核桃油酸奶開發及其品質分析

李歡康，周蒙，楊佳瑋，魏長慶，陳友志，劉文玉*

石河子大學食品學院/新疆植物藥資源利用教育部重點實驗室（石河子 832000）

核桃、杏仁、榛子和腰果是世界上公認的四大干果，作為四大干果之首的核桃，不僅具有較高的營養保健價值，還是提供油料的重要資源。新疆的核桃作為最具特色林果產品之一，具有殼薄、仁香、品質上乘等優點，不僅可以食用，還可以藥用，具有很高的利用價值[1]。

目前新疆境內核桃加工程度很低，產業鏈不完善，絕大多數的企業只開展核桃初級加工，主要是利用機器對青皮核桃進行脫青皮、清洗、烘干處理，或者進一步將核桃去殼加工成核桃仁[2]，并進行粗略分級和簡單包裝等初加工方式，而其他主產區對于核桃產品的開發均走在新疆的前面[3-4]。近年來，隨著畜牧業的發展，乳業也逐漸成為了新疆經濟發展的支柱性產業[5]。目前，乳業主要以鮮奶、酸奶、奶酪以及添加在面制品中的形式投放于市場，將植物油與酸奶結合的產品在消費市場上少之又少。近些年，隨著人民生活水平的日益提高，消費者在追求口感的同時，更加注重營養品質[6]。核桃油與酸奶二者結合，不僅可以提高酸奶中營養物質含量[7]，還有利于酸奶發酵品質的提高。因此，核桃油酸奶具有一定的市場開發潛力。

在酸奶發酵原有工藝的基礎上進行探索，通過對乳化體系的研究，確保核桃油酸奶體系穩定；通過對副干酪乳酸桿菌菌落數的對比，確定核桃油對益生菌增殖的促進作用；同時測定核桃油酸奶的揮發性化合物以及酸奶在30 ℃下貯存理化性質的變化，為后續新型食品的開發提供了新的思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃油（實驗室壓榨制得）；牛奶（市售）；益生菌菌粉（副干酪乳桿菌，江蘇微康生物科技有限公司）；聚甘油脂肪酸酯（食品級，天津市奧博星生物技術有限公司）；月桂酸（食品級，北京奧博星生物技術有限責任公司）；蔗糖酯（食品級，上海全式金生物技術有限公司）；吐溫80（天津市奧博星生物技術有限公司）。

1.2 儀器與設備

7890B/5977A氣相色譜-質譜聯用儀（Agilent Technologies有限責任公司）；磁力攪拌器（上海力辰邦西儀器有限公司）；DV Ⅲ流變儀（美國BROOKFIELD有限責任公司）；pH計（上海儀電科學儀器股有限責任公司）；水浴鍋（常州國華儀器有限責任公司）；高壓蒸汽滅菌鍋（上海申安醫療器械有限公司）；生化培養箱（常州諾基儀器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 核桃油酸奶發酵工藝

1.3.1.1 核桃油的乳化

取牛奶5%質量的核桃油作為油相。選取吐溫80、月桂酸、蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯作為備選復合乳化劑[8-9]，分為3組：①吐溫80；②蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯質量比=4∶1；③蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質量比=4∶1∶1。

油相與乳化劑的質量比由5∶0.5逐漸變化到5∶0.1[10]，室溫下使用磁力攪拌器攪拌5 min，使其混合均勻。然后在攪拌下逐滴加入70 ℃蒸餾水，攪拌15 min，記錄加水量，通過三元相圖，確定最佳乳化劑。油水體系在常溫下靜置6 h，觀察其狀態，是否分層以及是否有小油滴浮現，選取效果最佳的乳化工藝。

1.3.1.2 核桃油酸奶發酵工藝流程

酸奶的制作工藝為原料準備、滅菌、接種、41 ℃發酵、添加核桃油、后熟[11]。

滅菌[12]：玻璃器皿于高壓蒸汽滅菌鍋內121 ℃高壓滅菌20 min。牛奶通過煮沸的方法滅菌，滅菌后迅速冷卻至室溫。

接種：按牛奶質量的0.05%添加益生菌菌粉，并加入6%蔗糖，在無菌條件下接種并充分攪拌使其均勻，分裝到玻璃瓶內，分裝后立即封口，以滿足發酵的厭氧條件。

發酵：將分裝好的牛奶置于生化培養箱內，于41℃發酵6 h，并在發酵2 h后添加核桃油。

后熟[13]：將發酵后的牛奶放置在0~5 ℃的冷藏室內后熟8 h，整個過程要保證無菌操作，防止雜菌污染。

質量標準：加過核桃油的優質酸乳外觀呈乳白色，表面光滑，凝乳結實，組織細膩，酸甜適度，不得有其他異味。

根據文獻[14]及對市售酸奶配方的分析，擬定核桃油營養酸奶的初配方：以牛奶的質量計，益生菌菌粉0.05%，核桃油5%，蔗糖6%，蔗糖酯0.2%，聚甘油脂肪酸酯0.05%，月桂酸0.05%。

