孫鵬偉，劉婭妮，李 然，高 虹，范秀芝，殷朝敏，沈汪洋，王 展,*，陳俊豪，史德芳,*

（1.湖北省農業(yè)科學院農產品加工與核農技術研究所，湖北省農業(yè)科技創(chuàng)新中心農產品加工研究分中心，國家食用菌加工技術研發(fā)分中心，湖北武漢 430064；2.武漢輕工大學食品科學與工程學院，湖北武漢 430023；3.湖北工業(yè)大學生物工程與食品學院，湖北武漢 430068；4.華中農業(yè)大學食品科學技術學院，湖北武漢 430070；5.湖北合味康農業(yè)科技有限公司，湖北鐘祥 431900）

酸奶是一類深受廣大消費者喜愛的發(fā)酵乳制品，全球酸奶市場于2019 年已超過860 億美元，預計到2023 年將突破1000 億美元大關[1]。市售的酸奶產品普遍具有較好的風味、口感和豐富的營養(yǎng)價值，富含乳酸菌等益生菌，可改善腸道菌群平衡[2]。研究表明，長期攝入酸奶等發(fā)酵乳制品有益于改善人體健康狀況，在提高機體免疫力、維護胃腸道和心血管健康方面具有積極意義[3]。

酸奶是一類結構復雜、質地均勻的流體，由于在發(fā)酵過程中其內部酪蛋白膠束的聚集作用形成了一定強度的網狀結構，因而表現(xiàn)出黏彈性等半固體的性質[4]。酸奶的流變性是酸奶在外力作用下表現(xiàn)出的流動和變形隨溫度、時間和力的變化而變化的特性，與酸奶內部形成的酪蛋白網絡結構密切相關，常用于描述酸奶產品的質地與口感以衡量其優(yōu)劣性，對于酸奶在消費者中的可接受度至關重要[5]。酸奶的質構特性是乳制和非乳制酸奶結構和質量的指標[6]；質構是通過觸覺和運動美學感知食物結構和表面特性。同視覺、嗅覺和觸覺一樣，口腔感覺是另一種動態(tài)的、有價值的感覺，它影響著消費者的喜好[7]。綜上可知，酸奶的質構和流變特性，對酸奶的品質及感官影響較大。

雙孢蘑菇（Agaricus bisporus）又名口蘑，是世界上種植和消費最為廣泛的食用菌品種，其質地脆嫩，口感鮮美，富含膳食纖維、多種必需氨基酸和維生素，且含有甾醇、酚類等多種生物活性物質[8]。研究表明，雙孢蘑菇提取物具有抗氧化、抗炎、抗癌等多種生理功效[9]。因此，雙孢蘑菇兼具較好的食用價值和藥用價值，在功能食品開發(fā)領域具有較好的前景。然而，近年來對雙孢蘑菇的研究主要集中于對其所含生物活性成分[10]、栽培育種技術[11]和貯藏保鮮技術[12]等領域，而添加雙孢蘑菇對食品理化性質的影響方面的研究也主要集中于對肉制品的改良。Feng等[13]通過向羊奶酸奶中添加棗漿，改善了酸奶的硬度、黏附性及保水性，在削弱山羊風味的同時，提升了感官接受度；Malihe 等[14]將亞麻籽添加到酸奶中，提升了酸奶樣品的硬度、黏性、咀嚼性、內聚性和彈性，通過感官評定確定了添加2.63%的亞麻籽可制作出令人滿意的功能性酸奶產品；Muhammad 等[15]通過添加不同量的芋頭淀粉，研究了芋頭淀粉對酸奶品質的影響，最終確定了2%的芋頭淀粉可以提高酸奶的香氣、口感、保水能力等；Vakili 等[16]向酸奶中添加香菜籽粉和益生菌改善了酸奶的營養(yǎng)和功能特性；而雙孢蘑菇作為一種功能因子，將其添加到酸奶中，期望可以對酸奶的食用品質和營養(yǎng)功效得到提升；而且目前有關雙孢蘑菇對乳制品質構、流變特性及結構的影響的研究鮮有報道。

