毛酸漿對酸羊奶感官品質的影響

王晶晶,韓 雪,田 野,白麗娟

(遼寧醫學院食品學院,遼寧錦州 121001)

毛酸漿對酸羊奶感官品質的影響

王晶晶,韓 雪,田 野,白麗娟*

(遼寧醫學院食品學院,遼寧錦州 121001)

以毛酸漿水提取物和羊奶為原料,采用Box-Benhnken響應面法對酸羊奶的最佳發酵工藝參數進行了優化,利用電子鼻分析了毛酸漿的添加對產品感官品質的影響。結果提示,毛酸漿對產品的感官品質影響顯著,與羊奶可以產生協同增香的效果,與原味酸羊奶相比具有一定的抗氧化性。通過響應面優化所得的毛酸漿酸羊乳最佳發酵工藝參數為:毛酸漿提取物添加量7.5%,發酵劑添加量6.5%,43 ℃下發酵7 h。經此工藝制備的酸羊乳,提高了產品的營養價值,是一種頗具前途的功能性酸羊奶。

羊奶,毛酸漿,酸奶,響應面分析法

毛酸漿(PhysalispubescensL.)是茄科酸漿屬一種傳統的藥食兩用植物,我國主要產地為內蒙呼倫貝爾盟東北三省[1]。酸漿屬植物具有抑菌、退熱、利尿、抗炎及免疫調節等多種藥理活性[2]。成熟毛酸漿果實呈黃色,外有宿萼包裹,剝去可直接食用,其味道酸甜可口,營養豐富,是一種有待開發且頗具前途的功能性食品原材料。與毛酸漿同屬不同種的植物-燈籠果,在國際市場的發展近些年來呈現出方興未艾的趨勢,二者從形態、營養價值而言皆極為相似,但毛酸漿相關乳產品的研發還未見報道[2-3]。羊奶在發達國家和地區被視為“乳類中的珍品”,100 g羊奶的天然鈣及維生素A、D的含量分別是牛奶的2、3、4倍,其固形物含量高,脂肪顆粒小,極易消化且致敏性低,特別適合過敏體質、腸胃不佳、糖尿病患者等特殊消費人群食用,是一種適合開發成高品質酸奶制品的原材料[4]。但由于其工藝、貨架期及口感等技術問題,國內外市場上酸羊奶制品極其有限。本文以羊奶為發酵原材料,僅添加毛酸漿水提物,未添加任何的甜味劑和穩定劑等食品添加劑,考察了毛酸漿的添加量、發酵劑添加量、發酵時間對酸羊奶的酸度、色澤、質地、風味等因素的影響,確定毛酸漿酸羊乳的最佳發酵工藝參數,評價產品的感官品質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

毛酸漿 錦州市水果批發市場;羊奶 錦州市石橋子市場;川秀酸奶發酵劑 北京川秀科技有限公司;DPPH自由基 Sigma-Aldrich,Germany;化學試劑 均為國產分析純。

MIR-253型恒溫培養箱 SANYO公司;APV1000型均質機 丹麥APV公司;FW3D型高速攪拌器 上海Fluoko公司;GZX-GF101-2鼓風干燥箱 上海精密儀器儀表有限公司;DFT-150萬能粉碎機粉碎 上海新諾儀器設備有限公司;RE-53AA真空旋轉蒸發儀 上海亞榮生化儀器廠;SHA-B水浴恒溫振蕩器 江蘇金壇市宏華儀器廠;PEN3型便攜式電子鼻系統 德國Airsense公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸羊乳可滴定酸度的測定 將酸奶20 ℃下用磁力攪拌器攪拌10 min,取10 mL酸乳,20 mL蒸餾水稀釋,加入0.5%的酚酞指示劑0.5 mL,以0.1 mol/L的NaOH溶液滴定,將所消耗的NaOH體積數乘以10,即中和100 mL酸乳所消耗的NaOH體積,每毫升為1°T[5]。

