蓝靛果汁添加工序对发酵羊乳品质特性的影响

窦年旭, 缪宇思, 苏成成, 马月, 赵焕宇, 姜瞻梅, 侯俊财

（东北农业大学 食品学院, 哈尔滨 150030）

0 引言

羊乳是世界上生产和消费的第二大乳类品种, 约占世界乳产量的12.3%[1]。近年来, 随着消费者对健康饮食的兴趣和对多样化食品的追求, 越来越多的羊乳产品, 如羊乳乳酪、羊乳酸乳等, 已经得到消费者的青睐[2-3]。发酵羊乳是经过鲜羊乳过滤、均质、杀菌, 再由乳酸菌通过发酵工艺将乳类转化而成的乳制品[4]。发酵羊乳含有丰富的生物活性蛋白、碳水化合物、维生素和矿物质, 具有较高的生物利用度。同时发酵羊乳要比液态羊乳的营养价值要高, 这可能是因为在发酵过程中乳酸菌与肠道菌群相互作用产生的生物活性肽和发酵产物在胃肠道消化过程中释放的肽对人体更有利用价值[5-6]。由于水果中一般含有一定量的抗氧化剂, 例如类黄酮、酚类和类胡萝卜素还有有机酸、美拉德反应产物和氨基酸[7]。因此, 发酵羊乳中加入水果普遍受到消费者的欢迎。据报道, 天然果汁对发酵乳中益生菌生长有不同的影响, 而且有助于掩盖羊乳特有的不愉快的味道, 提高发酵乳的感官可接受性[8]。

蓝靛果忍冬（Lonicera caerulea L.）, 也被称为蓝靛果、黑瞎子、山茄子等, 属于忍冬科植物, 具有极强的抗冻性, 可以在低温环境中生长, 在我国的北方地区比较常见[9]。蓝靛果具有减少炎症因子的积累[10]、减缓癌症的形成和化疗的副作用[11]、调节肠道菌群[12]和保护皮肤免受UVA和UVB辐射的损害[13]等功能特性。通过对蓝靛果进行生理生化分析发现, 蓝靛果中的花青素是其发挥生理功能重要的物质, 其含量为79%～88%[14]。花青素具有抗氧化、抗衰老、控制肥胖、抗癌以及降低心脏病和糖尿病的作用[15-17]。然而蓝靛果本身含有大量的多酚物质, 具有抗氧化特性[18]。蓝靛果和羊乳的结合的研究较少, 蓝靛果的果汁香味以及乳酸菌的生物降解作用又可以很好的消除羊膻味, 二者结合可以使制成的发酵羊乳具有蓝靛果的抗氧化特性和其他潜在生物功能特性。因此, 在发酵羊乳中补充蓝靛果汁意义十分重大。若发酵前添加蓝靛果汁, 在发酵过程中花青素会作为乳酸菌的营养物质, 会使花青素水解成不稳定的苷元[19]。若发酵后添加蓝靛果汁, 乳酸培养产生的过氧化氢也会促进花青素的降解[20]。因此探究不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊奶品质特性的影响显得十分重要。

本实验对比了发酵前和发酵后添加4%蓝靛果汁的发酵羊乳, 分析了在不同储藏时间（0、7、14、21 d）的pH值、持水力、黏度、总酚含量、菌落总数、以及感官评价等发酵羊乳的品质特性。从而选出4%蓝靛果汁发酵羊乳更好地加工工序, 更好地提高了发酵羊奶储藏期间的品质。进一步为蓝靛果发酵羊乳工业化生产提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 原料与试剂

新鲜羊乳、蓝靛果, 市售；所使用的试剂主要有Kefir Mild 01发酵剂、β-环糊精、乳糖醇、全脂羊乳提取物、福林酚、甲醇、TPTZ、三氯化铁、盐酸、没食子酸、冰乙酸、MRS培养基、Trolox。

1.2 仪器与设备

pH计PB-10, 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；分析天平, 赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；离心机H1750R, 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；T6新世纪紫外可见分光光度计, 巩义市宏华仪器设备工贸有限公司；色差仪, 日本电色；HJ-4D恒温磁力搅拌水浴锅, 金坛区水北科普实验仪器厂；旋转蒸发仪YRE-5299, 巩义市予华仪器有限公司；流变仪, 美国Thermo公司；净化工作台, 天津市泰斯特仪器有限公司；生化培养箱, 天津市莱玻特瑞仪器设备有限公司；Powerpac TM Basic型电泳仪, 美国Bio-Rad公司；LDZF系列 立式蒸汽灭菌器, 上海申安医疗器械；液晶超声波清洗器, 昆山洁力美超声仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 发酵羊乳的制备工艺

