毛酸浆对酸羊奶感官品质的影响

王晶晶,韩 雪,田 野,白丽娟

(辽宁医学院食品学院,辽宁锦州 121001)

毛酸浆对酸羊奶感官品质的影响

王晶晶,韩 雪,田 野,白丽娟*

(辽宁医学院食品学院,辽宁锦州 121001)

以毛酸浆水提取物和羊奶为原料,采用Box-Benhnken响应面法对酸羊奶的最佳发酵工艺参数进行了优化,利用电子鼻分析了毛酸浆的添加对产品感官品质的影响。结果提示,毛酸浆对产品的感官品质影响显著,与羊奶可以产生协同增香的效果,与原味酸羊奶相比具有一定的抗氧化性。通过响应面优化所得的毛酸浆酸羊乳最佳发酵工艺参数为:毛酸浆提取物添加量7.5%,发酵剂添加量6.5%,43 ℃下发酵7 h。经此工艺制备的酸羊乳,提高了产品的营养价值,是一种颇具前途的功能性酸羊奶。

羊奶,毛酸浆,酸奶,响应面分析法

毛酸浆(PhysalispubescensL.)是茄科酸浆属一种传统的药食两用植物,我国主要产地为内蒙呼伦贝尔盟东北三省[1]。酸浆属植物具有抑菌、退热、利尿、抗炎及免疫调节等多种药理活性[2]。成熟毛酸浆果实呈黄色,外有宿萼包裹,剥去可直接食用,其味道酸甜可口,营养丰富,是一种有待开发且颇具前途的功能性食品原材料。与毛酸浆同属不同种的植物-灯笼果,在国际市场的发展近些年来呈现出方兴未艾的趋势,二者从形态、营养价值而言皆极为相似,但毛酸浆相关乳产品的研发还未见报道[2-3]。羊奶在发达国家和地区被视为“乳类中的珍品”,100 g羊奶的天然钙及维生素A、D的含量分别是牛奶的2、3、4倍,其固形物含量高,脂肪颗粒小,极易消化且致敏性低,特别适合过敏体质、肠胃不佳、糖尿病患者等特殊消费人群食用,是一种适合开发成高品质酸奶制品的原材料[4]。但由于其工艺、货架期及口感等技术问题,国内外市场上酸羊奶制品极其有限。本文以羊奶为发酵原材料,仅添加毛酸浆水提物,未添加任何的甜味剂和稳定剂等食品添加剂,考察了毛酸浆的添加量、发酵剂添加量、发酵时间对酸羊奶的酸度、色泽、质地、风味等因素的影响,确定毛酸浆酸羊乳的最佳发酵工艺参数,评价产品的感官品质。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

毛酸浆 锦州市水果批发市场;羊奶 锦州市石桥子市场;川秀酸奶发酵剂 北京川秀科技有限公司;DPPH自由基 Sigma-Aldrich,Germany;化学试剂 均为国产分析纯。

MIR-253型恒温培养箱 SANYO公司;APV1000型均质机 丹麦APV公司;FW3D型高速搅拌器 上海Fluoko公司;GZX-GF101-2鼓风干燥箱 上海精密仪器仪表有限公司;DFT-150万能粉碎机粉碎 上海新诺仪器设备有限公司;RE-53AA真空旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;SHA-B水浴恒温振荡器 江苏金坛市宏华仪器厂;PEN3型便携式电子鼻系统 德国Airsense公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸羊乳可滴定酸度的测定 将酸奶20 ℃下用磁力搅拌器搅拌10 min,取10 mL酸乳,20 mL蒸馏水稀释,加入0.5%的酚酞指示剂0.5 mL,以0.1 mol/L的NaOH溶液滴定,将所消耗的NaOH体积数乘以10,即中和100 mL酸乳所消耗的NaOH体积,每毫升为1°T[5]。

1.2.2 感官评价标准 10位经过培训的成员对产品按照表1进行感官评价和评分[6],取平均值作为最终评价结果。

表1 感官评分标准

1.2.3 DPPH自由基抑制实验 取优化后最佳工艺生产获得的酸奶10 g,加入2.5 mL无菌蒸馏水进行均质,HCl(0.1 mol/L)将其调到pH4.0,5 ℃下水浴10 min,4 ℃下5000 r/min离心10 min。然后用NaOH(0.1 mol/L)调到pH7.0,4 ℃下5000 r/min离心10 min,进一步沉淀蛋白和盐(二者与DPPH自由基能够形成絮凝物,从而降低结果的准确性)。取上清液4 ℃下冰箱保存,12 h内使用。60 mmol/L的DPPH自由基3 mL与250 μL酸奶萃取物混合,迅速震荡,室温下避光保存5 min,在517 nm处读取吸光度值。DPPH自由基抑制率计算公式为:DPPH清除率=(A0-A1)×100/A0,其中空白:蒸馏水;A1:样液和DPPH;A0:蒸馏水和DPPH[7]。

