果蔬-開菲爾藜麥發酵混合凍干食品的研制及抗氧化特性分析

陳樹俊，王婉榕

（山西大學生命科學學院，山西 太原 030006）

藜麥營養遠高于傳統糧食作物，含8%～22%蛋白質，是糙米的1.94 倍[1]；所含的賴氨酸是小麥的2 倍，且組氨酸含量與玉米相近；除此之外，其還原糖含量為2%～8%[2]。沙棘[3]、黃桃[4]和胡蘿卜[5]均含有大量維生素及抗氧化物質。近年來，國內外研究人員對谷物乳飲料及其與果蔬的混合飲料均進行了研究，如：Hasani 等[6]將大麥麩加入到牛乳中制成功能性低脂酸奶；Wang 等[7]和Aini 等[8]研究了玉米酸奶的理化和貯藏性質；周琦等[9]將蕎麥、木耳和草莓汁混合制成乳飲料；張蘊哲等[10]將燕麥漿與菠蘿汁混合制成無糖酸奶；衛曉英等[11]將薏米、紅豆酶解后加入到酸乳中制成乳飲料。

目前，市場上對谷物與果蔬混合飲料的研究大多局限于燕麥、薏米等谷物，藜麥與果蔬混合乳飲料的研究少之又少，且開菲爾藜麥發酵乳與沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿的混合凍干食品研究尚屬空白。本研究將藜麥種子經過前期處理后制成開菲爾藜麥發酵乳，加入沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿調節口味，經真空冷凍干燥后得到產品，既保留了藜麥的營養成分，同時又具有酸甜的口感，符合當前市場需求，有著很好的發展前景。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

藜麥，購于山西省沂州市靜樂縣；沙棘原漿，山西廈普賽爾食品飲料股份有限公司；黃桃濃漿、胡蘿卜濃漿，福建臻富果汁食品有限公司；開菲爾乳桿菌（ZKCC-378），北京中科質檢生物技術有限公司；α-淀粉酶（3 700 U/g）、β-淀粉酶（102 000 U/g）、胃蛋白酶（3 000 U/mg）、胰蛋白酶（250 U/mg），北京索萊寶生物科技有限公司

1.1.2 儀器與設備

JYL-C010 料理機，九陽股份有限公司；YXQ-LS-75Ⅱ全自動高壓滅菌鍋，上海博訊實業有限公司醫療設備廠；HPS-250 生化培養箱，哈爾濱市東明醫療儀器廠；SCIENTZ-10N 冷凍干燥機，寧波新芝生物科技股份有限公司；WZ-108 手持式折射儀，杭州托普儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

①藜麥種子→萌發→磨漿→糊化→液化→糖化→殺菌→發酵→開菲爾藜麥發酵乳

1.2.2 開菲爾藜麥發酵乳的制備工藝

1.2.2.1 萌發、磨漿和糊化工藝

挑選大小一致、無病害、無雜質的藜麥，在22 ℃恒溫培養箱中進行萌發，期間每6 h 澆水一次，連續萌發34 h 后取樣；萌發結束后在-20 ℃條件下冷凍保存一定時間，45 ℃烘干11 h，粉碎過篩即可得到藜麥芽粉[12]。將藜麥芽粉與蒸餾水按料液比1∶5（g/mL）混合磨漿2.5 min，80 ℃水浴30 min 后即可得到藜麥芽濃漿[13]。

1.2.2.2 液化和糖化工藝

向藜麥芽濃漿中加入α-淀粉酶18 U/g，75 ℃水浴55 min，高溫滅酶、冷卻后加入β-淀粉酶240 U/g，55 ℃水浴90 min，高溫滅酶、冷卻后即可得到用于發酵的藜麥漿[14]。

