银耳多糖对低脂酸奶发酵、质构及感官品质的影响

卢玉容,郭秀兰,*,唐仁勇,何 钢,苟小军

(1.成都大学药学与生物工程学院,四川成都 610106; 2.成都大学药食同源植物资源开发重点实验室,四川成都 610106)

酸奶因其独特的口感、丰富的营养价值和保健作用备受大众青睐[1],其中低脂酸奶的脂肪含量较低,可有效避免高脂肪引起的高血糖、高血脂、高血压、肥胖等疾病[2],因此低脂酸奶成为目前备受关注的乳制品之一。然而,低脂酸奶由于缺乏脂肪,易出现乳清析出、质构变差、口感不佳等质量问题[3]。近年来,有研究表明,在低脂酸奶中加入多糖不仅有利于改善酸奶的质构、丰富酸奶的口感、降低乳清析出率,而且还可以增加益生菌数量,促进微生物产酸,缩短发酵时间[1,4]。

银耳是一种具有滋补作用的食用真菌。在我国,银耳子实体由于其特殊的营养价值和保健功能而被广泛用作食物和药材。据分析,银耳多糖在干银耳中的含量高达65%～71.2%,是银耳的主要活性成分,因其具有广泛的生理作用而成为研究热点[5]。据报道,银耳多糖具有降血糖血脂、增强免疫、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、抗凝血、抗血栓、调节菌群、增强记忆力等作用[6-8]。目前,银耳多糖的研究主要集中于生物活性和提取工艺的研究[9],也有少量报道将其应用在食品中。Zhang等[10]研究发现,银耳多糖可以增加蛋白的凝胶强度,提高产品的持水力和硬度;吴子健等[11]发现,低浓度的银耳多糖可显著促进发酵过程中微生物的生长。但银耳多糖在低脂酸奶中的应用还未见报道。

由此,本实验以低脂酸奶为研究对象,考察不同浓度的银耳多糖对低脂酸奶品质、发酵时间及微生物数量的影响,为开发一种品质优良且具有保健作用的酸奶提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

银耳 市售干银耳(多糖含量以65%计);脱脂奶粉 市售安佳脱脂乳粉(含1%脂肪);蔗糖 市售;酸奶发酵剂 北京川秀科技有限公司。

TA.XT2质构仪 英国Stable Micro System;UV755B紫外分光光度计 上海佑科仪器仪表公司;LRH系列生化培养箱 上海恒科学仪器有限公司;JA2003N分析天平 上海佑科仪器仪表公司;F1650高速离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司;PHS-2F雷磁pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 银耳多糖的提取工艺 银耳多糖的提取工艺参照颜军等[12]的方法,将干银耳子实体用固体粉碎机进行粉碎,过100目筛,取银耳粉5 g,加入150 mL 80%的乙醇,震荡浸泡4 h,过滤得滤渣,再用80%的乙醇洗涤两次,放置至乙醇挥发完全。向滤渣中加入蒸馏水500 mL后,于95 ℃条件下水浴浸提4.5 h,然后于室温条件下3000 r/min离心10 min,将上清液过滤,得滤液。向滤液中加入无水乙醇配制成85%的乙醇,使多糖析出,静置12 h,于室温3000 r/min离心10 min得沉淀,弃上清液后于55 ℃水浴锅中水浴,挥发至无乙醇味即得银耳粗多糖。将银耳粗多糖加至500 mL的沸水中进行溶解,得银耳粗多糖溶液。最后测定其多糖含量。

1.2.2 银耳多糖酸奶的制作工艺

1.2.2.1 工艺流程

1.2.2.2 工艺要点 银耳多糖还原乳的制备:用少量水溶解奶粉,不同组别分别添加0、3%、6%、9%、12%、15%的多糖溶液,最终加水达到奶粉与水的质量体积比为12.5∶100,再加入4%的蔗糖,充分溶解,混匀。

预热、均质:将料液于恒温水浴锅中加热至60～70 ℃,边加热边搅拌,然后用均质机在10 MPa压力下均质1～2 min。

杀菌、冷却:将混合好的料液在85 ℃下保温15 min杀菌,流水冷却至44 ℃,待用。

接种:在超净工作台中,向混合乳液中接种0.1%的发酵剂,充分混合均匀。

灌装封口、发酵及冷藏成熟:将混合均匀的乳液灌装于灭菌的玻璃瓶中并封口,于42 ℃恒温培养箱中发酵,凝固取出,并记录发酵时间,转入4 ℃冰箱冷藏24 h得成品。

1.2.3 多糖含量的测定 测定方案参照陶瑞霄等[13]的方法,用硫酸苯酚法测定其总糖含量,3,5-二硝基水杨酸法测定其还原糖含量,多糖含量(mg/mL)=0.9×(总糖含量-还原糖含量)。由此可计算出多糖的得率,多糖的得率(%)=多糖的含量×多糖的体积×100/银耳的总多糖含量。

