谷物酸奶的研制及其抗氧化特性研究

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　　摘要：本文以糙米、黑米、玉米为主要原料，研制新型谷物酸奶。通过不同谷物添加量对谷物酸奶理化特性及抗氧化特性研究，确定谷物酸奶最佳谷物添加量为糙米0.59.黑米0.59.玉米0.59，该条件下制得的谷物酸奶持水力、蛋白质和胞外多糖含量适宜，乳酸菌菌落总数最多。通过研究谷物酸奶的抗氧化指标，结果表明：谷物酸奶对DPPH和羟自由基的清除率增加，且羟自由基的清除率与谷物添加量呈正相关。
　　关键字：糙米;抗氧化;酸奶;胞外多糖
　　酸奶是由乳酸菌发酵而制得的，不仅保留了牛奶的优势，而且可以消除牛奶所引发的乳糖不耐症，进而更易被机体吸收利用[1-3]。已有研究表明，乳酸菌及其发酵制品具有良好的益生功效，主要表现在平衡肠道微生态、调节血脂紊乱、清除机体多余的自由基、改善炎症紊乱、维持血糖内稳态、降低肥胖发病率、缓解便秘等方面[4-7]。目前，为了改善酸奶制品的单一性，增加酸奶的营养价值，市面上已经推出许多新型的酸奶制品。然而，将全谷物添加到酸奶生产中，制备出新型谷物酸奶产品的研制相对较少。
　　全谷物是日常饮食所必需的食物来源，除了包含人体所需营养外，还提供了丰富的能量、蛋白质、膳食纤维、维生素、酚类化合物和矿物质等营养素[8]。流行病学研究显示，全谷物可降低冠心病和2型糖尿病等慢性疾病的患病风险，还能降低患癌症的风险，而全谷物中对健康做出最大贡献的正是谷物精加工过程中被除去的麸皮、胚芽和部分胚乳[9-10]。目前人们越来越意识到精加工谷物的弊端，更多地去接纳全谷物产品。
　　本文以乳酸菌作为介质，将全谷物和牛乳的营养相结合，实现动植物蛋白营养互补的目的，以充分发挥二者的益生功效。基于此，本文将三种不同谷物添加到酸奶中进行发酵，分析谷物添加量对酸奶理化特性及抗氧化能力的影响。
　　一、材料与方法
　　1.原料。糙米，黑龙江省绥化市;黑米、玉米：辽宁省朝阳市;伊利高蛋白脱脂高钙奶粉和白砂糖：市售;川秀乳酸菌和双歧杆菌酸奶发酵粉：丹麦进口菌种。
　　2.主要仪器设备。超净工作台：上海三发科学仪器有限公司;电热恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司;高压灭菌锅：日本TOMY公司;电热鼓风干燥机：上海苏进仪器设备厂;紫外可见分光光度计：上海天美科学仪器有限公司;无菌均质机：无锡沃信仪器制造公司;酶标仪：美容分子仪器（上海）有限公司;流变仪：奥地利安东帕中国;凯氏定氮仪：瑞士步琦公司;pH计：梅特勒一托利多仪器（上海）有限公司。
　　3.实验方法。 （1）实验分组。谷物添加配比如表l所示。
　　碎机将干燥后的黑米、糙米和玉米粉碎，过80目筛，保存备用。②培养基制备：按照表1中添加谷物粉，然后再加入149脱脂乳粉、69葡萄糖，加入80mL纯净水，混匀后装于无菌袋中，均质3min，然后在108℃条件下灭菌15min。③灭菌结束后，迅速冷却至室温，以防培养基变色。然后在无菌条件下以1%的接种量接种乳酸菌，在42℃条件下恒温培养6h。
　　（3）理化指标的测定。①持水力：离心法。采用离心的方法将酸乳中的水和其他物质分开，每克酸奶吸收和保持水的最大值即为酸奶的持水力。测定方法：取209样品于离心管中，3500r/min离心30min，去上清液，准确称取沉淀物质质量。持水力计算公式：持水力（%） =ml/m2*100%。式中：ml：离心后沉淀质量，g;m2：样品质量，g。
　　②pH。将样品从4℃冰箱中取出，室温放置Smin以使样品恢复至室温，搅拌均匀后，pH计测定pH值。平行测定三次，求平均值。
　　③OD：分光光度计。取0.2mL样品稀释200倍后，采用分光光度计测定OD值。
　　④蛋白质：凯氏定氮法。
　　⑤胞外多糖：苯酚硫酸法。取0.4mL谷物酸奶，100℃煮沸lOmin。冷卻后加入17% （v/v）的85%的三氯乙酸，然后在4℃、8000r离心20min，细胞和蛋白沉淀，取上清备用。上清中加入三倍体积的无水乙醇，4℃、14000 r离心20min，沉淀即为总多糖（总EPS）。然后加入0.4mL蒸馏水，用苯酚硫酸法测定胞外多糖。
　　⑥微生物群落：平板计数法。
　　（4）谷物酸奶的抗氧化特性研究。①二苯基三硝基苯肼自由基（DPPH）清除率的测定。DPPH自由基清除率根据以往报道的方法进行测定。