本課題組在前期研究中，對添加ABP 制作的凍干型雙孢蘑菇風味酸奶的制作工藝及雙孢蘑菇的處理方式以及相關的營養(yǎng)基本指標進行了研究。本文將ABP 作為一種潛在的功能成分，研究其添加量對酸奶流變學、質構特性及微觀結構的影響，以期優(yōu)化雙孢蘑菇風味酸奶的食用品質。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

雙孢蘑菇 由鐘祥興利食品股份有限公司提供，洗凈后切片、100 ℃蒸汽漂燙3 min、瀝干并進行真空冷凍干燥，機械粉碎后過100 目篩，密封，4 ℃冷藏備用；蒙牛風味酸奶 原味，內蒙古蒙牛乳業(yè)股份有限公司。

FD5-2.5 型真空冷凍干燥機 美國GOLDSIM公司；JYL-F700 型電動打蛋器 九陽股份有限公司；DHR-2 型流變儀 測試夾具為40 mm 平行板，間距1 mm，美國TA 儀器有限公司；TA.XT.Plus 物性測定儀 英國SMS 公司；SU8100 掃描電子顯微鏡 日本HITACHI 公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸奶樣品的制備 采用相同規(guī)格的容器盛裝酸奶樣品，以酸奶100.0 g 為基準，分別添加比例為0.0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%和7.5%的ABP，用電動打蛋器充分攪打混勻后，4 ℃靜置待測。

1.2.2 動態(tài)流變學測定

1.2.2.1 應變掃描與線性黏彈區(qū)的確定 考察不同添加量ABP 對應變掃描時酸奶樣品的儲能模量G′的影響，以確定線性黏彈區(qū)的范圍，并選擇合適的應變γ0%。參考Juan 等[1]的方法并略作改動，具體試驗參數為：振蕩-振幅模式；溫度：4 ℃；平衡時間：5 min；掃描頻率：1 Hz；應變：0.01%～100%；每數量級采點數為8。

1.2.2.2 頻率掃描 考察不同添加量ABP 對頻率掃描時酸奶樣品的儲能模量G′和損耗模量G′′的影響。參考Pachekrepapol 等[17]的方法并略作改動，具體試驗參數為：振蕩-頻率模式；溫度：4 ℃；平衡時間：5 min；應變：0.75%；掃描頻率：0.01～10.00 Hz；每數量級采點數為8。

1.2.2.3 溫度掃描 考察不同添加量ABP 對溫度掃描時酸奶樣品的儲能模量G′和損耗模量G′′的影響。參考Gao 等[18]的方法并略作改動，具體試驗參數為：振蕩-溫度斜坡模式；平衡時間：5 min；應變：0.75%；掃描頻率：1 Hz；溫度：4～30 ℃，升溫速度為6 ℃/min；每10 s 采點數為1。

1.2.3 靜態(tài)流變學測定

1.2.3.1 表觀黏度的測定 考察不同添加量ABP 對酸奶樣品表觀黏度的影響。參考Tan 等[19]的方法并略作改動，具體試驗參數為：流動-斜坡模式；溫度：4 ℃；平衡時間：5 min；剪切速率：0.01～100 s-1；測試時間：120 s；每4 s 采點數為1。

1.2.3.2 觸變特性的測定 考察不同添加量ABP 對酸奶樣品黏度和剪切應力的影響。參考Pérez 等[20]的方法并略作改動，具體試驗參數為：流動-斜坡模式；溫度：4 ℃；平衡時間：5 min；剪切速率：0.01～100 s-1（升速）和100～0.01 s-1（降速）；測試時間：120 s；每4 s 采點數為1。