1.2.2.3 發酵工藝

將藜麥漿在90 ℃條件下滅菌20 min 后備用。向其接入5.2%開菲爾乳桿菌，37.4 ℃恒溫培養12.4 h后即可得到開菲爾藜麥發酵乳[15]。

1.2.3 果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的復配及凍干工藝

以開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿為原料制成果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳，在-43 ℃條件下冷凍2 h 后脫模，設置加熱板溫度為45 ℃、干燥倉內真空度10 Pa，凍干曲線參見圖1。

圖1 凍干曲線Fig.1 Freeze-dried curve

1.2.4 體外胃腸的消化模擬

胃消化模擬試驗[16-17]：將果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳進行適度稀釋，加入1 mol/L HCl 使pH 至2.0，加入200 U 胃蛋白酶模擬胃消化過程，每1 h取1次樣,共4 次，離心后測定消化及抗氧化指標。

腸消化模擬試驗：取胃消化4 h 的樣品，緩慢加入1 mol/L NaHCO3調pH 至7.8，加入200 U 胰蛋白酶進行腸消化過程，每1 h 取1次樣，共5 次，離心后測定消化及抗氧化指標。

1.2.5 試驗方案設計

1.2.5.1 單因素試驗設計

在預試驗的基礎上，選取藜麥發酵乳50 g、沙棘原漿10 g、黃桃濃漿20 g、胡蘿卜濃漿20 g 為固定條件，變量條件如下：藜麥發酵乳添加量30、40、50、60、70 g；沙棘原漿添加量4、7、10、13、16 g；黃桃濃漿添加量10、15、20、25、30 g；胡蘿卜濃漿添加量10、15、20、25、30 g。

1.2.5.2 正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，以綜合得分為評價指標，按照L9(34)設計正交試驗，如表1 所示，從而確定凍干食品的最佳原料配方。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test 單位：g

1.2.6 測定項目與方法

1.2.6.1 感官評價

請10 位從事食品行業且具有感官品質鑒定經驗的專業人員對不同原料配比的乳品進行感官評分，評分項目包括：色澤（25 分）、香氣（35 分），滋味（40 分），總分為100 分，依據10 位專業人士的各項打分進行統計，結果取平均值。感官品質評分標準見表2。

表2 感官品質評分標準Table 2 Sensory qualities rating criteria

1.2.6.2 可溶性固形物含量

使用手持式折射儀測定果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的可溶性固形物含量（%）。

1.2.6.3 綜合得分計算

運用加權評分法，綜合得分較高的果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳品質最好，計算評分公式如下：綜合得分=感官評分×0.7＋可溶性固形物含量×0.3。

1.2.6.4 黃酮和多酚含量

黃酮含量：參考文獻[18]采用NaNO2-Al(NO3)3分光光度法測定；多酚含量：參考文獻[19]采用福林酚法測定。

1.2.6.5 抗氧化特性

參考文獻[20]，在517 nm 處和320 nm 處分別進行DPPH 自由基及超氧陰離子自由基清除率的測定；參考文獻[21]，在510 nm 處和700 nm 處分別進行羥基自由基清除率和鐵還原力的測定。

1.2.7 數據處理

試驗圖表均采用Origin 8.0 繪制、SPSS 17.0 進行顯著性統計分析，每組試驗重復3 次，數據均為平均值。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

由圖2 可知，開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿添加量分別在30～50 g、4～10 g、10～25 g 和10～15 g 時與感官評分呈正相關，當藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿添加量分別大于50 g、10 g、25 g 和15 g 時，感官評分隨之下降，原因可能是過多的藜麥發酵乳所產生的“澀味”過重，使得口感評分不高；當沙棘原漿添加量過高時，沙棘本身的酸度過高，使得其他原料氣味不協調，故感官評分不高；而黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿本身具有“酸甜適中”的口味，故感官評分相對變化程度較小。

由圖2A、B 可知，藜麥發酵乳添加量和沙棘原漿添加量均與可溶性固形物含量呈負相關；由圖2C、D可知，黃桃濃漿添加量和胡蘿卜濃漿添加量均與可溶性固形物含量呈正相關，原因可能是藜麥發酵乳和沙棘原漿本身的可溶性固形物含量較少，故隨著兩者添加量的增加，果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的可溶性固形物含量降低，而黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿兩者的可溶性固形物含量與前兩者相反，故呈現正相關。