1.2.4 毛酸浆水提物的制备 将新鲜毛酸浆置50 ℃烘箱中24 h,万能粉碎机粉碎,避光密闭4 ℃冰箱中保存,待用。取10 g毛酸浆果粉于100 mL蒸馏水中80 ℃ 水浴振荡提取12 h,真空泵抽滤,滤液60 ℃下旋转蒸发浓缩至原体积的1/2,4 ℃冰箱中保存一星期内使用[8-9]。

1.2.5 酸乳发酵剂制备 巴氏杀菌全脂乳(4%脂肪)中接入混合菌种Lactobacillusspp.和S.thermophilus。43 ℃恒温培养箱中培养12 h,4 ℃保存作为母发酵剂7 d内使用。

1.2.6 发酵条件对酸羊乳感官品质的影响 选取毛酸浆提取物添加量(0%、2.5%、5%、7.5%),发酵剂添加量(4%、6%、8%、10%)和发酵时间(4、6、8、10 h)三个可能影响酸羊乳品质的因素进行单因素实验。每组实验中取100 mL巴氏全脂羊奶(4%)加入混合菌种,预热到41 ℃,取萃取物加入到该混合物中,添加2 g全脂乳粉进行乳固形物标准化。混匀后每次取20 mL分装到一次性纸杯中。普通发酵乳中萃取物以水代替。43 ℃下发酵一段时间,4 ℃冰箱中后熟 2 h制成新鲜酸乳,并在冰箱中持续保藏14 d。分别通过对保藏期间的酸羊奶进行感官评价并利用电子鼻进行风味监测,确定各因素适宜的参数范围。

1.2.7 电子鼻检测 分别量取冰箱存放的不同酸羊乳(每隔一天检测一次),样品10 mL置于30 mL样品瓶中,用封口膜封口,于30 ℃平衡5 min后直接将进样针头插入样品瓶采用顶空吸气法进行电子鼻分析实验。测定条件:传感器清洗时间120 s、传感器归零时间5 s、样品准备时间5 s、进样流量300 mL/min,检测时间60 s。完成1次检测后系统进行清零和标准化,然后再进行第2次顶空采样。统计分析10个不同选择性传感器的G/G0值;通过电子鼻Winmuster分析软件对采集到数据进行分析。按照上述方法,每组实验重复3次。采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)进行分析[10-11]。

1.2.8 响应面实验设计 根据单因素实验结果,当毛酸浆提取物加入量在5～7.5 mL,发酵剂添加量6%～8%(g/g),43 ℃下发酵6～8 h时,产品的酸度、色泽、风味、凝固性及组织状态优良。因此,响应面分析因素与水平设计见表2。

表2 响应面分析因素与水平

1.5 数据统计分析

图标和数据经GraphPad PRISM®5.00软件处理,数据表达M±SD。通过单因素方差分析评价实验结果是否显著,当p<0.05时具有统计学意义。

2 结果与讨论

2.1 发酵条件对酸羊乳感官品质的影响

2.1.1 毛酸浆提取物加入量对毛酸浆酸奶品质的影响 图1和图2分别显示了毛酸浆提取物加入量对毛酸浆酸奶品质和主成分(PCA)的影响。结果提示毛酸浆的加入对产品的酸度、风味及组织状态均产生明显的影响。与原味酸羊奶相比,添加了毛酸浆水提取物的酸羊奶呈淡黄色,毛酸浆可提高酸奶的酸度。随着毛酸浆水提物添加量的增加(0～7.5%),产品酸度先增高后降低趋势,其中添加2.5%时,酸味达到最大93°T,酸味较重,但随着毛酸浆加入量的增加,产品膻味降低,且产生特殊的香气。

图1 毛酸浆提取物加入量对毛酸浆酸奶品质的影响Fig.1 Effect of the additional amounts of Physalis pubescens extracts on yogurt quality

图2 毛酸浆提取物加入量对酸奶品质影响的主成分(PCA)分析Fig.2 PCA analysis for effect of the additional amounts of Physalis pubescens extracts on yogurt quality

利用电子鼻检测(图2),图中每个椭圆代表不同毛酸浆添加量酸奶数据采集点。几个样品在图中分部在不同位置,通过PCA分析得出,第一主成分区分贡献率为99.75%,第二主成分区分贡献率为0.22%,两个主成分贡献率的和为99.97%,大于90%,所以这个主成分已经基本代表了样品的主要信息特征。从主成分PC1和PC2两个主轴上看,四个样品都能明显区分开并且羊奶变化趋势非常明显,说明毛酸浆不同添加量对酸奶风味影响显著。由综合结果可知当添加7.5%时,无乳清析出,凝固性好。与原味酸羊奶比较,毛酸浆酸羊奶的酸度和感官评分差异显著(p<0.05)。

2.1.2 发酵剂加入量对毛酸浆酸奶品质的影响 图3显示的是发酵剂加入量对毛酸浆酸奶品质的影响。当发酵剂加入量低于4%时,样品酸度较小,膻味较重(图3)。当菌种加入量超过8%时,同等时间下,酸度较大,口感不佳。因此,当菌种加入量在6%～8%时,样品感官评价最佳。通过电子鼻测定结果的PCA分析得出,第一主成分区分贡献率为99.77%,第二主成分区分贡献率为0.15%,两个主成分贡献率的和为99.92%,大于90%,四个样品都能明显区分开并且变化趋势非常明显,说明发酵剂不同添加量对酸奶风味影响显著(p<0.05)。