　　②羟自由基清除率的测定。羟自由基清除能力的测定试验根据文献进行，稍有修改。将1mL 0.75mMI，10-邻二氮菲、ImL谷物酸奶以及ImL 0.75mMFeSO4混合均匀（称为“混合物l”）。向“混合物l”中加入ImLH202，37℃条件下水浴1.5h，在536nm测定吸光度，表示为A1。将“混合物l”中的谷物酸奶换成同体积的蒸馏水，以同样条件培养并检测，表示为AO。将向“混合物l”加的H202换成同体积的蒸馏水，以同样条件培养并检测，表示为A2。按照以下公式计算谷物酸奶清除羟自由基的能力：
　　羟自由基清除率（%） = （AI-AO）/（A2-AO）×100%
　　二、结果与讨论
　　不同谷物添加量对持水力的影响。从图1可知，随着谷物添加量的增加，酸奶的持水力呈现上升趋势。未添加谷物组的持水力为28.38%;黑米、糙米和玉米三种谷物添加量各0.7g时，持水力达到41.04%，此时酸奶的粘稠度有所增加，酸奶口感醇厚。
　　不同谷物添加量对pH的影响。从图2可知，谷物添加量对酸奶pH的影响不大。这可能是由于酸奶发酵过程中，乳酸菌利用葡萄糖而产乳酸，在发酵过程中所添加的葡萄糖数量一致，发酵时间相同，因此，所产生的乳酸差别不大，即pH变化不大。
　　不同谷物添加量对OD的影响。从图3可知，未添加谷物的OD值是0.53，黑米、糙米和玉米三种谷物添加量各0.2g时，OD值是0.48;添加量各0.5g时，OD值是0.77;添加量各0.7g时，OD值是0.69。OD值在一定程度上反映菌的生长量，因此说明，添加量各0.5g时，菌的生长量最多;当添加量继续增加时，OD值有所下降，这可能是由于过多的谷物加快乳酸菌的生长，继续发酵培养后，由于生长环境的不适宜会造成乳酸菌的死亡。由此表明，适宜的谷物添加量适合乳酸菌的酸奶发酵。 　　不同谷物添加量对蛋白质含量的影响。由图4可以看出，未添加谷物组，蛋白质含量为3.46g/lOOg，不同谷物添加组蛋白质含量分别为4.05g/lOOg. 4.07g/1OOg. 4.19g/lOOg。相比于普通酸奶来说，谷物酸奶的蛋白质含量有所增加，这可能是由于谷物在发酵过程中能够释放其中营养成分，最终增加谷物酸奶的营养价值。
　　不同谷物添加量对胞外多糖的影响。由图5可知，谷物添加量达到一定程度后，酸奶中胞外多糖的含量呈上升趋势，这与OD值的数据呈现一定的相关性。因为胞外多糖是乳酸菌发酵过程中分泌到细胞外的一种多糖，乳酸菌的数量多，与之相应的分泌到细胞外的多糖含量较高。结合OD值的数据分析，在三种谷物添加量各0.5g时，OD值高，因此，胞外多糖的含量也高。那么在三种谷物添加量各0.7g时，OD值有所下降，而多糖含量几乎不变，这表明菌种生长到一定程度会出现死亡从而导致OD下降，但是其分泌的细胞外的多糖数量并未发生很大的变化。
　　不同谷物添加量对乳酸菌菌落总数的影响。由图6可知，未添加谷物组的乳酸菌菌落总数为1.26×108 CFU/mL，添加谷物后，乳酸菌的菌落数呈现一定程度的增加，其中，在三种谷物添加量各0.5g时，乳酸菌的菌落数最高，达到1.33×108 CFU/mL。这一结果与OD值的数据相一致，表明适宜的谷物添加量，对于乳酸菌的发酵是有利的。
　　不同谷物添加量对谷物酸奶抗氧化性的影响。由图7可知，随着谷物添加量增加，谷物酸奶清除DPPH自由基的能力不断增加，当添加量达到0.5g时，DPPH的清除率最高，为74.4g%。由图7可知，随着谷物添加量的增加，谷物酸奶的羟自由基清除率增加，由此表明，谷物酸奶对羟自由基的清除能力与谷物添加量呈正相关。由此表明，添加谷物后，酸奶的抗氧化特性在一定程度上呈现上升趋势。
　　综上，对谷物酸奶进行相关指标分析，得到谷物添加量对pH影响不大，但能增加酸奶持水力、OD值、蛋白质含量、胞外多糖及乳酸菌菌落总数。通过研究谷物酸奶对DPPH和羟自由基清除率，结果表明，谷物酸奶的抗氧化特性较普通酸奶有所提高，并与谷物添加量呈正相关。因此，在酸奶加工过程中，添加适宜的谷物能够节约蛋白质的用量，并能增强酸奶的益生特性。（基金名称：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目省级一般项目《全谷物酸奶的制备及益生特性的研究》）
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