圖2 不同原料比例對混合乳感官評分和可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effects of different raw material ratios on sensory scores and solid contents of mixed milk

2.2 正交試驗結果

由表3 可知，開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿添加量對可溶性固形物含量的影響大小排序為：D＞A＞B＞C，根據k 值可知，以可溶性固形物含量為評價指標，A1B1C2D3為果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的最佳配方；開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿添加量對感官評分的影響大小排序為：A＞B＞C＞D，根據k 值可知，以感官評分為指標，A2B3C3D1為果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的最佳配方。由表4、5 可知，胡蘿卜濃漿對可溶性固形物含量的影響顯著（P＜0.05）；開菲爾藜麥發酵乳對感官評分的影響顯著（P＜0.05）。

表3 正交試驗結果Table 3 Results of orthogonal test

表4 可溶性固形物含量的方差分析Table 4 Variance analysis of solid contents

將A1B1C2D3和A2B3C3D1進行驗證試驗可得：A1B1C2D3可溶性固形物含量為21.8%，感官評分為72.6 分，綜合得分為57.4 分；A2B3C3D1可溶性固形物含量為19.9%，感官評分為81.4 分，綜合得分為63.0分，故果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的最優配方為A2B3C3D1：開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿的質量比為50∶13∶30∶10。

2.3 體外消化模擬試驗結果分析

2.3.1 黃酮和多酚含量

消化過程中果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的黃酮和多酚含量變化如圖3 所示，果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳消化后的黃酮含量為0.853 mg/mL，較消化前提高了0.515 mg/mL，存在顯著性差異（P＜0.05）；消化后的多酚含量為10.361 mg/mL，較消化前提高了8.438 mg/mL，存在顯著性差異（P＜0.05）。消化過程促進混合乳黃酮和多酚的釋放使得其含量有所增加，原因可能是藜麥在開菲爾發酵過程中，乳酸菌產生的代謝產物使得酚類物質由結合狀態轉變為游離狀態，且有機酸的生成有效阻止了酚類物質的進一步分解[22-23]；在消化過程中，酶通過水解蛋白質使得與其結合的黃酮類物質進一步增多[24]。

圖3 體外消化過程中黃酮和多酚含量的動態分析Fig.3 Dynamic analysis of flavonoids and polyphenols contents during in vitro digestion

表5 感官評分的方差分析Table 5 Variance analysis of sensory scores

2.3.2 抗氧化特性

由圖4 可知，果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的DPPH、羥基和超氧陰離子自由基清除率及鐵還原力隨消化時間的延長呈增長趨勢。經過消化后，其DPPH 自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基清除率及鐵還原力分別為85.6%、61.1%、65.1%和0.711，均與消化前存在顯著性差異（P＜0.05），原因可能是酚類和黃酮類物質是影響抗氧化特性的重要活性物質，黃酮和多酚含量的增加使其抗氧化特性有所提高。

圖4 體外消化過程中抗氧化能力的動態分析Fig.4 Dynamic analysis of antioxidant capacities during in vitro digestion

3 結論

在單因素試驗的基礎上，通過正交試驗確定果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的最佳工藝配方為：開菲爾藜麥發酵乳、沙棘原漿、黃桃濃漿和胡蘿卜濃漿的質量比為50∶13∶30∶10。在此工藝條件下，可溶性固形物含量為19.9%，感官評分為81.4 分，綜合得分為63.0 分。經過凍干、體外消化胃腸模擬后，發現果蔬-開菲爾藜麥發酵混合乳的黃酮和多酚含量、DPPH 自由基、羥基自由基和超氧陰離子自由基清除率及鐵還原力均有所增加，且果蔬-開菲爾藜麥發酵乳營養價值極高，為谷物和果蔬混合汁的進一步研究奠定了基礎。