吉林农业大学食品科学与工程学院王辑副教授等:植物乳杆菌胞外多糖协同鱼明胶改善低脂酸奶品质特性

2023-08-05作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

1、FG和EPS对低脂酸奶黏度的影响

如图1A所示,低脂酸奶组与正常酸奶组的黏度无显著差异(P>0.05),而添加L. plantarum JLAU103 EPS会使低脂酸奶黏度有所降低,这可能归因于EPS紧凑且光滑的表面特殊结构。此外,EPS可以与水和乳成分相结合,从而增强酪蛋白刚性,最终影响乳蛋白沉淀。添加FG后会使低脂酸奶黏度显著提高(P<0.05),当在低脂酸奶中添加0.60% FG+0.10% EPS后,低脂酸奶的黏度趋近于正常酸奶。随着明胶含量增加,在有限空间内明胶分子间形成的缔结区域以及分子间、分子内的氢键增多,从而使胶凝过程中形成的三维网络结构间隙越来越紧密,最终导致黏度升高。

2、FG和EPS对低脂酸奶滴定酸度和pH值的影响

如图1B、C所示,低脂酸奶组的滴定酸度显著高于正常酸奶组(P<0.05),而pH值却显著低于正常酸奶组(P<0.05)。EPS的添加能降低酸奶的滴定酸度,同时提高pH值,而在低脂酸奶中添加FG又会使滴定酸度大幅升高,显著高于其他各组(P<0.05)。此外,同时添加FG和EPS能明显抑制这种变化,且EPS添加量为0.10%时(0.60% FG+0.10% EPS组)效果较好,此低脂酸奶的pH值显著高于其他实验组(P<0.05)。因此,添加EPS能够降低低脂酸奶的滴定酸度,提升pH值,从而抑制发酵剂中嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌发酵乳糖产生乳酸,防止后酸化。

3、FG和EPS对低脂酸奶活菌数的影响

如图1D所示,低脂酸奶组的活菌数低于其余各组,EPS的添加增加了低脂酸奶中的活菌数,其中添加0.60% FG和0.10% EPS低脂酸奶组的活菌数是正常酸奶组的1.35 倍、低脂酸奶组的1.49 倍、添加0.60% FG低脂酸奶组的1.38 倍,且EPS高添加量组(0.60% FG+0.10% EPS组)活菌数高于低添加量组(0.30% FG+0.05% EPS组),表明EPS能在一定程度上增加酸奶的活菌数。

4、FG和EPS对低脂酸奶持水力的影响

如图1E所示,低脂酸奶组持水力显著低于正常酸奶组(P<0.05),说明乳中脂肪含量的降低会导致酸奶持水力下降。添加0.10% EPS低脂酸奶组比低脂酸奶组的持水力有一定程度提高,但仍达不到正常酸奶组的水平,说明更多的水可与变性乳清蛋白和EPS形成较大的聚集体,使网络连接变得更加紧密,进而增强低脂酸奶的凝胶结构。添加了0.60% FG的两个低脂酸奶组(0.60% FG和0.60% FG+0.10% EPS组)的持水力较低脂酸奶组大幅提高,且高于正常酸奶组和添加0.10% EPS低脂酸奶组,说明FG分子间能够在有限空间内形成缔结区域,同时分子间、分子内的氢键增多,使胶凝过程形成的三维网络结构间隙更加紧密,显著提高低脂酸奶的持水力。此外,6个实验组中,添加0.60% FG和0.10% EPS的低脂酸奶组的持水力提升最大。

5、FG和EPS对低脂酸奶挥发性风味物质的影响

对正常酸奶组、低脂酸奶组以及添加0.60% FG和0.10% EPS低脂酸奶组的挥发性风味物质进行测定,如表2所示。与正常酸奶组和低脂酸奶组相比,添加了0.60% FG和0.10% EPS低脂酸奶组的挥发性风味物质差异较大。通过对酸奶中典型挥发性风味物质的分析发现,0.60% FG和0.10% EPS的添加促进了低脂酸奶中酮类、酸类和醛类风味物质的形成,双乙酰、2-壬酮、2,3-戊二酮、丁酸、和油酸含量明显高于正常酸奶组和低脂酸奶组。其中双乙酰和2,3-戊二酮具有奶油、焦糖香气、并带有坚果底香;2-壬酮呈水果香气;丁酸具有多汁味、奶油味;油酸呈淡的脂肪香气,这些挥发性物质的存在使酸奶风味更加丰富。

6、FG和EPS对低脂酸奶感官评价的影响



如图2A所示,低脂酸奶组的感官评分显著低于正常酸奶组(P<0.05),说明乳中脂肪含量的降低会使发酵后的酸奶感官评分有所降低;而在低脂乳中添加FG以及EPS后能够提高低脂酸奶的感官评分,使之接近正常酸奶组的感官评分。如图2B所示,0.60% FG和0.10% EPS的添加能够提升低脂酸奶的色泽、滋味、气味以及组织状态,且高于正常酸奶组的感官评分。结合低脂酸奶挥发性风味物质分析结果,表明添加FG和EPS可通过提高酸奶中典型挥发性风味物质含量,提高低脂酸奶风味,进而获得到较高的感官评分。

