茍夢星，岳春，李瑞，翟江洋，武紫鴿，許文儉

1. 鄭州工程技術學院化工食品學院（鄭州 450000）；2. 南陽理工學院張仲景國藥國醫(yī)學院（南陽 473306）；3. 鄭州大學化學學院（鄭州 450000）

姜黃為姜科植物姜黃（Curcuma longaL.）的干燥根莖，在我國具有很長的藥用歷史，其性溫味辛，入肝脾經(jīng)[1]。姜黃提取物具有抗腫瘤、降血糖、降血壓、提高免疫力等多種功能活性，其中姜黃素是最主要的功能活性成分之一，占姜黃提取物總量的60%～70%[2]。

姜黃作為一種藥食同源材料，兼具較多的生理功能，已在食品、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等多個領域進行應用。然而，姜黃在食品領域的應用限于著色劑和調味料，對其在功能性食品中的研究和開發(fā)較少[3]，特別是姜黃在乳制品中的應用更少。因此，試驗利用姜黃開發(fā)新型功能調制乳，為更加營養(yǎng)健康的乳制品開發(fā)提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試劑

姜黃（康美中藥城）；脫脂乳粉（鄭州度凡生物科技）；白砂糖（四川槐豐禾農(nóng)業(yè)科技）；纖維素酶（上海源葉生物科技有限公司）；檸檬酸、黃原膠、羧甲基纖維素鈉、瓊脂（均產(chǎn)于河南萬邦實業(yè)有限公司）。

1.2 儀器與設備

AL-204分析天平（天津市德安特傳感技術有限公司）；KQ5200E超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；TD5M離心機（上海盧湘儀離心機儀器有限公司）；HH-6恒溫水浴鍋（金壇市正基儀器有限公司）；UV754NPC紫外分光光度計（上海美譜達儀器有限公司）；60-6S高速分散均質機（上海滬析實業(yè)有限公司）；GHP-9050培養(yǎng)箱（上海一恒科學儀器有限公司）；Testo 205pH計（德圖儀器有限公司）。

1.3 姜黃素粗提液的制備

取出經(jīng)酶解的姜黃溶液，加入75%的乙醇（姜黃粉與乙醇料液比1∶20 g/mL），放入超聲波清洗器中，在超聲功率200 W、超聲溫度40 ℃下，超聲45 min，取出，離心15 min（5 000 r/min），保留上清液，得到姜黃提取物粗溶液，置于4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩⒔S用粉碎機粉碎后，過0.425 mm（40目）篩備用。稱取0.5 g過篩后的姜黃粉末置于錐形瓶中，加入10 mL 1 mg/mL的纖維素酶液（使用0.1 mol/L的檸檬酸溶液和0.2 mol/L的磷酸氫二鈉溶液混合，得到pH 4.5的緩沖溶液與纖維素酶配制而成），混勻后，放于恒溫水浴振蕩器中，在50 ℃下，酶解42 min[4-6]。

1.4 姜黃功能調制乳的工藝流程

姜黃→烘干→粉碎過篩→超聲波輔助酶法提取（75%乙醇）→在60 ℃熱水中加入脫脂乳粉、姜黃粗提液、白砂糖、檸檬酸→加入0.6%復合穩(wěn)定劑→均質（60 ℃，25 MPa）→滅菌（90 ℃，30 min）→冷卻→成品

1.5 調制乳的配方優(yōu)化

1.5.1 單因素試驗

試驗針對脫脂乳粉添加量（10%，15%，20%，25%和30%）、姜黃素粗提液添加量（2%，4%，6%，8%和10%）、白砂糖添加量（2.5%，3.0%，3.5%，4.0%和4.5%）及檸檬酸添加量（0，0.25%，0.50%，0.75%和1.00%）4個因素，以感官評價為指標，保持其中3個變量固定不變，對另一個變量進行單因素試驗。

按試驗要求分別稱取一定量脫脂乳粉、姜黃素粗提液、白砂糖、檸檬酸，溶解于60 ℃熱水中，加入0.6%復合穩(wěn)定劑（W瓊脂∶WCMC-Na∶W黃原膠=1∶3∶2），攪拌使之全部溶解，在60 ℃，25 MPa下均質。均質后90 ℃滅菌30 min，即得姜黃功能調制乳[7]。

1.5.2 響應面優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗的測試結果，確定響應面設計的因素水平（表1）。使用Design Expert 8.0設計軟件，進行四因素三水平的響應面試驗，對姜黃功能調制乳的配方進行優(yōu)化分析。

表1 響應面因素水平 單位：%

1.6 感官分析

邀請10位具有感官評價經(jīng)驗的評價員，從組織形態(tài)、色澤、滋味和氣味四個方面對功能調制乳進行評分（表2）。

表2 調制乳感官評定標準

表3 響應面試驗設計結果

1.7 理化分析

1.7.1 脂肪含量的測定調制乳脂肪含量測定根據(jù)GB 5009.6——2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》[8]。

