山药对发酵羊乳质地、风味和蛋白质羰基化水平的影响

赵薇1,包苗苗1,曹艳妮2,单媛媛1*,吕欣1

(1.西北农林科技大学 食品科学与工程学院,陕西 杨凌 712100;2.中垦华山牧乳业有限公司,陕西 渭南 714019)

摘 要:为制备一种新型风味发酵羊乳,将山药粉加入凝固型羊酸乳中,研究质量分数0%、0.75%、1.50%、2.25%和3.00%的山药粉添加量对发酵羊乳质地和蛋白质羰基化水平的影响,并评价产品的pH值、可滴定酸度、乳酸菌活菌数和风味物质的组成。结果表明,羊乳原料及其在加工过程中的蛋白质氧化会导致最终发酵羊乳产品质地和保水性显著降低(P<0.05),羊乳原料中添加不同比例的山药粉能有效降低发酵羊乳生产过程中由于蛋白质氧化产生的羰基化合物含量。同时,山药粉的添加改善发酵羊乳的口感、稠度和质地等感官特性,提高产品的酸度和乳酸菌数量。气相色谱质谱分析表明,添加山药粉可提高发酵羊乳中丙酮和乙偶姻等成分的相对含量,使发酵羊乳具有特殊的山药风味。因此,发酵前添加0.75%的山药粉可以降低发酵羊乳中蛋白质羰基化水平,改善产品质地和风味等感官特征,并提高乳酸菌数量。

关键词:山药;山羊乳;羰基化合物;发酵乳;质地

由于具有易消化和低过敏性等特点,羊奶及其制品的消费群体逐步扩大,羊乳产业规模快速增加[1],羊乳制品的精深加工势在必行。发酵乳因具有酸甜、黏稠的口感以及对人体肠道健康的促进功能等优点,被公认为是兼具营养和健康的食品。但是,由于羊乳与牛乳在乳固体含量、蛋白质组成、脂肪酸组成、离子钙浓度和酪蛋白胶束大小等方面存在显著差异[2],发酵羊酸奶也会出现脱水收缩现象[3],是发酵羊乳生产过程中必须解决的实际问题。

由于乳中富含不饱和脂质、内源性氧化酶类、金属催化剂等成分,在原料乳贮藏及均质、灭菌、发酵等乳制品加工过程中,不可避免会导致活性氧和活性氮等自由基的产生[4],破坏乳体系中的内源性抗氧化剂,从而引起乳产品中的蛋白质发生氧化和聚合。从营养学角度分析,蛋白氧化导致的蛋白结构分解或重聚也会影响乳蛋白的消化性和必需氨基酸的生物有效性[5]。过度氧化可能导致食品营养成分流失,甚至产生有毒物质,影响人体健康。蛋白质羰基含量被广泛认为是蛋白质氧化的生物标志[6]。食品加工过程中产生的羰基化合物可能会在后续消化过程中进一步累积,从而诱发或加剧多种人体疾病,如阿尔茨海默病、慢性肺病、慢性肾功能衰竭、糖尿病和败血症等。研究表明,无论是源于体内还是饮食摄入的蛋白质羰基化合物都可以作为信号分子,激活内源性抗氧化防御,影响免疫系统[7]。因此,为保证发酵羊乳产品的营养和安全,生产过程中需要关注羰基化合物的水平。

