。

2.4 紫背天葵色素液添加量对酸豆奶pH和感官品质的影响

豆水质量比1∶10的豆乳7份，分别加入紫背天葵色素液0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%，搅拌均匀后测定pH，观察豆乳的状态。再分别加入6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下发酵6 h，4℃后熟12 h，测产品pH，每个水平重复3次，对不同的水平进行新复极差分析，同时进行感官评定。

结果表明，紫背天葵色素浓缩液的添加，对豆奶体系pH基本无影响，因紫背天葵色素浓缩液的pH为6.52，与豆奶体系pH接近，但对发酵产品pH和感官品质有较大影响。当添加量低于6%时，随色素液添加量的增多，产品pH下降，产酸量增多，可能是以下两方面的原因:紫背天葵色素的维生素活性促进了乳酸菌的生长繁殖;紫背天葵色素的抗氧化性在乳酸菌发酵过程中的化学去胁迫作用(吸氧)，促进了发酵进程，且随色素液加入量的增加，产品的颜色加深，6%时为鲜红色。添加量超过8%时，pH升高，产酸量减少，可能是发酵过程中，紫背天葵红色素与蛋白质之间存在着相互作用，蛋白质对紫背天葵红色素有结合作用。由于两者结合后，其发酵环境发生变化，产品凝固性变差，乳清析出量多，且随色素液加入量的增加，产品颜色的加深并不成明显的正相关。故背天葵色素液添加量6%为宜。

表5 杀菌条件对豆奶发酵的影响

表6 色素添加量对豆乳体系pH及酸豆奶酸度和感官品质的影响

2.5 发酵时间对酸豆奶发酵酸度的影响

豆水质量比1∶10的豆乳，加6%紫背天葵色素液、6%蔗糖+2%葡萄糖、3%乳酸菌，43℃下发酵，每隔1 h测1次酸度。

表7结果表明，发酵前期，发酵速度缓慢，这是因为开始保加利亚杆菌发酵，速度缓慢，期间分解豆乳蛋白而形成氨基酸(主要是缬氨酸)和多肽，为嗜热链球菌提供一定的氮源，促进其生长，发酵3 h后，随着氮源的不断增加，在两种菌的作用下发酵速度加快，产酸增多，酸度的增加又抑制了嗜热链球菌的生长，发酵5 h后产酸速度变慢。加色素产品pH比对照的低且下降速度快，说明紫背天葵色素可加快发酵进程，缩短发酵时间。

表7 发酵时间对酸豆奶发酵酸度的影响

2.6 紫背天葵色素对酸豆奶保藏特性的影响

将紫背天葵酸豆奶贮藏在4℃的冰箱中，每隔3 d取样对产品pH、乳酸菌落数进行测定，同时进行感官评价，以掌握产品在保藏期间品质的变化情况，指导消费者的食用。

结果表明，产品pH在保藏初期有所升高，随后又逐渐下降，这是因为嗜热链球菌在贮存中继续生长繁殖，具有一定的分解蛋白的能力，故在保藏初期产品pH有所升高，乳酸菌个数也是增加的，但随贮存时间的延长，菌体发酵产酸的能力大于分解蛋白的能力，结果pH又下降，乳酸菌个数也下降，且均在第9 d下降快，以后逐渐减慢;加色素的产品发酵期间pH一直低于对照(表7)，但在保藏后期pH逐渐高于对照，可能由于紫背天葵色素的抗氧化作用延缓了酸豆奶的后酸化，延长了产品的货架期。同时加色素的产品保藏期间乳酸菌个数多于对照，说明色素的添加有利于乳酸菌的繁殖，可能是色素的添加为乳酸菌提供了维生素等生长因子，同时加色素的豆乳发酵期间酸度下降较快，是发酵环境提前到达乳酸菌生长繁殖所需要的环境，在相同的发酵时间里间接的延长了乳酸菌生长繁殖的时间，从而使乳酸菌数比对照多。

