運動營養發酵乳產品開發

王一然,孫雪姣,陶冬冰,李墨翰,臧健,岳喜慶,武俊瑞

(沈陽農業大學a.食品學院;b.分析測試中心,沈陽 110866)

運動營養發酵乳產品開發

王一然a,孫雪姣a,陶冬冰a,李墨翰a,臧健b,岳喜慶a,武俊瑞a

(沈陽農業大學a.食品學院;b.分析測試中心,沈陽 110866)

以鮮奶為原料,通過添加螺旋藻、大豆低聚糖、大豆多肽、?；撬?、VB12、煙酰胺、益生菌等配料,依據單因素試驗和正交試驗設計,在感官綜合評價的基礎上,利用120乳品綜合成分指標分析儀、氨基酸自動分析儀、流變儀等設備,分析各組樣品的理化指標及品質,最終確定最佳配方和工藝,進一步參照國家保健食品檢驗與評價技術規范實施手冊,通過動物試驗對其運動營養功能進行驗證.結果表明:發酵乳理化性質均符合國家標準,營養成分更高.經口給予小鼠不同劑量的功能發酵乳,30 d后能延長小鼠游泳時間約22%;提高小鼠肝糖原含量約23%;并顯著降低小鼠血清尿素氮含量約6%,具有明顯的增強體力、緩減疲勞的功效.

抗疲勞;發酵乳;動物試驗

0 引言

長期的運動可導致疲勞綜合癥,而長期的疲勞會使人的抵抗力下降,出現頭暈、氣短、情緒焦躁等亞健康癥狀.近年來世界衛生組織經過調查發現,健康人僅占人群總數的5%.然而,目前市面上的抗疲勞運動營養型產品卻非常少,而且魚龍混雜,產品營養成分和功能單一[1-3].所以研制開發營養成分豐富、針對性強的運動后營養補充食品,迫在眉睫.

本研究篩選益生菌、?；撬?、賴氨酸、大豆肽[4]、螺旋藻[5-6]、B族維生素、大豆低聚糖等均有較好抗疲勞功效的成分,針對運動員人群特殊的生理和營養需求,科學地設計,研制開發集益生菌、?；撬?、螺旋藻、大豆多肽、維生素、大豆低聚糖等多種營養和抗疲勞功能于一體的運動營養型功能發酵乳,營養補充更全面、效果更持久[7-8].

1 實驗

1.1 材料與試劑

鮮牛乳(市售),VB12,螺旋藻粉,大豆肽,大豆低聚糖,?；撬?煙酰胺,嗜熱鏈球菌(DANISCO),保加利亞乳桿菌(DANISCO),植物乳桿菌F5-5(實驗室).

1.2 儀器與設備

高速離心機,DHR旋轉流變儀,UV-2700型紫外-可見分光光度計,120乳品綜合成分指標分析儀,均質機,滅菌機,ALC-210.2型電子天平,L-8900高效氨基酸分析儀.

1.3 方法

1.3.1 運動營養補充劑的篩選

根據查閱中華藥典、中國知網,篩選出具有抗疲勞功能物質.再將篩選出的功能物質添加到酸奶中進行預實驗進一步篩選.通過發酵乳的穩定性以及感官指標確定最終功能因子的種類.由GB 14880-2012食品營養強化劑使用標準、GB 14759-2010食品添加劑?；撬岽_定少數功能因子用量.

1.3.2 運動營養型發酵乳加工工藝

運動營養功能發酵乳采用如下工藝流程進行制作.

新鮮牛乳驗收→過濾→凈化→調配→預熱→均質→殺菌→冷卻→灌裝→發酵→后熟→成品

1.3.3 運動營養型發酵乳加工操作要點

原料乳經過濾和標準化后,加入前期根據運動人群營養生理需求、膳食指南等資料篩選確定的運動營養補充劑,混合均勻后,預熱到53℃左右,在20 MPa下均質后,在90℃下殺菌5 min.迅速降溫到43℃,接種保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌和植物乳桿菌FS5-5,43℃,發酵4 h后先迅速冷卻到20℃左右,再置于4℃后熟12 h,以獲得良好風味.接種時要嚴格注意操作衛生,防止污染.

1.3.4 運動營養型發酵乳配方篩選和確定

采用單因素試驗與正交試驗設計,通過感官綜合評價、理化指標測定綜合篩選確定產品配方.

采用正交試驗設計原理,結合單因素試驗結果,設計最佳配方正交試驗因素水平如表1所示.實驗重復驗證3次.

表1 L9(33)因素水平 %

1.3.4.1 感官綜合評價

選取本院具有專業感官評價技能的教師25人對運動營養發酵乳進行評價.取運動營養型發酵乳50 mL,在明亮的光線下平視目測,取一杯口嘗3次.運動營養發酵乳感官評價標準如下.

