沙棘酵素酸奶制作工艺研究及抗氧化性评价

刘忠伟，胡逸轩，刘贺梅， 黄 亮，2，赵 原，梁子兆

（1.中南林业科技大学食品科学与工程学院，湖南长沙 410004；2.中南林业科技大学特医食品加工湖南省重点实验室，湖南长沙 410004）

沙棘是一种药食同源植物，素有“天然维生素宝库”的美称，是我国西部地区最具代表性的经济作物[1]。据测定，沙棘的维C 含量非常丰富，每100 g鲜果中含维C 1 200～1 800 mg[2]。药理试验表明，沙棘具有抗肿瘤、降血脂、增强免疫功能等作用。在功能性食品领域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒、油等产品，附加值相对较低[3]，且风味难以被大多数人接受。而随着营养酵素风靡世界并被广泛接受认可，将沙棘和酵素结合在一起，必会产生巨大的使用价值和经济价值[4]。

目前，沙棘酵素相关的研究主要集中于沙棘酵素的抗氧化活性研究，以及沙棘酵素制备时产生的代谢产物和功能成分。葛朋烨、王珍珍、金哲宁等人[5-7]研究了沙棘酵素的功能成分与制备工艺。但关于沙棘酵素酸奶制备工艺的研究，尚未见报道。为延伸沙棘深加工的产业链，将沙棘酵素添加到酸奶中，发挥其营养价值，从而提高酸奶的口感与风味，同时添加的罗汉果甜苷作为天然不产热甜味剂，迎合了时代的发展需求，具有更广阔的发展前景[8-9]。

将沙棘酵素添加到纯牛奶中，接种益生菌复合发酵，并采用罗汉果甜苷与低聚异麦芽糖，降低热量的摄入。该酸奶充分利用了沙棘酵素的营养性，满足了人们对健康的需求。沙棘酵素与罗汉果甜苷风味结合，增强了其口感。通过单因素试验和正交试验的方法，制备一种沙棘酵素酸奶，为沙棘酵素系列产品的开发提供了一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

纽仕兰纯牛奶、原味酸奶、佰生优酸奶发酵剂（10 菌型，主要含保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、开菲尔菌、乳双歧杆菌等10 种益生菌），均为市售；罗汉果甜苷，广东惠尔康食品配料有限公司提供；沙棘果，采自山西吕梁；低聚异麦芽糖90 型，山东百龙创园生物科技股份有限公司提供；明胶，河南佰荣生物科技有限公司提供。

1.2 仪器

JJ-2 型组织捣碎匀浆机，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司产品；FA25model 型高速分散均质机，上海弗鲁克流体机械制造有限公司产品；MIR-250A 型微生物培养箱，上海三腾仪器有限公司产品；民杭LJY-2025 型电磁炉，永康市鼎龙电器有限公司产品；TD5A-WS 型医用离心机，长沙维尔康湘鹰离心机有限公司产品。

1.3 方法

1.3.1 沙棘酵素制备工艺[10-11]

用无菌水冲洗沙棘表面，自然沥水，打浆，按沙棘∶低聚异麦芽糖∶水的质量比3∶3∶1，加入0.2 %酵素发酵剂（主要成分为植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、乳双歧杆菌、鼠李糖乳杆菌）于灭菌过的发酵罐，密封30 ℃发酵4 d 以上，取发酵液以转速2 000 r/min 离心10 min，取上清液置于冰箱中备用。

1.3.2 酸奶制备工艺[12-13]

（1）原料乳预热。边搅拌边将纯牛奶预热到40 ℃。

（2）加入甜味剂和增稠剂。加入甜味剂、明胶搅匀。

（3）均质。将原料奶混合液均质10 min。

（4）混合乳杀菌。将均质后的混合乳在95 ℃条件下灭菌10 min，再将温度冷却至40 ℃左右。

（5）混合并接种。在杀菌冷却后的混合乳中加入沙棘酵素原液，并搅拌均匀，形成稳定的沙棘牛奶混合液，在超净工作台上接种酸奶发酵剂至混合乳中，搅匀。

（6）发酵。将沙棘酵素混合乳置于恒温培养箱发酵8 h，pH 值达到4.5～4.7 时终止发酵。

（7）搅拌。搅拌使酸奶分布均匀，搅拌速度渐快，时间不超过20 min。

（8）装罐、冷藏。将发酵后的沙棘酵素酸奶灌装到酸奶瓶中密封，放入4 ℃冰箱中保存。

1.3.3 单因素试验

酸奶的单因素试验设计见表1。

（1）甜味剂比例对酸奶品质的影响。依据1.3.2的酸奶制作工艺，分别添加罗汉果甜苷∶低聚异麦芽糖的比例（下文称甜味剂比例）1∶7，1∶8，1∶9，1∶10，总用量11 g，沙棘酵素用量22 g，发酵剂1.0 g，发酵温度41 ℃下制作4 组沙棘酵素酸奶，进行感官评定。