1.3.2 核桃油對益生菌增殖效果的影響

采用相同的發酵條件，制備原味酸奶和核桃油酸奶，待后熟完成，立刻通過梯度稀釋和平板計數法對副干酪乳酸桿菌進行計數，研究核桃油對益生菌的增殖效果。

1.3.3 核桃油酸奶香氣成分測定

固相微萃取條件：吸取7 mL發酵乳轉入20 mL頂空進樣瓶內，同時加入0.5 g NaCl，加蓋密封，充分混勻，加熱至45 ℃，鹽析30 min[15]，用已老化的固相微萃取頭富集風味物質30 min，于260 ℃解吸附3 min[16]。

GC條件：選用DB-5色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為氦氣，流速1.0 mL/min，進樣口溫度200 ℃；程序升溫：40 ℃保留5 min，再以5 ℃/min升到150 ℃，然后20 ℃/min升到230 ℃，保留5 min。

MS條件：離子源溫度200 ℃；電子能量 70 eV；質量掃描范圍33~500 u[17]。

1.3.4 貯藏時間對酸奶品質的影響

在相同工藝條件下制備原味酸奶和核桃油酸奶，將其放在30 ℃的恒溫箱中貯藏，每天測定酸奶的pH、酸度以及黏度。

1.3.4.1 pH測定[18]

分別取50 mL原味酸奶、核桃油酸奶樣品，按5 000 r/min均質1 min，混合均勻后用pH計進行測量，每個樣品測定3次，確保準確性。

1.3.4.2 酸度測定

根據GB 5009.23—2016《食品安全國家標準 食品酸度的測定》中的pH計法測定，平行3次以減小誤差。

1.3.4.3 黏度測定

按照Fu等[19]描述的方法進行測定。采用流變儀，選取64號轉子，圓筒長度為50 mm，轉子半徑為12 mm，轉速為200 r/min，溫度為（27±1）℃，在轉矩為35%±1%時記錄下此時樣品的黏度，重復3次。

1.3.5 數據處理

試驗平行重復3次（n=3），利用IBM SPSS Statistics 25.0和Origin 2018進行數據處理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 乳化劑對核桃油水體系影響的研究

2.1.1 乳化劑選擇

三元相圖中封閉面積的大小可以表示乳化劑乳化效果的優劣，面積越大表示乳化效果越好，反之則差。如圖1所示，乳化效果優劣：蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯＜吐溫＜蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸。因此選取蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質量比=4∶1∶1作為復合乳化劑。

圖1 吐溫（a）、蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯（b）和蔗糖酯+聚甘油脂肪酸酯+月桂酸（c）乳化效果三元相圖

2.1.2 乳化劑添加比例對核桃油體系穩定性的影響

為了達到更好的乳化效果，根據核桃油的添加量確定乳化劑的添加比例。多種乳化劑復合具有增效作用，能更好地發揮乳化效果，保持溶液均勻無雜質。乳化劑的添加量影響乳化效果，添加量較少，溶液依舊呈現分層的狀態，添加量過大則會產生雜質。由表1可知，當油相-乳化劑為5∶0.3（W/W）時，即核桃油-蔗糖酯-聚甘油脂肪酸酯-月桂酸質量比=5∶0.2∶0.05∶0.05，乳化效果最好，即為最佳乳化工藝。

表1 乳化劑添加比例對核桃油體系穩定性的影響

2.2 核桃油對益生菌增殖效果的影響

采用最佳乳化工藝，選取未添加核桃油的酸奶作為空白對照組，以牛奶的質量計，添加5%核桃油的酸奶為試驗組，進行菌落計數，空白組菌落數為5×106CFU/g，試驗組的菌落數為1.6×107CFU/g，說明核桃油對副干酪乳酸桿菌的增殖有促進作用。副干酪乳酸桿菌除基本營養需求外，有些增殖因子（天然添加物）可提高其活菌數和活力[20]。脂肪酸也是副干酪乳酸桿菌的營養需求物質，其中不飽和脂肪酸可以刺激副干酪乳酸桿菌的生長[21]，而核桃油含有豐富的不飽和脂肪酸，尤其是多不飽和脂肪酸亞油酸。