山药是一种广泛种植的药食同源蔬菜,富含多种营养素,如多糖、蛋白质、淀粉、氨基酸和微量元素,并含有多酚、皂苷、果胶、胆甾醇、尿囊素等功能成分[8]。山药中的多糖和多酚已被证明具有抗氧化和抗衰老的作用[9],而山药淀粉和黏多糖具有优良的胶凝特性[10],可作为天然稳定剂应用于乳制品加工。此外,山药具有清爽的香味,可以丰富酸奶的风味。因此,作为一种新型功能性食品配料,山药具有提高酸奶质地及营养和健康属性的潜力。研究表明,山药粉对提高酸奶的功能成分含量有积极的作用[11],山药淀粉也已被证明可以改善搅拌型酸牛奶的理化、感官和流变学特性[12],但目前鲜有在发酵羊乳配方中使用山药作为功能成分的研究。在发酵羊乳中添加山药作为一种功能性增稠剂可能会改善其感官、营养和有益健康的特性,但需要对最终产品的感官、品质及氧化产物的水平进行评估。因此,本文制备一款山药发酵羊酸乳,研究山药添加量对发酵羊乳质地、风味及乳酸菌活菌数和羰基化蛋白含量的影响,所制备的发酵山药羊乳不仅具有山药与羊奶相结合的营养作用,还可能赋予发酵羊乳特殊风味,从而受到消费者的青睐,具有良好的市场前景。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

羊乳:西北农林科技大学克隆羊基地,收集乳样后,在低温下迅速运至实验室。山药粉:市售;商品发酵剂培养物:北京川秀有限公司;氢氧化钠、酚酞、MRS琼脂、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)、硫酸亚铁(FeSO4)、水杨酸、过氧化氢(H2O2)、邻苯三酚、抗坏血酸、三氯乙酸、2,4-二硝基苯肼、乙酸乙酯、三氯乙酸、盐酸胍、乙二胺四乙酸、十二烷基硫酸钠、5,5′-二硫代二硝基苯甲酸[5,5′-dithiobis-(2-nitrobenzoic acid),DTNB]、尿素、溴化钾、二水合磷酸二氢钠、十二水合磷酸氢二钠、甲醇、甲酸、盐酸、没食子酸、福林酚(Folin-Ciocalteau)、碳酸钠、2-甲基-3-庚酮(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;二喹啉甲酸(bicinchoninic acid,BCA)试剂盒:陕西中晖赫彩医药科技有限公司。

1.1.2 仪器与设备

DK-S24水浴锅:上海森信实验仪器有限公司;JJ500Y电子天平:常熟市双杰测试仪器厂;PB-10 pH计:西安日默尔科技有限公司;ME104E电子分析天平:梅特勒-托利多仪器上海有限公司;7200型可见分光光度计:尤尼科(上海)仪器有限公司;HPX-9162MBE电热恒温培养箱:上海博迅实业有限公司医疗设备厂;HC-3016R高速冷冻离心机:安徽中科中佳科学仪器有限公司;TG1650-WS高速台式离心机:上海卢湘仪离心机仪器有限公司;DSX-30L手提式高压蒸汽灭菌器:上海申安医疗器械厂;HYL-C组合式摇床:太仓市强乐实验设备有限公司;SPARK酶标仪:奥地利 Tecan Austria GmbH公司;GCMS-QP2010 Ultra气相色谱质谱联用仪:日本岛津制作所;TA.XT PLUS/50物性测定仪:英国STABLEMICVO公司;SW-CJ-2FD超净工作台:苏州安泰空气技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 原料乳氧化对发酵羊乳品质的影响

将FeCl3和抗坏血酸分别加入羊乳中使其浓度为0.1 mmol/L,再加入H2O2使其最终浓度分别为0、1、5、10、20 mmol/L,混匀,室温避光反应6 h,90 ℃加热10 min并不断搅拌。冷却至42~45 ℃,接种发酵剂,在(42±2) ℃下发酵6 h,冷却后于4 ℃储存。

1.2.2 山药发酵羊乳的制备

将山药粉、沸水按质量比1∶3混合,重复研磨3 次至均匀细腻,按0%、3%、6%、9%、12%(质量分数)添加到羊乳中,获得山药粉添加质量分数为0%、0.75%、1.50%、2.25%和3.00%的羊乳山药混合液,经均质后,按照1.2.1进行灭菌、冷却、接种、发酵和后熟,制备发酵羊乳产品。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 可滴定酸度和pH值的测定