发酵羊乳工艺一（发酵前添加蓝靛果汁）。

新鲜羊乳→过滤→混料调配→蓝靛果汁→预热搅拌→高压均质→巴士杀菌→冷却→加入KefirMild01发酵剂→发酵→冷却后熟→成品

发酵羊乳工艺二（发酵后添加蓝靛果汁）。

新鲜羊乳→过滤→混料调配→预热搅拌→高压均质→巴士杀菌→冷却→加入KefirMild01发酵剂→发酵→蓝靛果汁→冷却后熟→成品

将蓝靛果水洗去除表面的尘土放入榨汁机中, 向其中加入适当水榨成蓝靛果果汁, 用300目的滤网过滤3遍, 滤去渣滓和果皮, 将收集到的果汁于旋转蒸发仪上45℃蒸发数小时, 直到用糖度分析仪观察可溶性固形物至15 °T为止, 然后装瓶, 在65℃下巴氏杀菌30 min后得蓝靛果汁, 备用。

新鲜羊乳用300目滤网过滤3遍, 以去除羊毛等各种杂质, 加入发酵羊乳总体积的0.6%的β-环糊精、0.9%乳糖醇、1%全脂羊乳提取物、7%白砂糖进行混料调配。在发酵前的混料工序中和发酵后灭菌的果汁中添加发酵羊乳总体积4%的蓝靛果汁。在磁力搅拌器上预热搅拌后, 于20 MPa高压均质, 在65℃下巴氏杀菌30 min, 拿出, 冷却至28℃, 在超净工作台中加入0.01% Kefir Mild 01发酵剂, 置于28℃生化培养箱中发酵约10 h, 最后于4℃下冷却后熟24 h。

1.3.2 pH值的测定

测定发酵前和发酵后添加蓝靛果汁发酵乳的pH值。每个样品溶液重复3次。

1.3.3 持水力的测定

根据Ercilicura[21]方法进行适当修改。称量50 mL离心管的质量为m1, 向离心管里加入约10 g的发酵乳样品, 这时发酵乳和离心管的质量一共为m2, 放入离心机中, 参数设置为4℃, 4 000 r/min离心10 min, 样品拿出, 离心管倒置排出上清液, 并对剩下的沉淀物质和离心管一并进行称重, 这时的质量记为m3。每个样品重复3次。这时的持水力可表示为。

1.3.4 黏度的测定

将样品搅拌均匀后, 方法根据Buldo[22]等人的方法, 进行了适当调整, 在4 °C的条件下, 使用带有水浴的流变仪, 采用同心圆筒传感器系统测定样品的流变特性。样品在传感器系统中保持15 min, 以平衡温度和重新成形。在0.01 s-1～100 s-1范围内, 剪切速率线性增加, 建立流动曲线。每个样品测定3次。

1.3.5 菌落总数

参照GB 4789.35-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》对发酵乳中的活菌数进行测定。

1.3.6 总酚含量的测定

为8 000 rpm的离心机中均质10 min, 所得醇提取液于4℃密封容器中保存, 用于后续总酚含量的测定。

根据Amirdivani[24]等人的方法稍作修改并以没食子酸为标准样品。将1.0 mL上述醇提取液与1.0 mL甲醇、5 mL蒸馏水、0.5 mL用蒸馏水1∶1稀释的福林酚试剂混合, 静置5 min。加入1.0 mL碳酸钠（5 g/100 mL）, 搅拌均匀。室温静置60 min后, 在725 nm处测定吸光度。结果以每克发酵乳样品中没食子酸当量（GAE）的微克数表示。根据标准品没食子酸（0～125μg/g）的标准曲线计算, 样品发酵乳的总酚含量, 标准曲线为：y=85.321x-0.6498, R2=0.9952。每组样品测定3次。

1.3.7 感官评价标准

在Mahsa[25]等人的方法上做了部分调整, 在12名训练有素的小组成员（6名男性和6名女性）的参与下, 对储存在4℃下对照组与发酵前和发酵后添加4%蓝靛果汁的发酵羊乳样品进行感官评价。感官评价标准见表1。