采用奧斯特瓦爾德-德沃爾冪律模型（Ostwaldde Waele power law model）擬合上行流動曲線[21]，如公式所示：

式中：σ為剪切應力（Pa），K 為稠度系數（Pa·sn），γ為剪切速率（s-1），n 為流動特征指數。

1.2.4 質構特性 采用TA.XT.plus 質構儀測定酸奶的硬度、內聚性、濃稠度、黏性和糊口性[22]等指標。參考Yin 等[23]的方法并略作改動，將各組酸奶樣品靜置至室溫后進行質構特性的測定。質構儀參數為：探頭型號A/BE-40，測前速度1.0 mm/s，測試速度2.0 mm/s，測后速度10.0 mm/s，測定距離20 mm，觸發(fā)類型：Auto-5 g。每個樣品重復測定3 次。

1.2.5 微觀結構的測定 挑取各組酸奶樣品的中心部分，于-80 ℃冰箱冷凍過夜后進行真空冷凍干燥，鍍金后用掃描電子顯微鏡觀察[24]。

1.3 數據處理

采用SPSS 19.0 軟件中的ANOVA 模塊的LSD和Duncan 方法對實驗數據進行差異顯著性分析，采用Exponent 6.1.18.0 軟件對質構測定結果進行處理和分析，采用Origin 9.0.0 和Excel 2019 軟件進行圖形繪制。實驗結果以平均值±標準差表示。

2 結果與分析

2.1 動態(tài)流變學測定

圖1 為各組酸奶樣品的振蕩應變掃描結果，由圖可知，各組樣品的儲能模量G′在應變?yōu)?.01%～0.761%時均未隨應變的增大發(fā)生顯著變化，即處于樣品的線性黏彈區(qū)內；而在應變值為0.761%后G′開始隨著應變的增加而明顯減小，表明已過渡到非線性黏彈區(qū)。本研究在線性黏彈區(qū)內選擇應變?yōu)?.75%進行后續(xù)動態(tài)流變學試驗。

圖1 酸奶樣品的線性黏彈區(qū)Fig.1 Linear viscoelastic region of yogurt samples

2.1.1 應變掃描 儲能（彈性）模量G'表示物質受到力的作用時的變形程度，損耗（黏性）模量G''表示物質受到力的作用時阻礙物質流動的特性。表1 為應變在臨界應變（0.761%）時各組酸奶的儲能模量和損耗模量。由表可知，G′始終大于G′′，表明各組酸奶樣品均表現(xiàn)為彈性特征占主導地位，具有類似凝膠的特征[25]；當ABP 添加量為1.5%時，酸奶的G′和G′′均略低于空白組（添加量0.0%），即酸奶的黏彈性均有所降低；當ABP 添加量高于1.5%時，酸奶的G′和G′′均高于空白組，且隨ABP 添加量的增大而顯著增大（P＜0.05），儲能模量G′的增長幅度較損耗模量G′′更為明顯，表明ABP 的添加量超過1.5%時，可提高酸奶的黏彈性，且對彈性的影響大于對黏性的影響。

表1 ABP 添加量對酸奶臨界應變時的儲能模量G′和損耗模量G′′的影響Table 1 Effects of ABP addition on storage modulus G′ and loss modulus G′′ of yogurt under the critical strain