1.2.4 微生物的测定 取3 g酸奶样品,用无菌生理盐水稀释至10-6、10-7,每个组别、每个梯度取100 μL菌液进行胶注培养,参照Kusuma等[14]的方法测定,其中保加利亚乳杆菌使用MRS培养基于37 ℃培养箱中厌氧培养72 h,嗜热链球菌使用M17培养基于42 ℃培养箱中厌氧培养72 h,分别进行微生物计数。

1.2.5 发酵终点的判定 酸奶的凝固与体系的pH密切相关。乳酸菌在发酵过程中产生乳酸等有机酸,从而降低体系的pH,当pH降至酪蛋白的等电点(pH=4.6)时该蛋白发生变性凝固,此时终止发酵并记录发酵时间。

1.2.6 pH及滴定酸度测定 酸度的测定参照GB 5413.34-2010乳和乳制品滴定酸度的测定[15],pH用pH计进行测定。

1.2.7 持水力的测定 参照刘亚琼等[16]的方法测定,将转速降低为2000 r/min。

1.2.8 酸奶感官评价 挑选10位食品专业的同学,并对他们进行酸奶有关的培训。将事先编好没有规律号码的相同纸杯分装进30 g成品酸奶,按事先排好的顺序,用托盘分别呈送给10位同学,10位同学从外观、组织状态、风味和口感、香味方面四个方面进行评定打分,满分100分。评分方法参照表1。

表1 酸奶感官评定评分标准Table 1 Yogurt sensory evaluation criteria

1.2.9 质构的测定 参考以上指标,选择具有代表性的处理进行质构的测定,参照Guo等[17]的方法,用TA.XT2质构分析仪测定酸奶凝胶的质构,采用P 0.5探头,设定测试距离为20.00 mm,测定前探头速度、测定时探头速度及测定后探头速度分别为1.00、2.00、10.00 mm/s,感应力为10 g。测定酸奶的硬度、粘度和脆度。

1.3 数据处理

实验数据表示为平均值±标准偏差(SD),方差分析采用SPSS 17.0单因素方差分析和Duncan’s多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 银耳粗多糖溶液的测定

银耳粗多糖溶液中的多糖含量的测定结果为(12.34±0.04) mg/mL,同时计算出其多糖得率为18.98%。此结果与周帅飞等[18]热水浸提银耳多糖的结果相似。按照实验设计和测定结果,可计算出0、3%、6%、9%、12%、15%组酸奶中银耳多糖的浓度分别为0、0.37、0.74、1.11、1.48、1.85 mg/mL。

2.2 银耳多糖对酸奶微生物的影响

银耳多糖对酸奶中嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌数量的影响见图1,酸奶中嗜热链球菌数和保加利亚乳杆菌数均随着多糖浓度的增加而增加。当银耳多糖的添加量为0.37 mg/mL,酸奶中嗜热链球菌数和保加利亚乳杆菌数均高于空白但不显著,当银耳多糖的添加浓度为0.74 mg/mL时,与空白相比，银耳多糖显著增加了保加利亚乳杆菌及嗜热链球菌的数量(p<0.05)。这些结果表明银耳多糖的添加有利于微生物的生长和发酵,其原因是多糖可作为微生物的碳源[19],促进酸奶中微生物的生长,从而提高微生物的数量。此实验结果与Rpds等[19]的报道均证明:多糖可促进酸奶中嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的生长发酵,并有利于提高酸奶中的益生菌数量。

图1 不同浓度银耳多糖对酸奶中微生物的影响Fig.1 Effects of different concentrations of tremella polysaccharide on microorganism of yogurt注:图中不同小写字母表示同一指标各处理间 数据差异显著(p<0.05),图2～图4同。

2.3 银耳多糖对酸奶发酵时间、pH及滴定酸度的影响

银耳多糖对酸奶发酵时间、pH及滴定酸度的影响分别见图2和图3,酸奶均为发酵至凝固即取出,终止发酵,所以各处理pH及滴定酸度差异不明显。但发酵时间随着多糖浓度的增加而缩短,当银耳多糖的添加量为0.37 mg/mL时,显著降低了发酵时间(p<0.05),缩短了约0.6 h,多糖浓度为0.74 mg/mL时缩短了约0.7 h(p<0.05),1.11～1.85 mg/mL时缩短了约1 h(p<0.05)。这可能是由于多糖的添加增加了酸奶中微生物的数量,促进了乳酸菌发酵,加速了有机酸的积累,在更短的时间内让pH达到酪蛋白的等电点,因此缩短了酸奶的发酵时间。此结果与Rpds等[19]和李雨露等[20]的研究结果一致,多糖的添加能有效促进乳酸菌发酵,缩短发酵时间。

图2 不同浓度银耳多糖对酸奶发酵时间的影响Fig.2 Effect of different concentrations of tremella polysaccharide on fermentation time of yogurt

图3 不同浓度银耳多糖对酸奶pH及滴定酸度的影响Fig.3 Effects of different concentrations of tremella polysaccharide on pH and titrated acidity of yogurt

