黃 瑞，劉敦華

生物工程

蕎麥降糖酸奶的研制

黃 瑞，劉敦華

（寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，銀川 750000）

蕎麥富含蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等眾多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，特別是生物類黃酮、手性肌醇、高活性蛋白等降糖因子的含量明顯高于其它糧食作物。旨為糖尿病人群開(kāi)發(fā)具有降糖作用的保健食品，使酸奶和蕎麥得到更好的結(jié)合，以保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌按l∶l混合作為生產(chǎn)茵種。采用單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)對(duì)酸奶發(fā)酵工藝進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苦蕎牛乳混合發(fā)酵酸奶的最佳工藝條件為苦蕎漿添加量30%、木糖醇添加量8%。穩(wěn)定劑添加復(fù)配比例CMC 0.15%、卡拉膠0.10%、黃原膠0.05%，菌種添加量3%，發(fā)酵時(shí)間4 h。同時(shí)在后熟過(guò)程中添加降糖因子，手性肌醇為6.55 μg/mL，黃酮類化合物0.526 mg/mL，蕎麥蛋白0.12 g/mL。

蕎麥；降糖因子；手性肌醇；黃酮類化合物；蕎麥蛋白；發(fā)酵酸奶

蕎麥又稱蕎子，屬于雙子葉蓼科植物，生育期短、耐瘠薄、抗逆境能力強(qiáng)，《本草綱目》記載：苦蕎性味苦、平、寒，有益氣力，續(xù)精神，利耳目，有降氣寬腸健胃作用[1]。蕎麥富含蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、粗纖維、維生素、礦物質(zhì)，特別是生物類黃酮（以蘆丁為主）、手性肌醇、高活性蛋白等降糖因子的含量明顯高于其它糧食作物[2-3]。

糖尿病是一種嚴(yán)重危害人類健康的疾病。全世界糖尿病的發(fā)病率為3%~5%，50歲以上的人均發(fā)病率為10%，隨著人們飲食結(jié)構(gòu)的改變及人口老齡化的加劇，糖尿病的發(fā)病率明顯上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年，中國(guó)糖尿病患者人數(shù)達(dá)1.14億，占全世界患者的1/3，60歲以上的人口中20%都有糖尿病，并有年輕化的趨勢(shì)。糖尿病是終生性疾病，若控制不當(dāng)，可引起心血管疾病、腎病、神經(jīng)病變、消化道疾病等多種并發(fā)癥，累及全身各個(gè)系統(tǒng)，避免和控制并發(fā)癥的最好辦法就是控制血糖水平，而口服降糖藥物都有副作用，因此尋找開(kāi)發(fā)具有降糖作用的保健食品，已成為人們普遍關(guān)注熱點(diǎn)[4]。目前市場(chǎng)上已有蕎麥面粉、蕎麥米、蕎麥掛面等蕎麥制品，但產(chǎn)品的種類不夠豐富且沒(méi)有充分發(fā)揮出蕎麥藥食同源的保健作用。魏決等以苦蕎為原料研制了苦蕎可溶性膳食纖維素營(yíng)養(yǎng)飲品[5]。卞小穩(wěn)等研制了富含蘆丁的苦蕎啤酒[6]。本文用蕎麥及蕎麥降糖因子與牛奶結(jié)合，既利用了蕎麥中豐富的蛋白質(zhì)、粗纖維、維生素、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又通過(guò)添加蕎麥降糖因子加強(qiáng)降糖功效，研制出具有降糖作用的保健酸奶，不但有營(yíng)養(yǎng)性和保健性，而且口感好，適合糖尿病人食用[7]。降糖因子的提取工藝、原料較為簡(jiǎn)單，可適用于工業(yè)化生產(chǎn)，成本在可控范圍內(nèi)。目前蕎麥降糖酸奶在市面上較為少見(jiàn)，市場(chǎng)前景十分廣闊。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

蕎麥粉：新華百貨超市；乙醇（分析純）：上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；手性肌醇標(biāo)準(zhǔn)品：江蘇艾康生物醫(yī)藥研發(fā)有限公司；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品：湖北拓楚慷元醫(yī)藥化工有限公司；蕎麥蛋白標(biāo)準(zhǔn)品：上?？泼羯锟萍加邢薰?；醋酸鈉緩沖液：山東豐泰生物科技有限公司；高碘酸鈉溶液：上海麥克林生化科技有限公司；AlCl3溶液：上海澤葉生物科技有限公司；KAc溶液：北京華夏遠(yuǎn)洋科技有限公司；考馬斯亮藍(lán)溶液：上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