按照GB 5009.239—2016《食品安全国家标准 食品酸度的测定》中的滴定法测定可滴定酸度。使用预先校准的pH计记录每个样品的pH值。

1.2.3.2 持水力的测定

取15 g不同发酵羊乳样品,在10 ℃下以4 000 r/min离心15 min,倾去上清液,称质量。持水力(X,%)计算公式如下。

式中:m1m2分别为离心前后样品的质量,g。

1.2.3.3 质构的测定

使用物性测试仪,P/36R的探头进行反向挤压试验,测定硬度、稠度、黏聚性和黏度。测前速度1.0 mm/s,测试速度1.5 mm/s,测后速度10.0 mm/s,压缩距离3 mm,感应力Auto-2 g。

1.2.3.4 羰基含量的测定

参照Feng等[5]的方法测定不同样品中的羰基化合物含量。移取2等份0.2 mL稀释后的样品,加入0.8 mL 2 mol/L的HCl溶液(含2,4-二硝基苯肼),以同浓度无2,4-二硝基苯肼的HCl为对照,室温孵育1 h,加入0.4 mL 40%三氯乙酸混匀,静置30 min,4 ℃、8 000 r/min离心20 min,沉淀用适量乙醇/乙酸乙酯(体积比1∶1)洗涤3 次,溶解于1.0 mL 0.02 mol/L pH值为6.5的磷酸盐缓冲液(含6 mol/L盐酸胍)中,在370 nm处测定吸光度,采用BCA试剂盒测定蛋白质含量,以摩尔消光系数22 000 L/(mol·cm)计算每毫克蛋白质中羰基含量,羰基含量(Y,nmol/mg 蛋白)计算公式如下。

式中:A1为测定管OD值;A2为对照管OD值;R为比色光径,1 cm;C为样品中蛋白质浓度,mg/L。

1.2.3.5 巯基含量的测定

采用Ellman试剂法测定游离巯基的含量[13]。将0.5 mL稀释后的样品与2.0 mL Tris-甘氨酸缓冲液混合后加入0.2 mL DTNB的Ellman试剂避光反应1 h,在波长412 nm处测定其吸光度,以不加Ellman试剂的溶液作为对照组。巯基含量(Z,nmol/mg 蛋白)根据下列公式进行计算。

式中:73.53=106/13 600,13 600为Ellman试剂的摩尔消光系数,L/(mol·cm);A412为除去试剂空白后样品的吸光度;D为稀释倍数;C为蛋白浓度,mg/mL。

1.2.3.6 山药中游离酚和结合酚类含量的测定

游离酚类化合物的提取[14]:称取75 mg山药粉溶于1.5 mL甲醇-水-甲酸溶液(80∶19.9∶0.1,体积比),超声处理90 min,4 ℃、8 000×g离心10 min,收集上清液,残留物重新溶于1 mL甲醇-水(85∶15,体积比)溶液中,超声处理30 min,以相同条件离心。合并两种上清液,储存在-20 ℃的冰箱中。

结合酚类化合物的提取[15-16]:用2 mol/L NaOH溶液进一步水解先前萃取获得的残余物,室温下保持1 h。用6 mol/L HCl调节pH值至3,用2 mL乙酸乙酯萃取结合酚类化合物。4 ℃、8 000×g离心10 min,旋转蒸发干燥上清液,残留物溶解于2 mL甲醇-水(85∶15,体积比)溶液中,获得多酚提取物。

酚类化合物含量测定:以没食子酸为标准品,采用分光光度法测定酚类化合物含量[16]

1.2.3.7 DPPH自由基清除能力测定

参照Feng等[17]的方法,将50 μL山药多酚提取物与200 μL DPPH乙醇溶液(100 mL乙醇中含有4.0 mg DPPH)混匀,室温避光反应30 min,在波长517 nm处测定吸光度。各组样品对DPPH自由基清除率(X,%)按下式计算。