1.2.2 感官評價標準 10位經過培訓的成員對產品按照表1進行感官評價和評分[6],取平均值作為最終評價結果。

表1 感官評分標準

1.2.3 DPPH自由基抑制實驗 取優化后最佳工藝生產獲得的酸奶10 g,加入2.5 mL無菌蒸餾水進行均質,HCl(0.1 mol/L)將其調到pH4.0,5 ℃下水浴10 min,4 ℃下5000 r/min離心10 min。然后用NaOH(0.1 mol/L)調到pH7.0,4 ℃下5000 r/min離心10 min,進一步沉淀蛋白和鹽(二者與DPPH自由基能夠形成絮凝物,從而降低結果的準確性)。取上清液4 ℃下冰箱保存,12 h內使用。60 mmol/L的DPPH自由基3 mL與250 μL酸奶萃取物混合,迅速震蕩,室溫下避光保存5 min,在517 nm處讀取吸光度值。DPPH自由基抑制率計算公式為:DPPH清除率=(A0-A1)×100/A0,其中空白:蒸餾水;A1:樣液和DPPH;A0:蒸餾水和DPPH[7]。

1.2.4 毛酸漿水提物的制備 將新鮮毛酸漿置50 ℃烘箱中24 h,萬能粉碎機粉碎,避光密閉4 ℃冰箱中保存,待用。取10 g毛酸漿果粉于100 mL蒸餾水中80 ℃ 水浴振蕩提取12 h,真空泵抽濾,濾液60 ℃下旋轉蒸發濃縮至原體積的1/2,4 ℃冰箱中保存一星期內使用[8-9]。

1.2.5 酸乳發酵劑制備 巴氏殺菌全脂乳(4%脂肪)中接入混合菌種Lactobacillusspp.和S.thermophilus。43 ℃恒溫培養箱中培養12 h,4 ℃保存作為母發酵劑7 d內使用。

1.2.6 發酵條件對酸羊乳感官品質的影響 選取毛酸漿提取物添加量(0%、2.5%、5%、7.5%),發酵劑添加量(4%、6%、8%、10%)和發酵時間(4、6、8、10 h)三個可能影響酸羊乳品質的因素進行單因素實驗。每組實驗中取100 mL巴氏全脂羊奶(4%)加入混合菌種,預熱到41 ℃,取萃取物加入到該混合物中,添加2 g全脂乳粉進行乳固形物標準化?；靹蚝竺看稳?0 mL分裝到一次性紙杯中。普通發酵乳中萃取物以水代替。43 ℃下發酵一段時間,4 ℃冰箱中后熟 2 h制成新鮮酸乳,并在冰箱中持續保藏14 d。分別通過對保藏期間的酸羊奶進行感官評價并利用電子鼻進行風味監測,確定各因素適宜的參數范圍。

1.2.7 電子鼻檢測 分別量取冰箱存放的不同酸羊乳(每隔一天檢測一次),樣品10 mL置于30 mL樣品瓶中,用封口膜封口,于30 ℃平衡5 min后直接將進樣針頭插入樣品瓶采用頂空吸氣法進行電子鼻分析實驗。測定條件:傳感器清洗時間120 s、傳感器歸零時間5 s、樣品準備時間5 s、進樣流量300 mL/min,檢測時間60 s。完成1次檢測后系統進行清零和標準化,然后再進行第2次頂空采樣。統計分析10個不同選擇性傳感器的G/G0值;通過電子鼻Winmuster分析軟件對采集到數據進行分析。按照上述方法,每組實驗重復3次。采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)進行分析[10-11]。

1.2.8 響應面實驗設計 根據單因素實驗結果,當毛酸漿提取物加入量在5～7.5 mL,發酵劑添加量6%～8%(g/g),43 ℃下發酵6～8 h時,產品的酸度、色澤、風味、凝固性及組織狀態優良。因此,響應面分析因素與水平設計見表2。

表2 響應面分析因素與水平

1.5 數據統計分析

圖標和數據經GraphPad PRISM?5.00軟件處理,數據表達M±SD。通過單因素方差分析評價實驗結果是否顯著,當p<0.05時具有統計學意義。

2 結果與討論

2.1 發酵條件對酸羊乳感官品質的影響

2.1.1 毛酸漿提取物加入量對毛酸漿酸奶品質的影響 圖1和圖2分別顯示了毛酸漿提取物加入量對毛酸漿酸奶品質和主成分(PCA)的影響。結果提示毛酸漿的加入對產品的酸度、風味及組織狀態均產生明顯的影響。與原味酸羊奶相比,添加了毛酸漿水提取物的酸羊奶呈淡黃色,毛酸漿可提高酸奶的酸度。隨著毛酸漿水提物添加量的增加(0～7.5%),產品酸度先增高后降低趨勢,其中添加2.5%時,酸味達到最大93°T,酸味較重,但隨著毛酸漿加入量的增加,產品膻味降低,且產生特殊的香氣。