1.7.2 蛋白質含量的測定調制乳蛋白含量測定根據(jù)GB 5009.5——2016《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》[9]。

1.7.3 酸度的測定

根據(jù)向麗萍等[10]的方法測定調制乳的酸度。

用96 mL水做空白試驗，讀取所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積（V0）。

精確稱取10 g已混勻的姜黃功能調制乳于錐形瓶中，然后加入20.0 mL冷卻至室溫的水，溶解混勻后再加入2.0 mL酚酞指示劑，搖晃均勻后用NaOH標準溶液（0.1 mol/L）將其滴定至微紅色，30 s內不褪色。記錄消耗NaOH標準溶液的體積。按式（1）計算酸度數(shù)值（°T）。

式中：X2為試樣的酸度，°T（以100 g樣品所消耗的0.1 mol/L氫氧化鈉體積計，mL/100 g）；c2為氫氧化鈉標準溶液的摩爾濃度，mol/L；V2為滴定時所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；V0為空白試驗所消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL；100為100 g試樣；m2為試樣的質量，g；0.1為酸度理論定義氫氧化鈉的摩爾濃度，mol/L。

1.7.4 pH的測定

根據(jù)湯木果等[11]的方法測定調制乳的pH。

使用pH計校準后測量，重復測定3次取平均值。

1.8 微生物分析

根據(jù)GB 4789.2——2016[12]測定樣品中的菌落總數(shù)；根據(jù)GB 4789.3——2016[13]測定大腸菌群數(shù)量；根據(jù)GB 4789.10——2016[14]測定金黃色葡萄球菌數(shù)量；根據(jù)GB 4789.4——2016[15]測定沙門菌數(shù)量。

1.9 GI值測定

參考Kaspchak等[16]的方法并稍作修改。用100 mL 2.0 mg/mL的樣品溶液和0.33 g胃蛋白酶在pH 2.0的條件下進行胃消化，然后在37 ℃，速度150 r/min的恒溫水浴下振蕩1.5 h[17]。上述消化液用NaOH溶液（1.0 mol/L）中和后，加入等體積10 mg/mL的胰酶溶液，在37℃的恒溫水浴下150 r/min振蕩3 h。分別在水解時間點10，20，30，60，90，120和180 min取0.5 mL反應液于60 ℃的無水乙醇中進行滅活。將2 mL的DNS試劑進行7 min的沸水浴加熱，用冰袋快速冷卻后用蒸餾水補足15 mL，搖勻，在540 nm波長下測定還原糖的吸光度，使用標準葡萄糖溶液作為對照。根據(jù)標準曲線計算樣品在不同時間上葡萄糖的含量[18-19]。

樣品淀粉水解指數(shù)HI和血糖生成指數(shù)GI的計算分別見式（2）和（3）。

1.10 統(tǒng)計方法

測定指標采用x±s表示，所有數(shù)據(jù)由SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行One-Way ANOVA分析，并計算相應的統(tǒng)計學參數(shù)。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

姜黃粗提液添加量6%時調制乳的感官評分最高，繼續(xù)添加姜黃粗提液，感官評分出現(xiàn)下降趨勢（圖1），這時調制乳的顏色加深，姜黃味道過重，后味發(fā)苦，使人接受度過低[21]。同時，隨著姜黃粗提液的添加，調制乳體系對顆粒的包裹能力降低，調制乳的組織狀態(tài)受到影響，品質下降[22]。

圖1 姜黃素粗提液添加量對感官評分的影響

調制乳的感官評分隨著脫脂乳粉的添加先升高后下降（圖2），脫脂乳粉對產(chǎn)品感官評分的影響與低脂香蕉乳飲料一致[23]。脫脂乳粉添加量為10%時，調制乳的口感和滋味不佳。添加量達到20%時，調制乳組織形態(tài)變得濃稠，奶味和姜黃味得到協(xié)調，色澤、氣味、口感最佳。然而繼續(xù)添加脫脂乳粉，調制乳的黏度會持續(xù)增加，使得調制乳的顆粒感越來越重，且奶味掩蓋姜黃原本的氣味。

圖2 脫脂乳粉添加量對感官評分的影響

圖3 白砂糖添加量對感官評分的影響

白砂糖的添加對姜黃功能調制乳的滋味有較大影響。白砂糖添加量較低時，調制乳甜味較弱，檸檬酸的酸味和姜黃味突出；白砂糖添加量3.5%時，調制乳酸甜適中，且甜味不會蓋住姜黃味和奶味，彼此相互協(xié)調；白砂糖添加量過高時，調會使調制乳的滋味過于單一[24]。

檸檬酸添加量0.25%時調制乳酸甜適中，但是隨著檸檬酸添加量增加，感官評分降低（圖4），這是因為調制乳酸味加深，加入檸檬酸后調制乳由于酪蛋白的基本性質產(chǎn)生的酪蛋白沉淀更多[25]。