表8 紫背天葵色素对酸豆奶在贮藏中品质的影响

感官评价结果，对照产品贮藏21 d时出现乳清析出现象，25 d时凝乳松散，口味过酸，而色素产品贮藏30 d内均未出现明显的乳清析出现象，凝乳状态良好，口味酸甜较适宜，说明色素的添加能改善产品的组织状态，提高品质。

3 结论

紫背天葵色素添加到豆奶中发酵有利于乳酸菌生长与繁殖，促进酸豆奶的发酵进程，缩短发酵时间，与对照比发酵结束产品pH降低0.48，乳酸菌数多1.8倍，保藏21 d乳酸菌数多2.5倍。

紫背天葵色素能延缓酸豆奶的后酸化，延长产品的货架期，产品保藏25 d乳酸菌数为4.2×106，符合国标GB 2746—1999乳酸菌数1.0×106的要求，而对照产品为8.4×105，不符合国标要求。酸奶为淡粉紫色，凝固均匀，组织致密细腻，没有乳清析出，能满足产品的感官品质要求。

紫背天葵色素的添加，能改善产品的组织状态，提高品质。产品保藏30 d未出现明显的乳清析出现象，凝乳状态良好，口味酸甜较适宜，而对照产品贮藏21 d时出现乳清析出现象，25 d时凝乳松散，口味过酸。

［1］党秋玲，陈兵，尹春花.酸豆乳的生产研究及其营养保健功能［J］.黑龙江生态工程职业学院学报，2007(5):31－32

［2］张迅捷.大豆酸奶的研制开发及其营养保健功能［J］.中国乳品工业，2000(5):26－28

［3］李锋.大豆酸奶的研究现状［J］.中外食品工业信息，2003(9):58－60

［4］崔蕊静，毛秀杰，蔡金星，等.紫背天葵酸豆奶的研制［J］.中国粮油学报，2010，25(7):90 －95

［5］崔蕊静，高海生，李凤英，等.无腥大豆加工酸豆奶工艺条件的研究［J］.中国粮油学报，2004，19(4):46－49

［6］崔蕊静，申淑琦，高海生.凝固型山楂酸豆乳配方及发酵工艺研究［J］.中国粮油学报，2011，26(10):93 －97

［7］Tsuda T.Antioxidative activity of anthocyanin of pigment cyanindin 3－o－β －D－glucoside and cyandin［J］.Agric Food Chem，1994(42):2407 －2410

［8］唐传核，彭志英.天然花色苷类色素的生理功能及应用前景［J］.冷饮与速冻食品工业，2000(1):26－28

［9］Takanori T，Fumihiko H.Protective effects of dietary cyanidin 3－O－β－D－glucosideon Liver ischemia－reperfusion injuryin rats［J］.Archives of Biochemistry and Biophysics.1999，368(2):361 －366

［10］Kuramoto Y，Yamada K，Tsuruta O，et al.Effect of natural food colorings on immunoglobulin production i n vitro by rat spleen lymphocytes［J］.Biosci Biotechnol Biochem.1996，60(10):1712－1715

［11］黎彧.表面活性剂协同微波提取紫背天葵色素的研究［J］.分析测试学报，2005，24(4):95 －97

［12］林启训，胡亮，龚荔丽，等.紫背天葵色素的稳定性及其提取工艺优化［J］.中国农学通报，2004，20(1):145－146

［13］黎彧，梁宁，杜友珍，等.微波辅助提取紫背天葵食品色素的研究［J］.精细石油化工，2005，(1):26－27

［14］李红缨，杨海贵，植中强，等.紫背天葵红色素理化性质的研究［J］.肇庆学院学报，2002(2):45－47

［15］崔蕊静，张梅申，刘绍军，等.无腥大豆中加入银耳浸提液生产酸豆奶的工艺研究［J］.农业工程学报，2005，21(7):158－161.