（2）沙棘酵素添加量对酸奶品质的影响。依据

1.3.2 的酸奶制作工艺，分别添加沙棘酵素20，22，24，26 g，甜味剂比例1∶8，发酵剂1.0g，发酵温度41 ℃下制作4 组沙棘酵素酸奶，进行感官评定。

（3）发酵剂对酸奶品质的影响。依据1.3.2 的酸奶制作工艺，分别添加发酵剂0.6，0.8，1.0，1.2 g，沙棘酵素用量22 g，甜味剂比例1∶8，发酵温度41 ℃下制作4 组沙棘酵素酸奶，进行感官评定。

（4）发酵温度对酸奶品质的影响。依据1.3.2 的酸奶制作工艺，分别以39，40，41，42 ℃的发酵温度，甜味剂比例1∶8，沙棘酵素用量22 g，发酵剂0.8 g，制作4 组沙棘酵素酸奶，进行感官评定。

1.3.4 正交试验

依据1.3.3 的单因素试验结果，以甜味剂、沙棘酵素用量、发酵剂及发酵温度为4 组变量因素，进行正交试验，通过感官试验评分来确定沙棘酵素酸奶的最佳制备工艺。

1.3.5 沙棘酵素酸奶感官评分标准

参考GB 19302—2010 食品安全国家标准发酵乳[14]拟定酸奶的感官评分标准，选取10 位感官评定人员从沙棘酵素酸奶的口感、色泽、风味、组织状态等4 个方面进行综合的评价。

沙棘酵素酸奶感官评分标准见表2。

表2 沙棘酵素酸奶感官评分标准

1.3.6 酸奶DPPH 自由基清除率测定[15-16]

参考徐艳[15]、Daou C[16]等人的测定方法测定酸奶和市售酸奶的DPPH 自由基清除率。

酸奶样品：蒸馏水萃取样品→配制5，10，15，20，25 mg/mL 溶液→分别取3 mL 样品溶液→加3 mL 0.16 mmol/L DPPH 溶液→25 ℃加热→于波长517 nm处测定吸光度Ai。

本底吸光度与空白对照：以等量蒸馏水代替DPPH 溶液测定Aj，以蒸馏水代替样品相同条件下测定A0。DPPH 清除率（R）按式（1）计算。

式中：Ai——样品吸光度；

Aj——样品本底吸光度；

A0——空白吸光度。

2 结果与分析

2.1 沙棘酵素酸奶工艺的单因素试验结果

2.1.1 沙棘酵素添加量对酸奶品质的影响

沙棘酵素中含有活性物质和益生菌，在酸奶中添加沙棘酵素不仅使其具有独特的沙棘香味，还增加了酸奶的营养价值，丰富了酸奶的种类。

沙棘酵素对酸奶感官评分的影响见图1。

由图1 可知，沙棘酵素用量为22 g，其感官评分最高，具有浓郁的沙棘香味，组织状态适宜。其因含有益生菌和活性物质会促进酸奶的发酵，提升酸奶的口感。当沙棘酵素添加过多，因为沙棘中含有较多的酸性物质和微生物，酸奶会出现口味过酸、组织状态变差的情形；而沙棘酵素添加量过少，酸奶的风味较淡，颜色浅，且营养作用较低。

图1 沙棘酵素对酸奶感官评分的影响

2.1.2 甜味剂比例对酸奶品质的影响

甜味剂采用罗汉果甜苷和低聚异麦芽糖组合，罗汉果甜苷不仅赋予酸奶特殊的香味，还作为一种甜度高且不参与代谢、不提供能量的功能性糖，其甜度约为蔗糖的300 倍，更适应大众低糖饮食的需求[17]。而低聚异麦芽糖是一种功能性糖，能维持肠道内菌群平衡，促进多种营养物质合理吸收[18]，且其甜度为蔗糖的40%～50%。

卜春文等人[19]将罗汉果提取原液代替蔗糖生产搅拌型酸奶，证实了罗汉果代糖酸奶的可行性。

甜味剂比例对酸奶感官评分的影响如图2。

图2 甜味剂比例对酸奶感官评分的影响

由图2 可知，随着罗汉果甜苷占比降低，低聚异麦芽糖占比增加时，酸奶的感官评分呈先上升后降低趋势。当甜味剂比例为1∶7 时，酸奶过甜，色泽较深，有较强的后味，同时抑制了乳酸菌的发酵，导致酸奶的口感较差。当甜味剂比例为1∶8 时，酸奶的口感丰富，组织状态稳定，具有罗汉果的香味，感官品质最优。罗汉果甜苷占比降低，低聚异麦芽糖占比继续增加至1∶9 时，酸奶的甜味不够，口味偏涩，组织形态较差，感官品质欠佳。