圖1 毛酸漿提取物加入量對毛酸漿酸奶品質的影響Fig.1 Effect of the additional amounts of Physalis pubescens extracts on yogurt quality

圖2 毛酸漿提取物加入量對酸奶品質影響的主成分(PCA)分析Fig.2 PCA analysis for effect of the additional amounts of Physalis pubescens extracts on yogurt quality

利用電子鼻檢測(圖2),圖中每個橢圓代表不同毛酸漿添加量酸奶數據采集點。幾個樣品在圖中分部在不同位置,通過PCA分析得出,第一主成分區分貢獻率為99.75%,第二主成分區分貢獻率為0.22%,兩個主成分貢獻率的和為99.97%,大于90%,所以這個主成分已經基本代表了樣品的主要信息特征。從主成分PC1和PC2兩個主軸上看,四個樣品都能明顯區分開并且羊奶變化趨勢非常明顯,說明毛酸漿不同添加量對酸奶風味影響顯著。由綜合結果可知當添加7.5%時,無乳清析出,凝固性好。與原味酸羊奶比較,毛酸漿酸羊奶的酸度和感官評分差異顯著(p<0.05)。

2.1.2 發酵劑加入量對毛酸漿酸奶品質的影響 圖3顯示的是發酵劑加入量對毛酸漿酸奶品質的影響。當發酵劑加入量低于4%時,樣品酸度較小,膻味較重(圖3)。當菌種加入量超過8%時,同等時間下,酸度較大,口感不佳。因此,當菌種加入量在6%～8%時,樣品感官評價最佳。通過電子鼻測定結果的PCA分析得出,第一主成分區分貢獻率為99.77%,第二主成分區分貢獻率為0.15%,兩個主成分貢獻率的和為99.92%,大于90%,四個樣品都能明顯區分開并且變化趨勢非常明顯,說明發酵劑不同添加量對酸奶風味影響顯著(p<0.05)。

圖3 發酵劑加入量對毛酸漿酸奶品質的影響Fig.3 Effect of the additional amounts of starter on the quality of Physalis pubescens-yogurt

圖4 發酵劑加入量對毛酸漿酸奶品質影響的主成分分析Fig.4 PCA analysis for effect of the additional amounts of starter on the quality of Physalis pubescens-yogurt

2.1.3 發酵時間對毛酸漿酸奶品質的影響 當發酵時間為6～8 h時,樣品感官評價最佳(圖5)。低于此發酵時間,樣品酸味明顯不足(52°T),膻味較重,且凝固性差。而高于此發酵時間,樣品酸味過大(95°T),口感不佳。由圖6可以看出兩個主成分貢獻率的和為99.96%,風味區分顯著(p<0.05)。

圖5 發酵時間對毛酸漿酸奶品質的影響Fig.5 Effect of fermented time on the quality of Physalis pubescens-yogurt

圖6 發酵時間對毛酸漿酸奶品質影響的主成分分析Fig.6 PCA analysis for effect of fermented time on the quality of Physalis pubescens-yogurt

2.2 響應面優化結果分析

對表3結果進行方差分析,結果見表4。由表4可知,所建立的數學模型顯著,失擬項不顯著,說明該數學模型可很好的擬合實驗的真實情況,可以用來預測毛酸漿酸羊奶的感官評分。毛酸漿水提物(X1)和菌種加入量(X2)的p值均<0.05,因此這兩個因素對毛酸漿酸羊奶感官評分影響顯著,但各因素交互作用對結果影響均不顯著性。為了簡化方程求解,在原有的擬合方程基礎上,去掉不顯著項X1X2、X1X3、X2X3和X12,經過兩次手動優化后新擬合方程為:感官評分=+9.16+0.63A+0.36B+0.16C-0.25BC-0.37B2-0.82×C2