7、FG和EPS对低脂酸奶微观结构的影响

通过对各组酸奶的微观结构进行观察发现(图3),低脂酸奶组比正常酸奶组结构更为疏松;添加FG和EPS后,酸奶的蛋白质网状结构更加清晰可见,较低脂酸奶更为紧密,蛋白质网状结构空隙变小,凝胶结构更加稳定。

8、FG和EPS对低脂酸奶质构的影响



如图4所示,低脂酸奶的硬度、黏性、内聚性、弹性均有所下降;添加0.10% EPS低脂酸奶组的硬度、内聚性、弹性与低脂酸奶组相比显著提高(P<0.05);添加0.60% FG和0.10% EPS低脂酸奶组的硬度、内聚性、弹性均高于低脂酸奶与正常酸奶组,黏性趋近于正常酸奶组。可能是由于EPS能够与蛋白质进行交联,从而增强了酸奶中蛋白质网状结构的强度。

9、FG和EPS对低脂酸奶流变学特性的影响


如图5所示,剪切速率在133~250 s-1时低脂酸奶组的剪切应力比正常酸奶组稍大,当受到外力作用时低脂酸奶组的组织状态改变较大,同时低脂酸奶组的触变环面积也要大于正常酸奶组,当低脂酸奶组受到外作用导致组织状态发生改变后,恢复到原来状态所需要的能量大于正常酸奶组,说明低脂酸奶组稳定性不如正常酸奶组,恢复能力也要小于正常酸奶组。添加0.10% EPS低脂酸奶组的剪切应力及触变环面积均小于正常酸奶组与低脂酸奶组,表明受到外力作用时添加EPS低脂酸奶的组织状态改变较小,同时组织状态发生改变后,恢复到原来状态所需要的能量也要远小于正常酸奶组和低脂酸奶组,说明添加0.10% EPS低脂酸奶组更加稳定,并且恢复能力更强。添加0.60% FG低脂酸奶组与正常酸奶组和低脂酸奶组相比,对维持酸奶的组织状态稳定也有一定的作用。同时发现添加EPS的3 组低脂酸奶(0.10% EPS、0.30% FG+0.05% EPS、0.60% FG+0.10% EPS)与未添加EPS的3 组酸奶(正常酸奶组、低脂酸奶组、0.60% FG)相比,剪切应力与触变环面积均要小于未添加EPS的3 组酸奶,说明添加EPS低脂酸奶较比未添加EPS的低脂酸奶稳定性更强,恢复能力也更好,表示添加EPS能够使低脂酸奶组具有更加稳定的组织状态和更好的恢复能力。

由图6可知,添加FG和EPS均能够增加酸奶的应变大小,说明添加FG和EPS后低脂酸奶的凝胶网络更加坚硬、牢固。结合2.7节微观结构分析,出现这种情况可能是因为EPS和FG的添加使低脂酸奶的凝胶结构更加致密、更加稳定,表明添加FG和EPS能够改善低脂酸奶的流变学特性。

通过对各组酸奶的表观黏度与剪切速率关系进行测定发现(图7),各组样品随着剪切时间延长和剪切速率增加,表观黏度迅速下降最后呈现逐渐平稳的状态,表现出较高假塑性和剪切稀化现象的非牛顿流体特性。剪切速率较小时,酸奶内部的凝胶网络结构破坏程度较低,而随着时间延长和剪切速率逐渐增加,酸奶内部的凝胶网络结构破坏程度增大直至被完全破坏,静电相互作用和疏水相互作用随之减弱,出现剪切稀化的现象。添加了EPS的3 组低脂酸奶(0.10% EPS、0.30% FG+0.05% EPS、0.60% FG+0.10% EPS)表观黏度比未添加EPS的3 组酸奶(正常酸奶组、低脂酸奶组、0.60% FG)低,说明添加EPS会使低脂酸奶的表观黏度降低,这可能是由于EPS的添加使分子间作用力逐渐减弱,流动阻力降低,导致溶液体系的分子流动性增强。

结论

研究了FG-EPS复合物对低脂酸奶理化、微生物、挥发性风味、感官评价、微观结构、质构和流变学等指标的影响,探究其对低脂酸奶品质的改善作用。结果表明:添加0.60% FG+0.10% EPS复合物能提高低脂酸奶的持水力和pH值,降低滴定酸度,黏度趋近于正常酸奶,增加活菌数、特征挥发性风味物质含量和感官评分;改善质构和流变学特性指标。因此,FG与L. plantarum JLAU103 EPS联合使用能够明显改善低脂酸奶的品质,具有潜在应用前景。本研究可为生产上合理应用EPS提供科学参考,也为我国乳酸菌资源的高值化利用提供理论参考。

本文《植物乳杆菌胞外多糖协同鱼明胶改善低脂酸奶品质特性》来源于《食品科学》2023年44卷第10期73-81页,作者:王雪杭, 李瑞东, 蒋云龙等。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220816-187。