2.3 核桃油酸奶香氣成分研究

核桃油酸奶中檢測出19種風味物質，其中與原味酸奶共有的風味物質有8種，由于核桃油具有淡淡的核桃香味，酸奶中仍然會保留核桃油的香氣。在酸奶發酵初期，糖酵解途徑生產酮類物質，為酸奶的特征性風味做出巨大貢獻[22]。例如酸奶中的2, 3-丁二酮、2, 3-戊二酮都是由α-乙酰乙酸和α-乙酰羥基丁酸通過化學脫羧反應生產的[23]，這兩種物質都是酸奶特征性風味物質[24]。由表2可知，核桃油酸奶中的醛類物質質量分數高于原味酸奶中的質量分數，這主要因為核桃油中含有較多的不飽和脂肪酸，而不飽和脂肪酸的氧化降解正是酸奶中醛類物質的重要來源，其閾值較低，對酸奶風味具有重大貢獻[25]。核桃油酸奶和原味酸奶中均檢測出己醛，但是通過比較發現，添加了核桃油的酸奶中的己醛質量分數更高；另外，核桃油酸奶中還檢測出壬醛、庚醛等物質，這些風味物質均來自于核桃油，賦予酸奶獨特的植物油香氣，例如壬醛具有淡淡的油脂清香味，庚醛具有脂肪、柑橘味。

由表2可以看出，與原味酸奶相比，核桃油酸奶中鑒定出的揮發性風味物質種類較多。核桃油酸奶的揮發性化合物主要為23.44%酮類、12.86%醛類、10.68%酚類、10.29%酸類、8.43%烴類化合物等，其中主要是2, 3-丁二酮（13.28%）、2, 6-二叔丁基對甲酚（10.68%）、己醛（10.08%）、2, 3-戊二酮（9.81%）、十六烷（5.75%）等。原味酸奶中的酮類、醛類、酸類質量分數較高，分別為19.99%，9.53%和7.56%，其中主要是2, 3-戊二酮（13.64%）、己醛（9.53%）、丁酸（5.54%）、2-庚酮（5.10%）等。

表2 酸奶的揮發性化合物組成及質量分數

2.4 貯藏時間對核桃油酸奶品質的影響

核桃油酸奶與原味酸奶置于30 ℃條件下，隨著貯存時間的延長，黏度、pH及酸度的變化如圖2~圖4所示。與原味酸奶相比，核桃油酸奶的黏度較高，這是因為影響酸奶黏度的一個重要指標是脂肪，向酸奶中添加一定量核桃油，脂肪球機械地分布在體系中，副干酪乳酸桿菌發酵產酸，酪蛋白粒子與部分脂肪球顆粒結合并分布在酪蛋白構成的三維網絡結構中，有益于酸奶凝膠結構趨于穩定，且在一定的溫度變化范圍內，核桃油酸奶的黏度始終高于原味酸奶[26]。如圖3所示，添加核桃油對酸奶的pH影響較為顯著，酸奶的pH隨著貯存時間的延長而降低，這是副干酪乳酸桿菌持續發酵產酸的結果[27]，且由于核桃油對副干酪乳酸桿菌的增殖有促進作用，因此核桃油酸奶的pH降低幅度高于原味酸奶。核桃油酸奶的酸度變化如圖4所示，酸奶的酸度隨貯存時間的延長而增加，在30 ℃貯藏的0~3 d內，核桃油酸奶酸度下降速率低于原味酸奶，這是因為核桃油中富含亞油酸，而亞油酸會抑制副干酪乳酸桿菌發酵產酸，從而導致核桃油酸奶可滴定酸度增長較慢[28]。存放3 d之后，核桃油酸奶酸度升高加快且高于原味酸奶，推測原因可能是核桃油中亞油酸因對副干酪乳酸桿菌增殖的促進作用而消耗，副干酪乳酸桿菌數量增多，產酸增加。

圖2 貯藏期間黏度的變化

圖3 貯藏期間pH的變化

圖4 貯藏期間酸度的變化

3 結論

根據三元相圖、單因素試驗與感官評定分析確定最佳乳化工藝：蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯和月桂酸按4∶1∶1混合作為復合乳化劑；油相-乳化劑=5∶0.3（W/W），此時形成的核桃油水體系最為穩定；以牛奶的質量計，添加5%核桃油，核桃油酸奶副干酪乳酸桿菌菌落數為1.6×107CFU/g，空白組菌落數為5×106CFU/g，說明核桃油對副干酪乳酸桿菌增殖有明顯促進作用；核桃油酸奶具有19種揮發性化合物，原味酸奶具有11種揮發性化合物，其中8種化合物是兩者共有的，核桃油賦予酸奶獨特的香氣，主要來源于壬醛、庚醛、正戊酸、6-羥基吡啶-2, 3-二羧酸、乳酸丙酯等物質；當酸奶在30 ℃下貯存時，隨著時間的延長，品質發生明顯的劣變，黏度、pH降低，酸度升高，核桃油酸奶與原味酸奶相比，劣變速度稍顯緩慢。