式中:A1为样品吸光度;A2为乙醇代替DPPH溶液吸光度;A0为乙醇代替样品吸光度。

1.2.3.8 羟自由基清除能力测定

采用Fenton反应法进行测定,将50 μL山药多酚提取物与2 mL FeSO4(1.8 mmol/L)、1.5 mL水杨酸(1.8 mmol/L)和0.3% H2O2混匀,37 ℃孵育30 min,在510 nm处测量上清液的吸光度,各组样品对羟自由基的清除率(Y,%)按下式计算。

式中:A1为样品溶液吸光度;A2为蒸馏水代替水杨酸的吸光度;A0为蒸馏水代替样品溶液的吸光度。

1.2.3.9 超氧阴离子自由基清除能力测定

采用邻苯三酚自氧化法进行测定。50 μL山药多酚提取物与300 μL Tris-HCl(pH8.2,50 mmol/L)25 ℃孵育10 min,加入等温20 μL 30 mmol/L邻苯三酚反应5 min。用50 μL 1 mol/L HCl终止反应,在329 nm处测定吸光度。各组样品对超氧阴离子自由基的清除率(Z,%)按下式计算。

式中:A1为样品溶液的吸光度;A2为蒸馏水代替邻苯三酚的吸光度;A0为蒸馏水替样品溶液的吸光度。

1.2.3.10 乳酸菌活菌数测定

参照GB 4789.35— 2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》中的平板菌落计数法测定每个样品中的乳酸菌活菌数。

1.2.3.11 风味物质测定

固相微萃取条件:将5 mL样品置于气相瓶中,依次加入0.5 g NaCl、1 μL 3 μg/mL 3-甲基-2-庚酮,加盖密封,在自动进样器中平衡(40 ℃,15 min,220 r/min)。用已老化的固相微萃取头DVB/CAR/PDMS(50/30 μm,Supelco)富集风味物质 20 min,于 250 ℃解吸附3 min。气相色谱条件:起始温度40 ℃保持5 min,再以5 ℃/min升至200 ℃保持1 min,再等速升至240 ℃保持3 min。进样口温度为250 ℃,传输线温度为230 ℃,载气为氦气,流速为2.0 mL/min,进样模式为不分流进样。质谱条件:离子源温度230 ℃,接口温度250 ℃,质量扫描范围m/z为30~650。采用归一化积分法对各物质进行定量分析。

1.3 数据分析

每个样品处理组进行3 次平行重复试验,结果用平均值±标准差表示,使用Excel、Minitab18、SPSS 20.0软件进行数据处理和显著性分析,统计学显著性水平为P<0.05,使用Prism6进行数据绘图。

2 结果与分析

2.1 蛋白质氧化对发酵羊乳的质地和保水性的影响

羰基衍生物是蛋白氧化的主要产物之一,可用来衡量蛋白质的氧化程度。H2O2浓度对发酵羊乳中羰基和巯基含量及持水性的影响见图1。

图1 H2O2浓度对发酵羊乳中羰基和巯基含量及持水性的影响
Fig.1 Effect of H2O2 concentration on carbonyl and sulfydryl content and water-holding capacity in fermented goat milk

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

如图1所示,随着H2O2浓度的增加,羊乳蛋白的羰基含量从(12.41±0.78) nmol/mg蛋白增加到(26.82±0.95) nmol/mg蛋白,表明羊乳蛋白中氨基酸侧链对羟自由基敏感,易发生氧化反应。半胱氨酸的巯基是对氧化较为敏感的基团,易被活性氧攻击,导致蛋白质发生氧化修饰[18],采用游离巯基的含量进行表征巯基氧化的程度。由图1可知,当H2O2浓度在0~5 mmol/L时,羊乳蛋白分子中游离巯基含量显著减少(P<0.05);当H2O2浓度大于5 mmol/L时,游离巯基含量增加但仍显著低于对照组(P<0.05),说明原料乳蛋白发生了不同程度的氧化。