鮮牛奶：夏進(jìn)乳業(yè)。

菌種：保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌：南京邦諾生物科技有限公司。

甜味劑：木糖醇：河南千志商貿(mào)。

穩(wěn)定劑：羧甲基纖維素鈉：CMC，鄭州食全食美；卡拉膠：河南商丘山家人；黃原膠：鄭州食全食美。

降糖因子：手性肌醇、黃酮類化合物：蘆??；蕎麥蛋白：人工粗提。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

IKA RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司；ADP210C真空干燥箱：浚和（上海）儀器有限公司；GH-100恒溫器：杭州佑寧儀器有限公司，控溫精度±0.3 ℃；Sigma 3-15離心沉降機(jī)：德國(guó)Sigma實(shí)驗(yàn)室離心機(jī)股份有限公司；LGJ-S20真空冷凍干燥機(jī)：北京四環(huán)起航科技有限公司；LDZF-75Ⅱ滅菌鍋：西安禾普生物科技有限公司；TU-1950紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)：北京普析分析儀器有限公司等。

1.3 降糖因子的提取

1.3.1 D-手性肌醇的提取

參考王利軍、劉曉燕等研究[8-9]，用80%乙醇，料液比1∶20，于50 ℃條件下提取1 h，過(guò)濾得到濾液；濾渣以1∶30料液比在微波功率245 W，90 s條件下進(jìn)行二次提取，合并濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除乙醇，進(jìn)行濃縮。

1.3.2 黃酮類化合物的提取

用60%乙醇，料液比1∶20，于70 ℃條件下每1 h提取一次，提取三次，合并濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀去除乙醇，進(jìn)行濃縮干燥[10-11]。

1.3.3 蕎麥蛋白的提取

蕎麥粉與堿液加熱振蕩提取，料液比為1∶20，在50 ℃、pH11下浸提3 h，3 000 r/min下離心5 min，取上清液，調(diào)至蛋白質(zhì)等電點(diǎn)（pI= 3.8），離心后得沉淀，用去離子水洗至中性，然后真空冷凍干燥，得到蕎麥粗蛋白[12-13]。

1.4 降糖因子的含量測(cè)定

1.4.1 D-手性肌醇的含量測(cè)定

準(zhǔn)確配制0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35 mmol/L D-手性肌醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，各取2 mL，分別加入4 mL pH 4.5醋酸鈉緩沖液和1.2 mL 0.01 mol/L高碘酸鈉溶液，以3.2 mL水和4 mL pH 4.5醋酸鈉緩沖液為參比液，于260 nm處測(cè)吸光度。以肌醇濃度（）為橫坐標(biāo)，吸光度值（）為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程= 1.222 57+0.002，相關(guān)系數(shù)2=0.999 2。

將粗提物配制成10 mL的溶液，搖勻。取 2 mL加入4 mL pH 4.5醋酸鈉緩沖液和1.2 mL 0.01 mol/L高碘酸鈉溶液，以3.2 mL水和4 mL pH 4.5醋酸鈉緩沖液為參比液，于260 nm處測(cè)吸光度值[14]。測(cè)得手性肌醇含量為0.13 mmol/L。

1.4.2 黃酮類化合物蘆丁的含量測(cè)定

準(zhǔn)確吸取蘆丁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL，分別加入10 mL 容量瓶中，加AlCl3溶液2 mL，KAc溶液3 mL，用60%乙醇定容，搖勻，放置30 min，后于418 nm處測(cè)吸光度值，以蘆丁濃度（）為橫坐標(biāo)，吸光度值（）為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程=32.765–0.215，相關(guān)系數(shù)2=0.999 9。

將粗提物配制成10 mL的溶液，搖勻，取1 mL加AlCl3溶液2 mL，KAc溶液3 mL，用60%乙醇定容于10 mL容量瓶中，搖勻，放置30 min，后于418 nm處測(cè)吸光度值[15]。測(cè)得蘆丁含量為8.94 μg/mL。

