黑枸杞发酵酸奶的工艺优化及抗氧化能力的探索

杜宝霞

栖霞市西城畜牧兽医站，山东烟台 265309

0 引言

牛奶具有较高营养价值，是人体摄入优质蛋白的来源之一，经常饮用有助于增强免疫力[1]。但牛乳摄入人体后要经过一系列胃肠道消化过程，若人体消化能力弱，易导致吸收困难或不全[2]。研究发现，人体更容易吸收发酵后的牛奶，发酵后的牛奶富含生物活性多肽，能降血糖、血压及胆固醇，增强免疫力和抗氧化能力，改善肠道消化能力[3，4]。牛奶发酵过程中，发酵菌能将大分子蛋白质分解成小分子多肽，而这些多肽具有多种生物活性，更容易被机体吸收利用，从而起到某些特殊功效[5]。目前具有特殊营养功效的发酵乳已成为乳制品加工研发的热点方向之一。黑枸杞富含花青素和黄酮等，具有较强的抗氧化作用，同时还富含蛋白质、多糖、维生素、矿物质等，其中β-胡萝卜素含量高于普通枸杞，近年来逐渐进入人们视野[6，7]。酸奶发酵过程添加黑枸杞后，能较大程度保留黑枸杞的营养成分，且其中的醇类和酯类等挥发性物质含量丰富，具有更好风味[8]。有研究者直接从黑枸杞中提取花青素等添加到果冻、饮料和冰淇淋等食品中[9]。黑枸杞在发酵酸奶应用研究中，王娟等[10]探究藜麦黑枸杞酸奶的组织均匀程度、口感是否细腻等。本试验通过单因素和正交试验，对黑枸杞发酵酸奶进行工艺优化，初步探索优化后的酸奶抗氧化能力。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黑枸杞，宁夏杞里香枸杞有限责任公司；白砂糖，南京甘汁园股份有限公司；纯牛奶，内蒙古伊利实业集团股份有限公司；发酵菌种（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌），昆山佰生优生物科技有限公司。

1.2 主要仪器和设备

Multiskan SkyHigh全波长酶标仪，赛默飞世尔科技有限公司；Heraeus Fresco 21低温高速离心机，赛默飞世尔科技有限公司；UV2310II 分光光度计，上海天美科学仪器有限公司；SW-CJ-2FD超净工作台，上海博讯实业有限公司；CP214分析天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 黑枸杞发酵酸奶的制作工艺流程

本研究中黑枸杞发酵酸奶的制作工艺流程见图1。

图1 枸杞发酵酸奶的制作工艺流程

1.3.2 发酵过程要点

（1）选料。选择较饱满、无空瘪、无霉变的黑枸杞。

（2）玻璃容器灭菌。将玻璃瓶清洗干净后，沸水煮20 min灭菌，烘箱烘干，待温度冷却后备用。

（3）混合。黑枸杞置于破壁机中破壁后，加入纯牛奶和白砂糖，取干净滤布滤去大颗粒物质，转移至玻璃瓶中进行巴氏杀菌（75 ℃、30 min）后冷却备用。

（4）发酵。加入发酵剂后均匀搅拌，放入42 ℃恒温培养箱中发酵至凝乳状态良好后放入4 ℃冰箱中冷却后熟，改善其风味。

1.4 发酵条件优化

1.4.1 黑枸杞发酵酸奶发酵工艺的单因素优化试验

以200 g牛奶为试验基准条件，4%黑枸杞汁、8%白砂糖、发酵剂2.5%的添加量、发酵时间5 h为固定基本试验条件，对不同物质添加量和发酵时间优化。研究黑枸杞汁添加量2%、4%、6%、8%，白砂糖添加量4%、6%、8%、10%，发酵剂添加量2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，发酵时间4 h、5 h、6 h、7 h对酸奶影响。以感官评价指标探索黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、发酵剂添加量和发酵时间对发酵酸奶的影响。

1.4.2 正交设计试验

根据单因素试验结果，对黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、发酵剂添加量和发酵时间4 个因素进行4因素3水平的正交试验（表1）。

表1 黑枸杞酸奶L9（34）正交试验因素水平

1.5 分析方法

1.5.1 感官评价

由12位专业人员组成质量评定小组，对发酵后的酸奶进行产品质量的感官评价。按照表2的标准打分评价。

表2 黑枸杞发酵酸奶的感官评价表

1.5.2 样本制备

将发酵酸奶样品脱脂，留上清液，加入25 mL甲醇，-20 ℃冷冻1 h后离心10 min（8 000 r/min，4 ℃），取上清液，测抗氧化活性。

1.5.3 抗氧化能力的检测

按照正交试验获得最佳发酵条件，制备黑枸杞发酵酸奶、未添加黑枸杞的发酵酸奶。按照谢秀明等[11]的方法，分别测量普通发酵酸奶、黑枸杞发酵酸奶的2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸（ABTS）自由基清除能力和DPPH自由基清除能力的IC50。