2.4 银耳多糖对酸奶持水力的影响

不同浓度银耳多糖对酸奶持水力的影响结果见图4,当银耳多糖的浓度为0.37 mg/mL时,酸奶的持水力相较于空白显著提高(p<0.05),而当浓度继续增加,酸奶的持水力降低至与空白组差异不显著。有研究表明,多糖结构中含有大量的羟基,易与显负电的酪蛋白结合,增强了酸奶的凝固性[21];另外,多糖自身以及多糖与蛋白质之间易形成氢键,强化了蛋白质的三维网状结构,可容纳更多的水分子,能有效防止乳清析出。而较高浓度的银耳多糖之间易形成铰链结构,导致水分流出,持水力下降[10];同时,多糖的添加加快了发酵前期的乳酸菌产酸,导致蛋白质亚胶体分子团改变,亲合连接作用减弱,蛋白质网络松散,乳清析出较多[22]。本实验结果与Fu等[23]研究结果一致,适量多糖有利于提高产品的持水力,减少乳清析出;而高浓度的银耳多糖会导致蛋白质结构中的水分流失,持水力下降。

图4 不同浓度银耳多糖对酸奶持水力的影响Fig.4 Effect of different concentrations of tremella polysaccharide on the water holding capacity of yogurt

2.5 银耳多糖对酸奶感官品质的影响

不同浓度银耳多糖对酸奶感官评分的影响结果见表2。低脂空白酸奶表面易析出大量乳清,且风味缺失,口感寡淡,适量添加银耳多糖(0.37～1.48 mg/mL)有利于改善低脂酸奶的感官品质,尤其是外观、风味和口感。银耳多糖添加少量时(0.37和0.74 mg/mL)外观、口感和总体评分最高,酸奶表面乳清析出最少,甜度略有增加,且粘性增加,在一定程度上弥补了因缺乏脂肪而造成的口感不佳;当多糖浓度为1.11 mg/mL时,酸奶表面乳清略微增加,外观和总体评分下降,但仍显著高于空白(p<0.05);当多糖浓度达到1.48～1.85 mg/mL时,酸奶表面乳清继续增加,外观和口感评分与空白组持平。这与陶伟双[24]研究结果类似,在酸奶发酵过程中添加适量的银耳汁,能有效增加酸奶的风味,改善酸奶的外观和质地。

表2 不同浓度银耳多糖对酸奶感官品质的影响(分)Table 2 Effects of different concentrations of tremella polysaccharide on yogurt sensory quality(scores)

2.6 银耳多糖对酸奶质构的影响

质构是评价酸奶质量的一个重要指标。当多糖添加量≥1.48 mg/mL时,酸奶的持水力下降,发酵时间没有进一步缩短,且外观评分不佳(表2),因此本实验只测定了多糖含量为0～1.11 mg/mL酸奶样品的质构特性,结果见表3。当多糖浓度为0.37 mg/mL,酸奶的硬度和脆度与空白组相比均得到了显著提升(p<0.05),而当多糖浓度达到或超过0.74 mg/mL后,酸奶的硬度和脆度均会降低,与空白组差异不显著。出现这一现象的原因可能是低浓度的多糖在酸奶的发酵过程中与乳液中的酪蛋白产生分子间作用力,促进了酪蛋白的相互聚集[25],且多糖在发酵过程中可与蛋白质颗粒络合形成蛋白质网络结构[26],从而提高了酸奶的硬度和脆度;此外,张岩等[27]的报道中提到,一定浓度的多糖能促进乳酸菌在发酵过程中产生胞外多糖,可增强酸奶的蛋白凝胶结构,优化和改善低脂酸奶的组织状态,提升酸奶的食用品质。然而当多糖的浓度提高后,过量的银耳多糖会抑制酪蛋白凝胶网状结构的形成,使得酸奶的三维结构松散,亲合连接作用减弱,从而脆度和硬度降低,酸奶的质量降低[26]。

表3 不同浓度的银耳多糖对质构特性的影响Table 3 Effects of different concentrations of tremella polysaccharide on texture properties of yogurt

3 结论

银耳多糖具有多种保健作用,本实验将银耳多糖添加到低脂酸奶中,发现随着银耳多糖浓度的增加,酸奶中保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌数量逐渐增加,发酵时间显著降低(p<0.05);添加低浓度的银耳多糖(0.37～0.74) mg/mL,酸奶的感官评分最佳;在银耳多糖浓度为0.37 mg/mL时,酸奶的持水力、硬度及脆度均显著高于其他组(p<0.05)。综合实验结果,银耳多糖可作为一种优良的保湿剂和益生元,适量银耳多糖(0.37 mg/mL)的添加可增加发酵微生物的数量,缩短发酵时间,改善低脂酸奶的持水力和质构,提升低脂酸奶的感官品质。本研究为银耳多糖在酸奶中的应用提供了理论基础,并拓宽了在食品中的应用范围。随着对银耳多糖的结构及作用的进一步认识,其应用范围将进一步扩大。