表2 運動營養功能發酵乳感官評價標準

1.3.4.2 理化指標測定

利用120乳品綜合成分指標分析儀對各樣品常規成分(蛋白質、脂肪、碳水化合物、非脂乳固體等)進行快速測定.利用流變儀各樣品粘度特性進行分析[9-11].利用L-8900高效氨基酸分析儀測定各樣品游離氨基酸含量.采用原子吸收光度法測定各樣品礦物質的含量[12].

1.3.5 動物試驗

參照保健食品檢驗與評價技術規范實施手冊,每批次取成年雄性昆明小鼠50只,共三批150只,每批隨機分為5組,每組10只,將其分為去離子水組、普通酸奶組、低劑量組、中劑量組和高劑量組.去離子水組小鼠按10 mL/(kg.d)灌胃去離子水;普通酸奶組按10 mL/(kg.d)灌胃普通酸奶;低、中、高劑量組分別灌胃功能發酵乳5、10和15 mL/(kg.d),灌胃30 d,每天灌胃1次.30 d后對小鼠負重游泳時間、爬桿時間進行試驗,并利用二乙酰肟法血尿素氮測試盒、蒽酮法糖原測試盒對小鼠血清尿素氮含量、肝糖原含量進行檢測.

2 結果與分析

2.1 營養補充劑的篩選

根據查閱藥典和國內外文獻以及預試驗,篩選出可用于運動營養食品中的膳食補充劑為:螺旋藻、大豆肽、大豆低聚糖、?；撬?、VB12、煙酰胺.

再根據GB14880-2012和GB14759-2010確定?；撬岬奶砑恿繛?.05 g/100 mL[13],VB12的添加量為0.18 μg/100 mL,煙酰胺的添加量為1.8 mg/100 mL[14].

2.2 運動營養型發酵乳配方的確定

將運動營養型發酵乳中主要的影響因子進行綜合研究,結果如表3所示.

表3 功能發酵乳配方確定正交試驗結果

由表3可以看出,A1B3C3為最佳組合,從試驗結果還可以看出,在制作發酵乳過程中,大豆肽加入量對產品影響最大,其次為大豆低聚糖的添加量,最后是螺旋藻的添加量.

綜合以上結論,可得出最佳的發酵乳工藝配方為:螺旋藻0.04%,大豆低聚糖5%,大豆低聚肽0.4%,?；撬?0.05 g/100mL,VB120.18 μg/100mL,煙酰胺1.8 mg/100mL.

2.3 常規理化指標測定結果

運動營養型發酵乳各成分質量分數如表4所示.

表4 發酵乳理化成分 %

表5 運動營養型發酵乳礦物質質量分數 mg/100g

由表4和表5可以看出,運動營養型發酵乳的各項理化指標均符合GB 19302的要求[15],且蛋白質、脂肪、碳水化合物的含量均高于普通酸奶,說明新型發酵乳的營養價值更高.其中,多出的蛋白質脂肪的含量大部分來源于營養補充劑.

2.4 流變特性結果分析

運動營養型發酵乳與普通發酵乳黏度測定結果如圖1所示.

圖1 運動營養型發酵乳與普通酸奶黏度

由圖1可以看出,功能發酵乳的黏度與普通發酵乳的黏度接近,沒有太大差別,表明添加這些營養物質對于發酵的效果沒有太大的影響.

2.5 游離氨基酸質量濃度結果分析

運動營養型發酵乳的游離氨基酸質量濃度如表6所示.由表6可以看出,發酵乳中氨基酸質量濃度豐富,種類齊全,富含17種氨基酸,其中質量濃度最高的兩種氨基酸為精氨酸(Arg)與亮氨酸(Leu),亮氨酸可以清除衰老和損傷的各類蛋白,合成熱休克和免疫相關蛋白,參與組織修復和更新,并響應各種營養和激素信號等[16-17].EAA與總氨基酸(total amino acids,TAA)含量比值均與FAO/WHO提出的EAA/TAA為0.400相接近,表明運動營養型發酵乳在氨基酸層面具有較高的營養價值.

2.6 動物試驗結果分析

2.6.1 運動營養型發酵乳對小鼠負重游泳時間的影響

運動耐力的提高是抗疲勞能力加強最直接的表現,游泳時間的長短可以反應動物運動疲勞的程度[18-19].本研究記錄統計了小鼠負重游泳時間,并進行了數據分析結果如表7所示.

表6 運動營養型發酵乳中每種游離氨基酸質量濃度 mg/L

表7 運動營養型發酵乳對小鼠負重游泳時間的影響(n=5)

由表7可以看出,經方差分析Plt;0.05,試驗組與對照組兩兩比較表明,低、中、高劑量組的小鼠游泳時間比對照組明顯延長,其中低、中、高劑量組比普通酸奶組游泳時間延長約22%,較對照組差異顯著(Plt;0.05).說明運動營養發酵乳能顯著延長小鼠游泳時間.而低、中、高劑量組小鼠游泳時間基本一致,說明劑量的差距對小鼠游泳時間影響不大.