1.4.3 粗提蕎麥蛋白含量的測(cè)定

將預(yù)先配制的考馬斯亮藍(lán)溶液分別加入 5 mL至1~6號(hào)試管中，再將濃度分別為0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL的蕎麥蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液各吸取0.1 mL，分別注入1~5號(hào)試管中，靜置5 min，6號(hào)試管調(diào)節(jié)零點(diǎn)，于595 nm處測(cè)吸光度值，記錄1~5號(hào)試管的吸光值，以蕎麥蛋白標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（）為橫坐標(biāo)，吸光度值（）為縱坐標(biāo)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，其回歸方程=7.732 9+0.114 2，相關(guān)系數(shù)2=0.927 7。

將粗提物配制成10 mL的溶液，搖勻。測(cè)定時(shí)，空白管為5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液，測(cè)定管為5 mL考馬斯亮藍(lán)溶液加入0.1 mL待測(cè)樣品，在595 nm下，進(jìn)行比色，計(jì)算[16]。測(cè)得蕎麥蛋白含量為0.45 mg/mL。

1.5 降糖酸奶的制作

1.5.1 基本工藝流程

1.5.2 工藝操作要點(diǎn)

將蕎麥粉用炒鍋小火炒出蕎麥香味備用，在沸水中調(diào)入炒熟的蕎麥粉，調(diào)成均勻漿狀，后放入沸水浴中進(jìn)行熟化，滅菌處理。

將牛奶先加熱到50 ℃，加入30%蕎麥漿與牛奶混合，再加入8%木糖醇的比例加入，穩(wěn)定劑CMC∶卡拉膠∶黃原膠=0.15%∶0.10%∶0.05%的比例一起進(jìn)行調(diào)配、混勻，然后過(guò)120目尼龍網(wǎng)篩，去除不溶性雜質(zhì)。

將牛奶混合液預(yù)熱到60~65 ℃，轉(zhuǎn)移至殺菌鍋，殺菌溫度105 ℃，殺菌30 min，進(jìn)一步殺死混合液中的有害微生物。

將混合液冷卻至40 ℃，液滴不燙手背即可，按3%的接種量接入事先擴(kuò)大培養(yǎng)好的混合菌種（為了菌種能更好的適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，須先將菌種放在與實(shí)驗(yàn)相同料漿比例中進(jìn)行馴化，擴(kuò)大培養(yǎng)出適宜在混合液中生長(zhǎng)的發(fā)酵劑），攪拌均勻。然后裝入已殺菌的酸奶杯，密封放入42 ℃恒溫培養(yǎng)箱4 h。

酸度達(dá)到85~90 °T，停止發(fā)酵，將凝固好的蕎麥酸奶放入4 ℃以下的冰箱中冷藏保持12 h，利于風(fēng)味的進(jìn)一步形成[17-18]。然后加入提取出的降糖因子，攪拌均勻。

1.6 降糖酸奶的感官評(píng)定

感官評(píng)價(jià)組由有經(jīng)驗(yàn)的感官評(píng)價(jià)人員組成，對(duì)蕎麥酸奶的感官評(píng)價(jià)采用評(píng)分的方法。感官評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括滋味氣味（35分）、組織狀態(tài)（35分）、色澤（20分）、顆粒（10分）[19-20]。各個(gè)感官指標(biāo)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，總分為各指標(biāo)得分之和。

1.6 單因素實(shí)驗(yàn)

以菌種添加量（%）、木糖醇添加量（%）、蕎麥漿添加量（%）、發(fā)酵時(shí)間（h）作為影響因素，分別探究各因素對(duì)蕎麥酸奶產(chǎn)品工藝的優(yōu)化影響。

1.7 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論前提下，基本確定了制作苦蕎麥酸奶的最佳工藝參數(shù)范圍，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)制作苦蕎麥酸奶的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以菌種添加量、木糖醇添加量、蕎麥漿添加量和發(fā)酵時(shí)間為主要影響因素，設(shè)計(jì)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)，因素水平見(jiàn)表2。

表1 蕎麥酸奶感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表2 正交因素水平

經(jīng)過(guò)查閱文獻(xiàn)確定手性肌醇、黃酮類化合物、蕎麥蛋白添加量分別為5.5 μg/mL、0.4 mg/mL、0.1 g/mL時(shí)具有降糖功能[21-22]。為了提高降糖效果，選用復(fù)合添加降糖因子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以不同的比例混合添加后，對(duì)蕎麥酸奶進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，以感官評(píng)價(jià)得分為標(biāo)準(zhǔn)，確定降糖因子的最佳組合。降糖因子實(shí)驗(yàn)因素水平見(jiàn)表3。