表3 響應面實驗結果

經Design-Expert.8.05軟件分析所預測的最佳實驗條件為:毛酸漿提取物添加量7.5145%,菌種添加量6.5254%,發酵時間7.0121 h,感官評分為98.8431分。為了操作便利性,在驗證實驗中對發酵工藝參數做調整:添加毛酸漿提取物7.5%,加入菌種6.5%,發酵7.0 h后。該條件下,產品感官評分為98,與預測值基本吻合。因此該方程可用于毛酸漿酸羊奶的感官預測。經此發酵條件獲得的毛酸漿酸羊奶淡黃色,表面細膩光滑,黏度適宜,口感香甜,具有毛酸漿特有的香味。

2.3 毛酸漿酸羊奶的抗氧化性研究

圖7顯示,添加了毛酸漿的酸奶與原味酸羊奶在DPPH清除率方面相比較,差異顯著(p<0.05),說明毛酸漿酸羊奶對DPPH抑制率要明顯高于原味酸羊奶能與毛酸漿中富含黃酮、多糖等抗氧化物質相關。冰箱中4 ℃下冷藏2周后,兩種酸羊奶對DPPH的抑制率都有一定的影響,均呈現先升高后降低的趨勢。酸奶對DPPH自由基的抑制作用可能由于發酵和后期酸化乳蛋白產生蛋白水解物和有機酸[8]有關。毛酸漿水提物的添加提高了酸羊奶的抗氧化活性,延長酸羊奶中脂氧化進程,從而抑制酸奶中不良風味物質及化學物質的產生。

表4 響應面二次多項式方程模型方差分析

注:*p<0.05,差異顯著;**p<0.01,差異極顯著。

圖7 毛酸漿酸奶對DPPH自由基清除率的影響Fig.7 Effect of Physalis pubescens-yogurt fermented with goat milk on the DHHP free radicals scavenging activity

3 結論

通過感官評定和電子鼻檢測毛酸漿水提物的添加對羊奶酸奶產品的感官品質有顯著的影響,與原味酸羊奶相比不但提高產品感官評分而且具有一定的抗氧化性。通過響應面優化所得的毛酸漿酸羊乳最佳發酵工藝參數為:毛酸漿提取物添加量7.5%,發酵劑添加量6.5%,43 ℃下發酵7 h。毛酸漿酸羊奶提高了膳食中抗氧化物的攝入,為特殊人群的食用酸奶和延長貨架期提供了一個新的發展方向。

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Effect ofPhysalispubescens-yogurt fermented with goat milk on product quality

WANG Jing-jing,HAN Xue,TIAN Ye,BAI Li-juan*

(Food Science College of Liaoning Medical University,Jinzhou 121001,China)

The fermentation parameters of goat milk yogurt with addition of water-solublePhysalispubescensextract were optimized using the Box-Benhnken response surface method. The impacts of water-solublePhysalispubescensextracts on yogurt quality and antioxidant activity during storage period were analyzed by electronic Nose. The result showed that thePhysalispubescensextracts significantly affected the sensory quality and anti-oxidative activity of yogurt. The optimum fermentation parameters ofPhysalispubescens-yogurt with goat milk using response surface methodology were elaborated as following:with additional amounts of 7.5% water-soluble extract ofPhysalispubescens,and 6.5% addition of starter incubated at 43 ℃ for 7 h. It is a very promising and functional product.

yogurt;goat milk;Physalispubescens;Response Surface Methodology

2015-01-13

王晶晶(1979-),女,在讀博士,講師，主要研究方向:食品營養與安全,E-mail:jjlive2007@126.com。

*通訊作者:白麗娟(1979-),女,在讀博士,副教授，研究方向:食品微生物利用,E-mail:bailijuan7887@sina.com。

遼寧醫學院青年基金項目(Y2012Z024);遼寧省大學生創新創業訓練項目(201410160013)；遼寧醫學院院內項目;科技部星火計劃項目(2013GA650011);遼寧省科技廳農業攻關項目(2011214001);遼寧省自然基金項目(2013022065);校企聯合項目(編號:LYHX2013018)。

TS251

B

1002-0306(2015)21-0214-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.036