2.6.2 運動營養型發酵乳對小鼠爬桿時間的影響

本試驗對小鼠爬桿時間進行統計分析,結果如表8所示.

由表8可以看出,經方差分析Pgt;0.05,各劑量組之間小鼠的怕趕時間無顯著性差異(Pgt;0.05),表明說明運動營養功能發酵乳對小鼠爬桿時間無影響.

2.6.3 運動營養發酵乳對小鼠血清尿素氮濃度的影響

血清尿素氮的濃度可反映體內蛋白質分解情況.當能量供應不足時,可導致肌肉蛋白質分解以供能,蛋白質的分解破壞會導致正常生物學功能的正常發揮,影響肌肉收縮,表現出運動型疲勞的癥狀.血清尿素氮與機體機能、疲勞程度以及負荷量的大小呈正相關[20-21].試驗對小鼠血清尿素氮濃度進行檢測,結果如表9所示.

表8 運動營養型發酵乳對小鼠爬桿時間的影響(n=5)

表9 運動營養型發酵乳對小鼠血清尿素氮濃度的影響(n=5)

由表9可以看出,經方差分析Plt;0.05,試驗組與對照組兩兩比較表明,低、中、高劑量組的小鼠血清尿素氮含量明顯低于對照組,其中低、中、高劑量組比普通酸奶組血清尿素氮濃度分別降低6%、13%、18%,低、中、高劑量組較對照組差異顯著(Plt;0.05),同時隨著劑量的增多,血清尿素氮濃度降低百分比依次增大,說明運動營養功能發酵乳能顯著減少小鼠血清尿素氮的濃度.

2.6.4 運動營養型發酵乳對小鼠肝糖原質量分數的影響

長時間的運動可使體內糖原大量消耗,導致能源物質供應不足,誘發運動性疲勞.肝糖原貯量對維持長時間運動時血糖濃度起重要作用[22-24].試驗對小鼠肝糖原質量分數進行檢測,結果如表10所示.

表10 運動營養型發酵乳對小鼠肝糖原質量分數的影響(n=5)

由表10可以看出,經方差分析Plt;0.05,試驗組與對照組兩兩比較表明,低、中、高劑量組的小鼠肝糖原質量分數比對照組明顯增多,其中低、中、高劑量組比普通酸奶組肝糖原質量分數分別增加23%,26%,30%;低、中、高劑量組較對照組差異顯著(Plt;0.05),同時隨著劑量的增多,肝糖原質量分數增加百分比依次增大.說明運動營養功能發酵乳能顯著增加小鼠肝糖原質量分數.

3 結論

該產品色澤為淡綠色,組織狀態均勻,各項指標均符合國家標準,口感酸甜可口.運動營養型發酵乳的最佳配方:螺旋藻0.04%,大豆低聚糖5%,大豆低聚肽0.4%,?；撬?0.05 g/100 mL,VB120.18 μg/100 mL,煙酰胺1.8 mg/100 mL.為與普通市售酸奶相比,運動營養型功能發酵乳營養更全面.經動物試驗表明:經口給予小鼠不同劑量的功能發酵乳,30 d后能明顯延長小鼠游泳時間,提高小鼠肝糖原質量分數并顯著降低小鼠血清尿素氮濃度.運動營養功能發酵乳具有很好的抗疲勞功能性.

[1]田其英.酸奶的研究進展[J].食品與發酵科技,2013,49(1):91-94.

[2]鄧齊賢.對運動營養食品發展的淺探[J].湖南大眾傳媒職業技術學院學報,2011,11(5):93-95.

[3]黃林章,黃寶康,秦路平.中藥抗疲勞作用機制的研究進展[J].現代藥物與臨床,2010,25(3):161-165.

[4]張莉莉,嚴群芳,王恬.大豆生物活性肽的分離及其抗氧化活性研究[J].食品科學,2007,28(5):208-211.

[5]BHOWMIK D,DUBEY J,MEHRA S.Probiotic Efficiency of Spirul?ina platensis-Stimulating Growth of Lactic Acid Bacteria[J].World Journal of dairyamp;food sciences,2009,4(2):160-163

[6]殷文政,殷鵬,王瑋等.螺旋藻營養保健酸奶的研制[J].中國乳品工業,2007,35(1):41-43.

[7]林太鳳,鄭大威,張淑芬等.功能飲料中功能因子及其檢測方法的研究進展[J].食品工業科技,2013,34(21):394-399.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2013.21.038.

[8]劉石,倉義鵬.抗疲勞肽作用機理及其功效評價指標探討[N].廣西質量監督報,2008(12):71-72.