2.1.3 发酵剂用量对酸奶品质的影响

酸奶发酵剂是生产酸奶过程保证其质量稳定及形成酸奶优良的感官品质，以及组织状态的关键所在[20]。适量的发酵剂可以使酸奶外观圆润、口感清爽[21]。

发酵剂用量对酸奶感官评分的影响见图3。

图3 发酵剂用量对酸奶感官评分的影响

酸奶的感官评分随酸奶发酵剂的增加而提升。当发酵剂用量为0.8 g 左右时，发酵剂的活力最强，酸奶细腻，组织状态较好，酸度适宜。而增加至1.0 g以上时，酸奶感官评分下降，可能是由于菌种发酵力的提升，导致产生大量乳酸，酸奶过于浓稠导致口感和风味下降。而发酵剂添加过低，会因为发酵力不够导致酸奶风味较差。

2.1.4 发酵温度对酸奶品质的影响

发酵温度是酸奶发酵中的重要工艺参数，影响牛乳的酸化过程和酪蛋白在形成凝胶结构过程中的变化，对酸奶的风味和质地有很大的影响[22-23]。因此，适宜发酵温度的选择对沙棘酵素酸奶的制备尤为关键。

发酵温度对酸奶感官评分的影响见图4。

图4 发酵温度对酸奶感官评分的影响

由图4 可知，随着酸奶发酵温度的升高，酸奶的风味和口感呈上升趋势，是由于乳酸菌的数量增长，酸奶的代谢产物更加丰富。发酵温度在41 ℃左右时，酸奶的感官评分最好；当发酵温度高于41 ℃时，酸奶的感官品质下降，因为此时酸奶的酸度较高，酸奶过于黏稠，食用品质下降。

2.2 最优工艺正交试验优化结果

在单因素试验的基础上，以沙棘酵素用量、甜味剂比例、发酵剂用量与发酵温度为变量对沙棘酵素酸奶的制备工艺进行优化。

正交试验因素与水平设计见表3，正交试验设计与结果见表4，验证试验结果见表5。

表3 正交试验因素与水平设计

表4 正交试验设计与结果

表5 验证试验结果

由表4 可知，各因素对沙棘酵素酸奶感官品质影响的顺序是沙棘酵素用量（B）＞甜味剂比例（C）＞发酵温度（A）＞发酵剂用量（D）。因此，沙棘酵素（B）对酸奶品质的影响最大，其次是甜味剂比例（C）、发酵温度（A）和发酵剂用量（D）。

正交试验结果方差分析见表6。

表6 正交试验结果方差分析

由表6 可知，沙棘酵素添加量、甜味剂比例、发酵温度对酸奶的感官评分均有极显著影响（p＜0.01），发酵剂对酸奶的感官评分有显著影响（p＜0.05）。4 个因素对酸奶感官品质的影响主次顺序为沙棘酵素用量＞甜味剂比例＞发酵温度＞发酵剂用量，与极差分析的结果一致。

2.3 DPPH 自由基清除能力的测定结果

自由基是机体在氧化反应过程中产生的有害化合物。当自由基清除太少或过多时，其会损害机体的细胞和组织，从而导致相关的慢性疾病和衰老效应[24-25]。按1.3.6 抗氧化性的测定方法对沙棘酵素酸奶与市售还原奶酸奶进行测定，以维C 作为阳性对照。

不同样品对DPPH 自由基清除率的影响见图5。

图5 不同样品对DPPH 自由基清除率的影响

沙棘酵素酸奶对DPPH 自由基清除率随质量浓度增加而增大，约为市售酸奶的3 倍，比维C 稍低。沙棘酵素酸奶对DPPH 自由基半清除率质量浓度为20.4 mg/mL，而市售酸奶对DPPH 的自由基清除率质量浓度为173.5 mg/mL。即加入沙棘酵素后制成酸奶可以大大提高酸奶对DPPH 自由基的清除能力，主要原因是沙棘酵素中含有的有机酸和沙棘黄酮类物质会增强酸奶的抗氧化性。

2.4 理化及微生物指标

理化及微生物指标见表7。

表7 理化及微生物指标

3 结论

以沙棘酵素、甜味剂和纯牛奶为主要原料，加入酸奶发酵剂制备沙棘酵素酸奶。通过单因素试验和正交试验，得到沙棘酵素酸奶的最佳制备工艺为纯牛奶160 g，发酵温度41 ℃，沙棘酵素用量20 g，甜味剂比例1∶7，发酵剂用量0.8 g，明胶0.4 g。该工艺生产的沙棘酵素酸奶不仅具有浓郁的沙棘风味，酸甜可口，而且其DPPH 自由基清除率的质量浓度为20.4 mg/mL，较市售普通酸奶抗氧化能力更强，为沙棘酵素系列产品的开发提供一定的理论依据。