表3 降糖因子實(shí)驗(yàn)因素水平

2 結(jié)果與討論

2.1 菌種添加量的確定

菌種的添加量影響酸奶發(fā)酵時(shí)間、風(fēng)味和口感，選用接種量1%、2%、3%、4%、5%進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以產(chǎn)品開(kāi)始凝固時(shí)間為指標(biāo)判斷適宜菌種添加量。

從圖1可以看出，隨著接種量的增加，發(fā)酵時(shí)間縮短，但發(fā)酵時(shí)間過(guò)短，不利于酸奶風(fēng)味的形成。通過(guò)對(duì)2%、3%、4%三組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)大于F crit，數(shù)據(jù)存在差異。因此，選用接種量為2%、3%、4%的三個(gè)水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)發(fā)酵工藝進(jìn)行研究。

圖1 菌種添加量與樣品開(kāi)始凝固時(shí)間關(guān)系

2.2 木糖醇添加量的確定

木糖醇添加量可直接影響制品風(fēng)味。其甜味與乳酸發(fā)酵產(chǎn)生的酸味形成酸奶的酸甜風(fēng)味。合適的酸甜比例對(duì)酸奶制品具有重要意義[16]。為確定木糖醇的添加量，選5%、6%、7%、8%、9%五個(gè)水平，在接種量為3%、溫度為42 ℃條件下發(fā)酵4 h，對(duì)苦蕎保健酸奶的感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)定，感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

由圖2可以看出，當(dāng)木糖醇添加量為7%、8%、9%時(shí)，酸奶的品質(zhì)較好，通過(guò)對(duì)7%、8%、9%三組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)大于F crit，數(shù)據(jù)存在差異。故正交實(shí)驗(yàn)中選用此三個(gè)水平進(jìn)行發(fā)酵工藝研究。

圖2 木糖醇添加量對(duì)酸奶品質(zhì)的影響

2.3 蕎麥漿添加量的確定

苦蕎漿的添加量會(huì)直接影響制品的苦蕎風(fēng)味，是影響酸奶發(fā)酵效果的重要因素。選用苦蕎漿添加量為10%、15%、20%、25%、30%的混合乳，在接種量為3%、溫度為42 ℃的條件下發(fā)酵4 h，對(duì)苦蕎保健酸奶的感官品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)定。

圖3 蕎麥漿含量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響

從圖3可以看出，在10%的添加量下，苦蕎麥的麥香味不是很突出，感官評(píng)分較低。在30%時(shí)，蕎麥酸奶既有濃郁的酸奶味，也有人們可接受的苦蕎麥的麥香味，質(zhì)地均勻，粘稠度適中，酸甜可口，感官評(píng)分為最高85分。通過(guò)對(duì)20%、25%、30%三組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)大于F crit，數(shù)據(jù)存在差異，綜合考慮產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)和感官品質(zhì)，因此，在正交實(shí)驗(yàn)中選用苦蕎漿含量為20%、25%、30%這三個(gè)水平進(jìn)行發(fā)酵工藝研究。

2.4 發(fā)酵時(shí)間的確定

發(fā)酵時(shí)間的選擇在酸奶制作中具有重要意義，會(huì)直接影響酸奶的風(fēng)味與口感。嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的最適生長(zhǎng)溫度為37~42 ℃，選擇溫度42 ℃進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，選擇發(fā)酵時(shí)間1 h、2 h、3 h、4 h、5 h，研究pH值隨時(shí)間變化的情況。每隔30 min測(cè)1次pH值。

從圖4可以看出，在42 ℃溫度條件下，前2 h pH下降緩慢，酸含量隨之上升也慢；2 h以后pH下降迅速，酸含量直線上升，5 h就可發(fā)酵至終點(diǎn)（發(fā)酵終點(diǎn)pH為4.3~4.4），通過(guò)對(duì)3 h、4 h、5 h三組數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，F(xiàn)大于F crit，數(shù)據(jù)存在差異，因此，在正交實(shí)驗(yàn)中選用發(fā)酵時(shí)間3 h、4 h、5 h進(jìn)行發(fā)酵工藝研究。