图3 发酵剂加入量对毛酸浆酸奶品质的影响Fig.3 Effect of the additional amounts of starter on the quality of Physalis pubescens-yogurt

图4 发酵剂加入量对毛酸浆酸奶品质影响的主成分分析Fig.4 PCA analysis for effect of the additional amounts of starter on the quality of Physalis pubescens-yogurt

2.1.3 发酵时间对毛酸浆酸奶品质的影响 当发酵时间为6～8 h时,样品感官评价最佳(图5)。低于此发酵时间,样品酸味明显不足(52°T),膻味较重,且凝固性差。而高于此发酵时间,样品酸味过大(95°T),口感不佳。由图6可以看出两个主成分贡献率的和为99.96%,风味区分显著(p<0.05)。

图5 发酵时间对毛酸浆酸奶品质的影响Fig.5 Effect of fermented time on the quality of Physalis pubescens-yogurt

图6 发酵时间对毛酸浆酸奶品质影响的主成分分析Fig.6 PCA analysis for effect of fermented time on the quality of Physalis pubescens-yogurt

2.2 响应面优化结果分析

对表3结果进行方差分析,结果见表4。由表4可知,所建立的数学模型显著,失拟项不显著,说明该数学模型可很好的拟合实验的真实情况,可以用来预测毛酸浆酸羊奶的感官评分。毛酸浆水提物(X1)和菌种加入量(X2)的p值均<0.05,因此这两个因素对毛酸浆酸羊奶感官评分影响显著,但各因素交互作用对结果影响均不显著性。为了简化方程求解,在原有的拟合方程基础上,去掉不显著项X1X2、X1X3、X2X3和X12,经过两次手动优化后新拟合方程为:感官评分=+9.16+0.63A+0.36B+0.16C-0.25BC-0.37B2-0.82×C2

表3 响应面实验结果

经Design-Expert.8.05软件分析所预测的最佳实验条件为:毛酸浆提取物添加量7.5145%,菌种添加量6.5254%,发酵时间7.0121 h,感官评分为98.8431分。为了操作便利性,在验证实验中对发酵工艺参数做调整:添加毛酸浆提取物7.5%,加入菌种6.5%,发酵7.0 h后。该条件下,产品感官评分为98,与预测值基本吻合。因此该方程可用于毛酸浆酸羊奶的感官预测。经此发酵条件获得的毛酸浆酸羊奶淡黄色,表面细腻光滑,黏度适宜,口感香甜,具有毛酸浆特有的香味。

2.3 毛酸浆酸羊奶的抗氧化性研究

图7显示,添加了毛酸浆的酸奶与原味酸羊奶在DPPH清除率方面相比较,差异显著(p<0.05),说明毛酸浆酸羊奶对DPPH抑制率要明显高于原味酸羊奶能与毛酸浆中富含黄酮、多糖等抗氧化物质相关。冰箱中4 ℃下冷藏2周后,两种酸羊奶对DPPH的抑制率都有一定的影响,均呈现先升高后降低的趋势。酸奶对DPPH自由基的抑制作用可能由于发酵和后期酸化乳蛋白产生蛋白水解物和有机酸[8]有关。毛酸浆水提物的添加提高了酸羊奶的抗氧化活性,延长酸羊奶中脂氧化进程,从而抑制酸奶中不良风味物质及化学物质的产生。

表4 响应面二次多项式方程模型方差分析

注:*p<0.05,差异显著;**p<0.01,差异极显著。

图7 毛酸浆酸奶对DPPH自由基清除率的影响Fig.7 Effect of Physalis pubescens-yogurt fermented with goat milk on the DHHP free radicals scavenging activity

3 结论

通过感官评定和电子鼻检测毛酸浆水提物的添加对羊奶酸奶产品的感官品质有显著的影响,与原味酸羊奶相比不但提高产品感官评分而且具有一定的抗氧化性。通过响应面优化所得的毛酸浆酸羊乳最佳发酵工艺参数为:毛酸浆提取物添加量7.5%,发酵剂添加量6.5%,43 ℃下发酵7 h。毛酸浆酸羊奶提高了膳食中抗氧化物的摄入,为特殊人群的食用酸奶和延长货架期提供了一个新的发展方向。

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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,在读博士,讲师，主要研究方向:食品营养与安全,E-mail:jjlive2007@126.com。

*通讯作者:白丽娟(1979-),女,在读博士,副教授，研究方向:食品微生物利用,E-mail:bailijuan7887@sina.com。

辽宁医学院青年基金项目(Y2012Z024);辽宁省大学生创新创业训练项目(201410160013)；辽宁医学院院内项目;科技部星火计划项目(2013GA650011);辽宁省科技厅农业攻关项目(2011214001);辽宁省自然基金项目(2013022065);校企联合项目(编号:LYHX2013018)。

TS251

B

1002-0306(2015)21-0214-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.21.036