表1 发酵乳感官评价标准

1.4 数据处理

每个试验进行3次独立重复, 结果表示为平均值±标准差, 使用SPSS 26.0系统软件（SPSS Inc., Chicago, IL, USA）进行方差分析（ANOVA）；多重比较采用最小显著差数法, P＜0.05表示有统计学差异, P＞0.05表示无统计学差异。

2 结果与分析

2.1 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳pH值的影响

由图1得知, 在储藏第0天时, 发酵前后添加蓝靛果汁的pH值无统计学差异（P＞0.05）, 在第7天时, 3组发酵羊乳的pH值差异显著（P＜0.05）, 发酵前添加果汁组显著低于发酵后添加果汁组, 并且都明显低于对照组（P＜0.05）；这可能由于发酵前添加蓝靛果汁可以使蓝靛果汁与发酵剂相互作用, 而发酵后添加蓝靛果汁不会参与发酵剂培养物的生长, 但仍会与乳蛋白相互作用, 结果表现出了发酵后添加蓝靛果汁的试验组具有更强的抑菌性, 第14天时, 发酵后添加蓝靛果汁组pH值下降得非常缓慢, 这可能是发酵羊乳中的乳酸菌数降低, 大大减缓了发酵羊乳的后发酵进程, 并且与对照组无统计学差异（P＞0.05）, 与发酵前添加蓝靛果汁发酵羊乳的pH值有统计学差异（P＜0.05）；在4℃储藏21 d时, 发酵前后添加果汁组的pH值存在有统计学差异（P＜0.05）, 发酵后添加果汁组pH值最大, 发酵前添加果汁组pH值最小。由此可见菌落数改变直接导致pH值的变化。

图1 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳pH值的影响

2.2 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳的持水力的影响

由图2可以得知, 随着储藏时间的延长发酵前后添加果汁组的持水力呈下降趋势, 但都高于对照组的持水力。这可能是由于蓝靛果汁中的酚类化合物与酪蛋白相互作用形成可溶性复合物, 进一步增强发酵乳的凝胶强度进而提高发酵乳的持水力[26]。但是乳酸菌在发酵以及储藏过程中可使pH值降低, 使酪蛋白胶束通过等电沉淀聚合, 酪蛋白胶束被打断, 聚合度下降[27]。在第0天时, 发酵前后添加果汁的发酵羊乳持水力并无统计学差异（P＞0.05）, 在储存的第7、14和21天时, 两组发酵羊乳的持水力存在统计学差异（P＜0.05）, 在第21天时。发酵后添加果汁组比发酵前添加果汁组持水力要强, 这可能是由于发酵后添加果汁组未参与发酵过程, 减少了酚类化合物的降解。Kwon[28]等人在奇亚籽提取物增强发酵乳的理化和抗氧化性能一文中表明多酚类物质与蛋白可以有效提高发酵乳的持水力, 使产品具有更高的品质。图3是在21天时, 可以明显地看出发酵前添加果汁组乳清分离现象严重, 出现了疏水小孔, 这可能由于酪蛋白胶束变性, 凝胶网络结构恶化[29]。

图2 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳持水力的影响

图3 储存21 d后不同加工工序添加蓝靛果汁的发酵羊乳成品

2.3 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳黏度的影响

如图4, 在图4（a）和图4（b）中可以得知第0天时和第21天时发酵前后添加蓝靛果汁与对照组存在统计学差异（P＜0.05）, 随着剪切速率的增加, 发酵乳呈现出剪切变稀的非牛顿流体行为, 发酵后添加果汁组黏度显著大于发酵前添加果汁组黏度（P＜0.05）。这可能是由于发酵前添加果汁组参与整个发酵过程, 在乳酸菌的作用下可能被分解, 发酵后添加果汁组不参与发酵过程, 而且凝胶在搅拌时被分解成碎片, 在储存过程中乳清相和凝胶相保持平衡, 碎片再次凝固可以增加凝胶的稳定性[30]。随着储藏时间的延长, 第21天时各组发酵乳的黏度都小于第0天时的黏度, 这可能是由于发酵羊乳内部结构被破坏, 多酚物质降低了蛋白质结合水的能力, 乳清析出, 固形物下降, 所以黏度下降[31]。