在总固体和总蛋白含量相同的情况下,蛋白氧化是影响持水性的主要因素之一。由图1可知,随着氧化程度增加,样品的持水性逐渐降低。可能是氧化使蛋白结构改变,酸奶的凝胶结构被破坏,降低了蛋白质分子间的亲和力,使蛋白质与水的结合量减少,导致持水性下降[19]。通过硬度、稠度、黏聚性和黏度对发酵羊乳口感进行数字化评价,结果如图2所示。

图2 H2O2浓度对发酵羊乳质构特性的影响
Fig.2 Effect of H2O2 concentration on the texture of fermented goat milk

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图2可知,当H2O2浓度在0~5 mmol/L时,发酵羊乳的稠度、黏度和硬度无显著性差异(P>0.05),而黏聚性明显增加;当H2O2浓度大于5 mmol/L后,随着H2O2浓度的增加,发酵山羊乳的稠度、黏度显著降低(P<0.05),这可能是因为氧化后蛋白形成的蛋白质网状结构强度较弱,酪蛋白的凝胶性较差。

2.2 山药粉对发酵羊乳生产过程中羰基化合物生成量的影响

山药粉中不同酚类化合物含量及其抗氧化活性见表1。

表1 山药中的酚类化合物含量和抗氧化活性
Table 1 Phenolic compound content and antioxidant activity evaluation in Chinese yam

类别总酚游离酚结合酚含量/(mg没食子酸当量/g干重)33.3 20.3 9.0清除率/%DPPH自由基52.38 31.18 13.13羟自由基69.06 40.66 22.15超氧阴离子自由基63.77 48.73 49.09

由表1可知,山药中富含的游离态和结合态酚类化合物对DPPH自由基、羟自由基、超氧阴离子自由基均有较高的清除活性,具有在发酵羊乳生产过程中通过清除自由基,影响蛋白质氧化产物生成的潜力。山药粉添加量对发酵羊乳生产过程中羰基化合物生成量的影响如表2所示。

表2 山药粉添加量对发酵羊乳加工过程中羰基含量的影响
Table 2 Effect of Chinese yam powder on the content of carbonyl during the processing of fermented goat milk

注:同行不同小写字母表示组间差异显著(P<0.05);同列不同大写字母表示组内差异显著(P<0.05)。

?

由表2可知,发酵羊乳在加工过程中羰基含量增加。经过均质后,随着山药粉添加量的增加,羰基化合物的含量明显降低。这可能与羊乳中的蛋白质与山药中的多酚相互作用有关。热处理后,羊乳中的羰基含量均增加,当山药添加量为0.75%时羰基含量增加最小,可能是因为山药中的多酚与羊乳中的蛋白质相互作用减缓了蛋白氧化。发酵完成后,添加0.75%、1.50%和2.25%山药粉的发酵羊乳羰基含量显著降低。以上结果表明山药粉的添加能抑制羰基化合物的生成,该作用与山药粉的添加量有关。

2.3 山药粉对发酵羊乳的质地和乳酸菌数量的影响

山药粉的添加对发酵羊乳可滴定酸度、pH值和乳酸菌活菌数的影响如图3所示。山药粉添加量对发酵羊乳质构特性的影响见图4。

图3 山药粉添加量对可滴定酸度、pH值和乳酸菌活菌数影响
Fig.3 Effect of Chinese yam powder addition on the titratable acidity,pH,and count of lactic acid bacteria

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

图4 山药粉添加量对发酵羊乳质构特性的影响
Fig.4 Effect of Chinese yam powder addition on the texture of fermented goat milk