圖4 不同發(fā)酵時(shí)間下pH值變化

2.5 正交實(shí)驗(yàn)

以單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)四因素三水平正交實(shí)驗(yàn)，最終得出蕎麥酸奶加工工藝的較佳條件，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 蕎麥酸奶配方因子正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與極差分析

表4通過(guò)極差分析看出，影響蕎麥酸奶感官品質(zhì)的各因素大小依次為：菌種添加量（）> 木糖醇添加量（）> 發(fā)酵時(shí)間（）> 蕎麥添加量（），其中，接種量對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響最大，其次為木糖醇添加量。從正交實(shí)驗(yàn)中得到最為理想的工藝條件是：2232，即菌種添加量為3%，木糖醇添加量為8%，蕎麥添加量30%，發(fā)酵時(shí)間4 h，此時(shí)蕎麥酸奶的感官評(píng)分最高。

在蕎麥酸奶中添加降糖因子是對(duì)酸奶降糖效果的進(jìn)一步加強(qiáng)[23]，在酸奶后熟的過(guò)程中添加從蕎麥干粉中提取出的降糖因子。設(shè)計(jì)三因素三水平正交實(shí)驗(yàn)得出較佳組合，降糖因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 降糖因子實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

從表5可以看出，實(shí)驗(yàn)中得到最為理想的降糖因子組合是第五組，即手性肌醇的添加量為6.5 μg/mL，黃酮類化合物蘆丁的添加量為0.5 mg/mL，蕎麥蛋白的添加量為0.12 g/mL，此時(shí)蕎麥降糖酸奶的感官評(píng)分最高。這種降糖因子的組合，酸奶的氣味和滋味最好，且提高了降糖效果。

3 結(jié)論

通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析得出最佳工藝條件為2232的最佳組合，即菌種添加量為3%，木糖醇添加量為8%，蕎麥漿添加量30%，發(fā)酵時(shí)間4 h?？嗍w麥酸奶既保留了傳統(tǒng)的酸奶味，也突出了苦蕎麥的麥香味，質(zhì)地均勻，酸甜可口，綜合了營(yíng)養(yǎng)和感官品質(zhì)[21-23]。

降糖因子添加量為：手性肌醇添加量為6.5 μg/mL、黃酮類化合物蘆丁添加量為0.5 mg/mL、蕎麥蛋白添加量為0.12 g/mL。復(fù)合添加降糖因子對(duì)降糖功效進(jìn)一步加強(qiáng)，開(kāi)發(fā)具有降糖作用的保健酸奶，具有營(yíng)養(yǎng)性和保健性，而且口感好，糖尿病人適宜食用。

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Development of buckwheat hypoglycemic yogurt

HUANG Rui, LIU Dun-hua

(Ningxia University, Agricultural college, Yinchuan, Ninxia 750000, China)

Buckwheat is rich in protein, vitamins, minerals and many other nutrients, especially has higher content of bioflavonoids, chiral inositol, high activity protein and other hypoglycemic factors than other food crops. The purpose of this experiment is to develop health food with hypoglycemic effect for diabetic population so that yogurt and buckwheat can get a better combination. Bulgarian lactobacillus and Streptococcus thermophilus were mixed at 1∶1 as production strains. Single factor test and orthogonal test were used to optimize the yogurt fermentation conditions. The results showed that the optimum technological conditions of fermented yogurt with Tartary buckwheat milk was 30% of tartary buckwheat pulp, 8% of xylitol and 3% of production strains with a 4 hours’ fermentation. The compounding ratio of stabilizer was 0.15% of CMC, 0.10% of carrageenanand 0.05% of xanthan. At the same time, the hypoglycemic factor including 6.55 μg/mL of chiral inositol was, 0.526 mg/mL of flavonoidsand 0.12 g/mL of buckwheat protein was added in the post-ripening process.

buckwheat; hypoglycemic; chiral inositol; flavonoidsand; buckwheat protein; fermentend yoghurt

TS252.54

A

1007-7561(2020)03-0129-06

10.16210/j.cnki.1007-7561.2020.03.020

2019-12-24

黃瑞，1992年出生，女，助理工程師，研究方向?yàn)槭称芳庸づc安全.

劉敦華，1964年出生，男，教授，研究方向?yàn)槭称焚|(zhì)量安全控制技術(shù)與研究.