2 结果与分析

2.1 黑枸杞汁添加量对发酵酸奶的影响

以200 g牛奶为基准的试验中，保持白砂糖添加量8%、发酵剂添加量2.5%、发酵时间5 h，探究不同黑枸杞汁添加量对酸奶品质的影响。黑枸杞汁添加量6%时，感官评分最高。黑枸杞添加量变化会影响色泽和风味评分，过高或过低均导致评分下降，过高会导致酸奶色泽过重，影响感官，而过低又缺少黑枸杞特殊风味，丧失产品特点和优势。因此黑枸杞汁最佳添加量6%（表3）。

表3 不同黑枸杞汁添加量对酸奶品质的影响

2.2 白砂糖添加量对黑枸杞发酵酸奶的影响

保持黑枸杞汁添加量4%、发酵剂添加量2.5%、发酵时间5 h，探究不同白砂糖添加量对酸奶品质的影响。白砂糖添加量6%时，感官评分最高。添加量增多后评分下降，主要影响口味。糖度过低时，酸奶口味偏酸，产品接受程度下降；糖度过高时，影响菌株发酵，达不到酸奶应有酸度，丧失特有风味，且酸度不够时，还影响组织状态。因此白砂糖最佳添加量6%（表4）。

表4 不同白砂糖添加量对发酵酸奶品质的影响

2.3 发酵剂添加量对发酵酸奶的影响

保持黑枸杞汁添加量4%、白砂糖添加量8%、发酵时间5 h，探究不同发酵剂添加量对酸奶品质的影响。发酵剂添加量3%时评分最高。发酵剂添加量过高、过低都导致评分下降。这可能因为发酵剂添加量过低会导致酸奶发酵不完全、组织状态下降，影响风味物质形成，影响口感。发酵剂添加量过高会使发酵过度，发生乳清析出等，不利于保证酸奶品质。因此发酵剂最佳添加量3%（表5）。

表5 不同发酵剂添加量对酸奶品质的影响

2.4 发酵时间对发酵酸奶的影响

保持黑枸杞汁添加量4%、白砂糖添加量8%、发酵剂添加量2.5%，探究不同发酵时间对酸奶品质的影响。发酵时间6 h时酸奶的评分最高、品质最佳。发酵时间过短时，酸奶的蛋白胶体结构尚未完全形成，凝固状态不佳，酸度不足，影响口味和组织状态评分。发酵时间过长时，由于酸度积累，会破坏酸奶凝胶状态，导致品质下降，还导致某些风味物质流失。因此最佳发酵时间6 h（表6）。

表6 不同发酵时间对酸奶品质的影响

2.5 黑枸杞发酵酸奶的正交试验

单因素试验优化后，在黑枸杞汁添加量、白砂糖添加量、发酵剂添加量和发酵时间的最佳条件下进行4因素3水平的正交试验，采用L9（34）正交表进行试验优化，结果如表7所示。最佳配方组合是A2B2C2D2，即黑枸杞汁添加量6%、白砂糖添加量6%、发酵剂添加量3%、发酵时间6 h时，品质最佳。通过极差结果发现，影响黑枸杞发酵酸奶感官评分的主次因素是发酵时间＞黑枸杞汁添加量＞发酵剂添加量＞白砂糖添加量，发酵时间和黑枸杞汁的影响较重。

表7 黑枸杞发酵酸奶正交试验结果

2.6 黑枸杞发酵酸奶和普通发酵酸奶抗氧化能力的对比

对酸奶中ABTS和DPPH清除能力检测发现，普通对照组发酵酸奶具有自由基清除能力，这可能因为含有活性小分子多肽和氨基酸等。但添加黑枸杞的发酵酸奶对ABTS和DPPH清除能力的IC50更低，说明抗氧化能力更强，证实添加黑枸杞能提高酸奶的自由基清除能力（表8）。

表8 抗氧化能力的对比

3 结论

单因素试验和正交试验优化后发现，黑枸杞发酵酸奶的最佳制备工艺条件为黑枸杞汁添加量6%、白砂糖添加量6%、发酵剂添加量3%、发酵时间6 h。产品有较好的风味特性，颜色为均匀一致的紫色，酸甜口感适中，有较好的组织状态。同时对抗氧化活性探究发现，添加黑枸杞的发酵酸奶具有更高的抗氧化能力，这可能因为其中的黄酮、花色苷、多糖和酚酸等起作用。总之，本次研究优化后的发酵工艺下得到黑枸杞酸奶品质较好，口感细腻，可为黑枸杞发酵酸奶加工生产提供参考。