2.1.2 頻率掃描 頻率掃描是研究酸奶流變性最常用的方法之一，對酸奶的凝膠結構不會產生實質性的破壞，可研究酸奶逐漸加載荷時的黏彈性響應，同時也可以間接地反映酸奶的口感[26]。圖2A 和2B 是不同組的酸奶樣品在頻率掃描中的G′和G′′的變化圖。由圖可知，各組酸奶樣品的G′均表現(xiàn)出頻率依賴性，各組酸奶的G′隨頻率的增加而上升；隨著頻率的增加，各組酸奶的G′會首先出現(xiàn)小幅的下降，隨后出現(xiàn)一個基本不隨頻率變化的平臺區(qū)，最后隨頻率的增加而逐漸增大，這與吳偉都等[27]的研究結果一致，可能是由于低頻振蕩時的應力較小，低于樣品的屈服應力，故只發(fā)生小幅的形變而不流動；隨著頻率的升高，應力超過了屈服應力，樣品發(fā)生流動，平臺期結束。另一方面，當ABP 添加量為1.5%時，酸奶的G′和G′′均低于空白組，說明較低添加量的ABP 可使酸奶變??；當ABP 添加量為3.0%時，酸奶的G′和G′′均略高于空白組，隨著ABP 添加量的增大，酸奶的G′和G′′逐漸增大，說明當ABP 添加量高于1.5%時，ABP 對酸奶起到了增稠的作用，ABP 添加量越高，酸奶越不容易流動，呈現(xiàn)出類似固體的性質，但添加量過高、硬度過大反而對酸奶的口感不利[28]。酸奶中添加不同含量的ABP 流變學頻率掃描研究表明，添加1.5%～3.0%的ABP 能夠起到改善酸奶的流動性及質地，降低酸奶的黏結性的作用，且對酸奶品質影響較小。

圖2 酸奶樣品在頻率掃描（0.01～10.00 Hz）條件下的G′（A）和G′′（B）變化Fig.2 Changes in storage modulus G′ (A) and loss modulus G′′(B) of yogurt samples as a function of frequency(0.01～10.00 Hz)

2.1.3 溫度掃描 溫度的變化會導致酸奶內部組織結構發(fā)生一定的變化，故溫度掃描的結果可在一定程度上反映產品的穩(wěn)定性和對溫度的耐受能力，可為實際生產提供一定的理論依據[29]。圖3A 和3B 是不同組的酸奶樣品在4～30 ℃的溫度掃描中儲能模量G′和損耗模量G′′的變化圖。由圖可知，在升溫過程中G′一直大于G′′，說明體系依然以彈性為主。從模量隨溫度的變化情況看，酸奶中ABP 添加量越高，酸奶的G′和G′′的下降速率越快，而ABP 添加量較低的酸奶在升溫過程中模量變化較小，對溫度的耐受性較好，能更好地保持其性狀的穩(wěn)定。溫度為4～10 ℃時，各組酸奶樣品均表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，G′和G′′值均隨溫度的升高基本保持不變；隨著溫度繼續(xù)上升，各組酸奶樣品的G′和G′′值均表現(xiàn)出一定的下降趨勢，這可能是由于分子間的布朗運動加劇降低了流動阻力，或是酪蛋白分子間氫鍵發(fā)生斷裂導致分子間的相互作用力下降，從而使黏彈性下降[30]。由動態(tài)流變學的溫度掃描結果可知，從酸奶穩(wěn)定性角度進行考量，可以添加1.5%～4.5%的ABP，對酸奶的營養(yǎng)品質進行改善，且添加量在此區(qū)間的酸奶具有良好的耐熱性，不會影響酸奶的穩(wěn)定性。

圖3 酸奶樣品在溫度掃描（4～30 ℃）條件下的G′（A）和G′′（B）變化Fig.3 Changes in storage modulus G′ (A) and loss modulus G′′(B) of yogurt samples as a function of temperature (4～30 ℃)

2.2 靜態(tài)流變學測定

2.2.1 表觀黏度 表觀黏度可從側面反映樣品的結構及穩(wěn)定性，是感官評價的重要組成部分[31]。圖4是各組酸奶樣品的黏度曲線圖。由圖可知，各組酸奶的表觀黏度均隨剪切速率的增大而逐漸降低，表現(xiàn)出剪切稀化現(xiàn)象，這是因為隨著剪切速率的增大，樣品中由蛋白質、糖類和脂肪等物質構成的空間網狀結構被破壞，分子間相互作用力降低，表現(xiàn)為黏度下降[32]。同一剪切速率條件下，各實驗組酸奶的表觀黏度隨ABP 添加量的增加而逐漸增大；而添加量為1.5%的酸奶的表觀黏度反而低于空白組酸奶，說明較低添加量的ABP 會削弱酸奶中原有的網絡結構，而添加量高于1.5%時，可能是由于ABP 的加入增大了體系中膳食纖維的含量，具有較強水合能力，從而使酸奶的黏度不斷增大[33]。因此，從靜態(tài)流變學的觀點來看，考慮酸奶的穩(wěn)定性，ABP 的添加量在1.5%～4.5%較為合理。