图4 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳黏度的影响

2.4 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳菌落总数的影响

由图5可知, 不同加工工序添加蓝靛果汁发酵羊乳组样品中的活菌数均随着储藏时间的延长而逐渐降低, 发酵前后添加果汁组的菌落总数显著低于对照组菌落总数, 但始终高于国标（GB 19302-2010）中规定的发酵乳活菌数（大于1×106CFU/mL）。这可能是由于蓝靛果汁的抑菌性, 其中的抗氧化物质可通过减少细胞壁完整性、蛋白质合成和酶活性等多种机制降低发酵羊乳中乳酸菌的生长[32-33]。在第0天时, 发酵前后添加果汁组发酵羊乳的活菌数无统计学差异（P＞0.05）, 对照组与两组添加果汁组的菌落数有统计学差异（P＜0.05）；在第21天时, 3组发酵羊乳的活菌数有统计学差异（P＜0.05）, 发酵后添加果汁组的乳酸菌活菌数显著低于其他两组（P＜0.05）。这可能是由于后发酵过程相对减弱, 酸度下降缓慢, 表现出更强的抑菌性。

图5 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳乳酸菌总数的影响

2.5 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳总酚含量的影响

由图6得知, 不同加工工序添加蓝靛果的发酵羊乳随着储藏时间的延长总酚含量逐渐减少, 但显著高于对照组总酚含量。这可能是由于贮藏后各样品的抗氧化活性均下降, 在pH值接近蛋白质等电点和酸性pH值时, 蛋白质与鞣酸类之间的不溶性复合物的形成量最大, 在后续发酵中可能增强了酚类物质与乳蛋白的结合亲和力[34]。在第0天时, 发酵前后添加果汁组的总酚含量无统计学差异（P＞0.05）, 且均比对照组的总酚含量高；而储藏了21 d后, 发酵前添加果汁组总酚含量下降了28.41%, 发酵后添加果汁组总酚含量下降了26.35%。发酵后添加果汁组的总酚含量明显高于发酵前添加果汁组和对照组的总酚含量（P＜0.05）。这与Nihal[35]等人证实黑桑椹发酵乳总酚含量在贮存21 d后均有所下降的实验相似, 即酸化前添加水果的样品贮藏后总酚含量降低了35%, 酸化后添加水果的样品贮藏后总酚含量降低了25%左右。

图6 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳总酚的影响

2.6 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳感官评分的影响

由图7中可以看出, 不同加工工序果汁确实对成品的感官特性有很大的影响, 结果表明, 在储藏第0天和第21天时, 从气味、滋味和口感方面来看, 发酵后添加蓝靛果汁组显著高于发酵前添加果汁组和对照组（P＜0.05）, 说明发酵后添加果汁组赋予了发酵乳浓郁的水果香味, 更好地改善山羊发酵乳的气味不足、口感较差的缺点。但黏稠度评分较低, 发酵后添加果汁组得分显著高于其他两组（P＜0.05）, 在第0天, 发酵后添加果汁组的黏稠度明显高于发酵前添加果汁组和对照组的黏稠度, 这说明发酵后添加果汁组改变了人们对蓝靛果汁与羊乳结合的总接受度。在第21天时, 在总分方面, 同样发酵后添加果汁组显著高于其他两组（P＜0.05）, 这表明发酵后添加果汁组对发酵羊乳口感有良好的改善作用。

图7 不同加工工序添加蓝靛果汁对发酵羊乳感官评价的影响

3 结论

不同加工方式添加4%蓝靛果汁对发酵羊乳的品质特性有不同的影响, 随着储藏时间的延长发酵前后添加蓝靛果汁组比对照组有更好地品质特性。在储藏第0天和第21天时, 相比于发酵前添加果汁组, 发酵后添加果汁组的pH值下降的缓慢, 表现出很强的抑菌性。同时发酵后添加果汁组的持水力、黏度和总酚含量都显著高于发酵前添加果汁组（P＜0.05）。在储藏21天时, 发酵前后添加的4%蓝靛果汁发酵羊乳的菌落总数显著低于对照组的菌落总数（P＞0.05）, 但均高于国标（GB 19302-2010）中规定的发酵乳活菌数（大于1×106CFU/mL）。而且从感官评分中得知, 发酵后添加果汁组比发酵前添加果汁组有更高的感官评分。综上, 发酵后添加果汁组更能提高发酵羊奶储藏期间的品质。本实验的结果可为蓝靛果发酵羊乳工业化生产提供理论支撑。