[9]YU HAIYAN,WANG LI.Characterization of yogurts made with milk solids nonfat by rheological behavior and nuclear magnetic reso?nance spectroscopy[J].Journal of Food and Drug Analysis,2016,24(4):804-812.

[10]雷勇剛.大豆酸奶流變學特性及微觀結構的研究[D].廣州:華南理工大學,2013.

[11]趙紅玲,李全陽,趙正濤,等.攪拌型酸奶流變學特性的研究[J].乳業科學與技術,2009,32(4):159-163.

[12]中華人民共和國衛生部.GB 19302-2010嬰幼兒食品和乳品中鈣、鐵、鋅、鈉、鉀、鎂、銅和錳的測定[S].北京:中國標準出版社,2010.

[13]中華人民共和國衛生部.GB 14759-2010食品添加劑?；撬醄S].北京:中國標準出版社,2010.

[14]中華人民共和國衛生部.GB 14880-2012食品營養強化劑使用標準[S].北京:中國標準出版社,2012.

[15]中華人民共和國衛生部.GB 19302-2010發酵乳[S].北京:中國標準出版社,2010.

[16]WONG W.Red cells need leucine for hemoglobin[J].Science,2015,348(6232):298-298.DOI:10.1126/science.348.6232.298-t.

[17]王詠星,錢龍,呂艷,等.白斑狗魚肌肉氨基酸含量測定及其營養評價[J].食品科學,2010,31(11):238-240.

[18]LEE J S,KIM H G,HAN Jongmin,et al.Anti-fatigue effect of My?elophil in a chronic forced exercise mouse model[J].European Jour?nal of Pharmacology,2015,764:100-108.

[19]王平,賈玉海.芹菜干紅葡萄酒抗疲勞作用的實驗研究[J].河南中醫學院學報,2007,21(1):29-30.

[20]張俊剛,李興琴,趙清珍,等.真姬菇功能食品抗疲勞研究[J].安徽農業科學,2007,36(19):8141-8142.

[21]RAHMEIERA F L,ZAVALHIAA L S,TORTORELLI L S,et al.The effect of taurine and enriched environment on behaviour,mem?ory and hippocampus of diabetic rats[J].Neuroscience Letters,2016,630:84-92.DOI:10.1016/j.neulet.2016.07.032

[22]ZHU XIAOYUN,MA PENGSHENG,WU WEI,et al.Neuropro?tective actions of taurine on hypoxic-ischemic brain damage in neo?natal rats[J].Brain Research Bulletin,2016,124:295-305.DOI:10.1016/j.brainresbull.2016.06.010.

[23]LIUA B,KONGSTADA K T,WIIESEB S,et al.Edible seaweed as future functional food:Identification of α-glucosidase inhibitors by combined use of high-resolution α-glucosidase inhibition profiling and HPLC–HRMS–SPE–NMR[J].Food Chemistry,2016,203(15):16-22.

[24]翟鵬貴.?；撬釓秃巷嬃峡蛊诘膶嶒炑芯縖J].飲料工業,2013,16(11):16-18.

[25]叢登立,王浩天.刺五加果的抗疲勞作用[J].吉林大學學報(醫學版),2010,36(5):891-894.

Development of sports nutrition fermented milk products

WANG Yirana,SUN Xuejiaoa,TAO Dongbinga,LI Mohana,ZANG Jianb,YUE Xiqinga,WU Junruia
(Shenyang Agricultural University a.College of Food Science;b.Testing and Analysis Center,College of Food Science,Shenyang 110866,China)

In this study,fresh milk was used as raw material,and the fermented milk was added with spirulina,soybean oligosaccharides,soy?bean polypeptide,taurine,VB12,nicotinamide,probiotics and other ingredients.The optimum formula and technology were determined by single factor experiment and orthogonal experiment design.We analyzed the physical and chemical indexes and quality of the samples through 120 dairy analyzer,automatic amino acid analyzer and rheometer.At last the nutritional function of the yogurt was tested by animal experiments with the national health food inspection and evaluation technical specifications manual.The results showed that the nutritional value of the fermented milk was higher than that of the commercial fermented milk in the market.Meanwhile,mice were fed with different doses of fermented milk,after 30 days it could prolong the swimming time of mice about 22%;increase the hepatic glycogen content of about 23%;and significantly reduce the serum urea nitrogen levels were about 6%,and the fermented milk had obvious anti fatigue function.

anti fatigue;fermented milk;animal experiment

TS252.54

A

1001-2230(2017)10-0014-04

2017-03-17

遼寧省高等學校優秀人才支持計劃(LJQ2015103);沈陽市重點科技研發計劃項目(17-189-9-00);沈陽農業大學quot;天柱山英才quot;項目.

王一然(1993-),女,碩士研究生,研究方向為乳制品加工.

武俊瑞