圖4 酸奶樣品的黏度曲線圖Fig.4 Viscoelastic curves of yogurt samples as a function of shear rates

2.2.2 觸變特性及冪律方程擬合 觸變特性可以反映酸奶在不斷變化的剪切速率下的黏度變化及結構變化規(guī)律。圖5 是各組酸奶樣品在不同剪切速率下的流動曲線，由圖可知，各組酸奶樣品的剪切應力均隨剪切速率的增加而增大，然后隨剪切速率的降低而減??；各組酸奶樣品的升速曲線和降速曲線均不重合，表現(xiàn)出一定的滯后現(xiàn)象從而形成觸變環(huán)，符合觸變性流體的顯著特征。這是因為剪切作用會導致酸奶中的凝膠結構發(fā)生破壞，需要經過一定的時間才能回復到原有的體系狀態(tài)，故出現(xiàn)這種剪切變稀的現(xiàn)象[23]。

圖5 酸奶樣品的觸變特性Fig.5 Thixotropic curves of yogurt samples as a function of shear rates

ABP 添加量對酸奶流變學參數的影響如表2 所示。其中，觸變環(huán)面積的大小反映了酸奶樣品在經外力剪切后回復原來狀態(tài)的快慢程度，觸變環(huán)面積越大，表明樣品的觸變性越大，體系經外力剪切作用后黏度的變化越大，在剪切作用停止后，樣品內部結構重新組合和回復的速度越慢。這也反映出，酸奶經長時間的剪切后再靜止是一個重新稠化的過程，具有較小觸變環(huán)面積的物料更易于保型，有利于產品的加工制作[34]。由表2 可知，各實驗組酸奶觸變環(huán)的面積隨ABP 添加量的增大而顯著增大，當添加量為1.5%時，酸奶的觸變環(huán)面積最?。?43.48±3.04 Pa/s），顯著（P＜0.05）低于空白組酸奶；而添加量高于1.5%時，酸奶的觸變環(huán)面積均顯著高于空白組（P＜0.05），說明添加1.5% ABP 時，酸奶的凝膠網絡結構回復最快，而ABP 添加量高于1.5%時，由于酸奶與菇粉顆粒之間形成了相對更為致密穩(wěn)定的空間結構，故經剪切行為破壞后重構過程更長，回復速度較慢[35]。由上可知，不同添加量的ABP 對酸奶受外力剪切后的回復性有著不同的影響，考慮實際生產及樣品的穩(wěn)定性，ABP 的添加量在1.5%～3.0%之間較為合適。

表2 ABP 添加量對酸奶樣品流變學參數的影響Table 2 Effects of ABP addition on rheological parameters of yogurt samples

各組酸奶上行流動曲線的冪律方程擬合參數如表2 所示，其中流動特征指數n 表示樣品的流動特性與牛頓流體特性的接近程度，稠度指數K 反映了樣品的黏稠度[36]。由表可知，除添加量為6.0%和7.5%的兩組樣品外，其余4 組樣品的擬合方程的相關系數均達到0.93 以上，表現(xiàn)出較好的擬合度；各組酸奶的流動特征指數n 均小于1，在0.09～0.17 范圍內，為假塑性流體，與其黏度曲線剪切稀化的結果相符。當ABP 添加量為1.5%時，樣品的K 值和n 值均與空白組無顯著差異（P＞0.05），即ABP 添加量較低時對酸奶的稠度無顯著影響；而當添加量高于1.5%時，隨著ABP 添加量的增加，酸奶的流動特征指數n 逐漸降低，而稠度指數K 顯著增大（P＜0.05），說明ABP 添加量越大，酸奶的流動性越小、稠度越大，與黏度曲線的變化趨勢相符，這與Hanou 等[37]的研究結果一致，可能是酸奶中的總固形物含量的增加促進了粒子間相互作用的增加所致。因此，從酸奶的流動性及黏稠度進行考量，ABP 的添加量不應超過3.0%，否則會降低酸奶的流動性，導致酸奶過稠，可能會對酸奶的口感產生不良的影響。