圖4 檸檬酸添加量對感官評分的影響

2.2 響應面優(yōu)化試驗結果與分析

根據(jù)單因素優(yōu)化試驗結果，使用DX8響應面軟件，設計響應面試驗。根據(jù)響應面軟件設計29次試驗，并對姜黃功能調制乳進行響應面試驗因素設計，以得到最優(yōu)的配方。

運用響應面軟件和最小二乘法進行統(tǒng)計分析，得到感官評分Y的二次多項方程：Y=89.39+0.34A+1.51B-1.20C+0.95D+1.42AB+0.55AC+0.55AD-0.18BD+1.44CD-3.17A2-3.66B2-4.40C2-2.48D2。

該回歸模型的方差分析結果為P＜0.05，說明模型顯著，而失擬項P=0.170 4＞0.05，失擬項不顯著，因此該模型擬合度較好。影響姜黃調制乳感官評分的主次順序為脫脂乳粉添加量＞檸檬酸添加量＞白砂糖添加量＞姜黃粗提液添加量。其中，B，C，D，AB，CD，A2，B2，C2和D2對模型影響極顯著。

對于建立的模型響應面3D立體圖和等高線圖（圖5～圖10），等高線圖中曲線越接近橢圓，響應面圖中曲面越陡說明這兩個因素交互影響作用越顯著。結合表4可知，交互項AB、CD對響應值影響顯著，各因素對響應值的影響由大到小排序為B＞C＞D＞A。這對于姜黃調制乳未來的配方升級和產(chǎn)業(yè)化制造具有重要的指導意義。

圖5 姜黃粗提液和脫脂乳粉添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

圖6 姜黃粗提液和檸檬酸添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

圖7 姜黃粗提液和白砂糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

圖8 脫脂乳粉和檸檬酸添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

圖9 脫脂乳粉和白砂糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

圖10 檸檬酸和白砂糖添加量對感官評分影響的響應面及等高線圖

表4 方差分析結果

2.3 驗證試驗

根據(jù)回歸方程，通過響應面法得到低GI姜黃功能調制乳的最佳配比：姜黃粗提液6.22%、脫脂乳粉21.12%、檸檬酸0.22%、白砂糖3.58%，此時調制乳的感官評分為89.82分。經(jīng)過重復驗證試驗，調制乳的感官評分為89.72分，與理論值接近，表明用響應面法優(yōu)化得到的調制乳配方工藝參數(shù)準確可靠。

2.4 理化分析結果

試驗所研制姜黃功能調制乳的蛋白質含量為3.32 g/100 g，脂肪含量為0.6 g/100 g，酸度為25.96 °T，pH為5.0，GI值為48.7（表5）。相較于其他類型的調制乳，該款姜黃調制乳的蛋白含量較高[26-29]，且高于國家標準要求的2.3 g/100 g。其脂肪含量較低，且低于國家標準要求的2.5 g/100 g（全脂產(chǎn)品）。這是因為試驗選用的是脫脂乳粉進行姜黃調制乳的制作，以使產(chǎn)品更加低脂健康。

表5 調制乳理化成分測定結果對比分析

表6 姜黃功能調制乳微生物的測定結果單位：CFU/mL

此外，該款調制乳的酸度（25.96 °T）高于南瓜芝士混合調制乳（12～18 °T）[29]，且pH相對較低[26]，這可能與所使用的檸檬酸有較大關系，同時pH過高或者過低都會導致酪蛋白沉淀，造成調制乳體系沉淀分層。

2.5 微生物測定結果

所制備姜黃功能調制乳的菌落總數(shù)為264 CFU/mL，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和沙門菌未檢出，完全符合GB 25191——2010《食品安全國家標準 調制乳》所要求的微生物標準。

2.6 GI值測定結果

根據(jù)試驗結果繪制葡萄糖標準曲線（圖11），方程為y=1.642 9x+0.016 2，R2=0.998 6。結果表明葡萄糖和吸光度之間存在良好的線性關系。

圖11 葡萄糖標準曲線

通過數(shù)據(jù)中不同時間樣品的淀粉水解率先計算出C∞和k的值，再計算出AUC的值，再計算HI，最后計算出GI（圖12）。試驗所研制的姜黃功能調制乳的GI值為48.7，雖然符合國家低GI食品要求的≤55，但是相較于低GI富纖果汁飲料（GI值28.6）[30]和低GI玉米飲料（GI值40.12）[31]，未來姜黃調制乳還可進行配方調整升級，使用菊粉、甜菊苷、三氯蔗糖及結晶果糖等對白砂糖進行替換，通過進一步降低產(chǎn)品的GI值，使其更加符合營養(yǎng)健康的需求。

圖12 姜黃功能調制乳的體外消化曲線

3 結論

通過單因素試驗及響應面優(yōu)化試驗得出姜黃功能調制乳的最佳配方，并對其理化指標和微生物指標進行分析測定，結果均符合國標要求。該款姜黃功能調制乳色澤純正、口感細膩、味道香甜且?guī)в薪S的獨特風味，組織狀態(tài)穩(wěn)定，血糖生成指數(shù)GI值較低，有利于機體健康。