2.3 質構特性

ABP 添加量對酸奶質構特性的影響如表3 所示，結果也證實了ABP 的添加對酸奶流變學特性的影響。由表3 可知，酸奶的硬度、內聚性、濃稠度、黏性均隨ABP 添加量的增大呈先減小后增大的趨勢。當添加量為1.5%時，酸奶的硬度、內聚性、濃稠度、黏性和糊口性最??；添加量為3.0%的酸奶與空白組酸奶在各項質構指標上均無顯著性差異（P＞0.05）；而隨著添加量的增大，酸奶的硬度、內聚性、濃稠度和黏性均呈上升趨勢，說明ABP 添加量較低時，會對酸奶內部結構的穩(wěn)定性產生一定的負面影響，使酸奶呈稀軟的狀態(tài)，而隨著ABP 添加量的增大，體系中逐漸形成了較強的空間結構，使酸奶變得黏稠而穩(wěn)定，但由于在口中更難以化開，致使口感變差。根據不同ABP 添加量下的酸奶質構特性結果表明，ABP 的添加量在1.5%～4.5%較為適宜。

表3 ABP 添加量對酸奶樣品質構特性的影響Table 3 Effects of ABP addition on textural properties of yogurt samples

2.4 微觀結構

不同ABP 添加量的酸奶的掃描電鏡圖如圖6所示。圖6A 為空白組酸奶放大5000 倍的SEM 照片，可以觀察到酸奶內部結構主要表現(xiàn)為由較多不規(guī)則纖維狀酪蛋白膠束連接而成的立體網絡結構，結構內部存在較多形狀、大小無明顯規(guī)則的空隙，結構外部存在較多的自由末端。圖B、C、D、E 和F 分別為添加1.5%、3.0%、4.5%、6.0%和7.5% ABP 的酸奶樣品掃描電鏡圖，由圖可知，ABP 顆粒填充了酪蛋白網絡結構內部的空隙，或是附著在網絡結構外部的自由末端并不斷堆積；當ABP 添加量為1.5%時，酸奶的結構中能夠觀察到與對照組類似的較多纖維狀的酪蛋白結構和空隙的存在，而ABP 添加量為3.0%時可觀察到結構中的空隙已有一定減少；隨著ABP添加量的不斷增加，酸奶的網絡結構變得更為緊密和牢固，逐漸形成致密且連續(xù)的空間結構，使酸奶的穩(wěn)定性和黏度逐漸增強[38]。

圖6 酸奶樣品的掃描電鏡圖（5000×）Fig.6 Electron scanning micrograph of yogurt samples (5000×)

3 結論

本實驗對不同ABP 添加量的酸奶的流變學和質構特性進行研究，結果表明，與空白組酸奶相比，1.5% ABP 酸奶具有較低的動態(tài)黏彈性、表觀黏度、稠度、硬度和內聚性，酪蛋白網絡結構中具有較多無規(guī)則空隙；隨著ABP 添加量的增加，酪蛋白網絡結構中的空隙逐漸被ABP 顆粒所填充，網絡結構逐漸變得致密而連續(xù)，使酸奶的硬度、黏稠度和穩(wěn)定性不斷增強，這也側面反映酸奶品質隨ABP 的添加而表現(xiàn)出下降的趨勢。綜合以上結果，ABP 的添加量為1.5%～3.0%時，可使酸奶具有較好的流變性和質構特性。本實驗的研究結果為雙孢蘑菇風味乳制品的制作提供了參考依據。

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