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由图3可知,随着山药粉添加量的增加,发酵羊乳的pH值整体下降,当山药粉添加量为1.50%时,pH值最低,为4.35。当山药粉添加量为2.25%时,可滴定酸度最低,为94.9 ºT,但其余添加山药粉的发酵羊乳可滴定酸度显著高于未添加山药粉组的可滴定酸度(P<0.05)。在发酵过程中,乳酸菌将羊乳中的乳糖分解成乳酸,乳酸是酸奶酸度的主要来源。表明山药能够促进乳酸菌增殖,产生乳酸,从而提高发酵后可滴定酸度,降低pH值。可能是因为山药富含的一些生物活性物质具有益菌效果[11]

如图3所示,两种发酵羊乳乳酸菌活菌数范围为1.22×107~1.82×108 CFU/mL,符合GB 19302—2010《食品安全国家标准 发酵乳》要求[20]。在添加0.75%、1.50%山药时,发酵羊乳中的乳酸菌活菌数显著高于对照组(P<0.05);当山药粉添加量为3.00%时,发酵羊乳中的乳酸菌活菌数显著低于对照组。可能是适量的山药促进了乳酸菌的增殖,但随着添加量的增加,微生物次级代谢产物积累,益生菌原有的生长环境改变,体系中的营养成分不利于其生长,导致活菌数逐渐降低[21]

如图4所示,添加山药粉后发酵羊乳的硬度、稠度明显高于对照组,这可能是添加山药会促进乳酸菌产生胞外多糖,这些多糖的大小和结构会影响酪蛋白的存在[22],与蛋白相互作用,有效地促进蛋白质聚集和三维网络形成。结果表明山药的添加可以显著提高发酵羊乳的硬度、稠度。

2.4 山药对发酵羊乳风味的影响

酸奶的独特风味由乳酸和芳香化合物的复杂混合物贡献,包括乳中已经存在的挥发物和乳发酵产生的特定化合物[23]。使用气相色谱-质谱联用(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)评估挥发性成分如表3所示。

表3 山药粉添加量对发酵羊乳风味成分的影响
Table 3 Effect of Chinese yam powder addition on flavor components of fermented goat milk

注:nd表示未检出;-表示气味活性值<0.01。

名称丙酮2-丁酮2-庚酮2-壬酮2,3-丁二酮乙偶姻2,3-戊二酮3-羟基-3-甲基-2-丁酮乙醛2-甲基丙醛苯甲醛壬醛乙酸己酸丁酸乙醇3-甲基-3-丁烯-1-醇丁酸甲酯癸酸癸酯甲酸己酯甲苯挥发性化合物浓度/(μg/kg)气味活性值3.00%2.20±0.10-22.39±0.76 1.54±0.05 24.55±2.10 nd 7.14±0.31 1.90±1.00 5.46±1.20 0.63±0.03 nd 1.97±0.13-1.86±0.13 0.16±0.00 0.02±0.00 0.01±0.00 1.82±0.33 5.16±0.79 11.17±1.44 0.01±0.01酮类醛类酸类醇类酯类其他0%nd 0.23±0.01 0.17±0.01 0.05±0.01 1.74±0.29 nd 0.39±0.04 0.21±0.02 0.92±0.20 0.03±0.00 nd 0.10±0.00 0.53±0.38 1.75±0.48 0.46±0.31 0.46±0.34 0.02±0.00 0.01±0.00 0.59±0.10 0.07±0.02 0.06±0.00 0.75%0.76±0.01 0.09±0.01 0.44±0.07 0.12±0.04 0.60±0.06 2.45±0.30 0.20±0.04 0.19±0.01 0.76±0.07 0.03±0.00 0.04±0.00 0.04±0.00 0.94±0.42 1.21±0.46 0.40±0.10 1.14±0.04 0.02±0.00 nd 0.12±0.01 nd nd 1.50%nd 0.08±0.03 0.26±0.07 0.08±0.01 4.44±1.63 4.79±0.60 1.30±0.48 0.38±0.08 1.02±0.40 0.02±0.00 nd 0.17±0.02 0.25±0.10 1.33±0.34 0.28±0.01 0.78±0.03 0.02±0.00 0.01±0.01 0.61±0.07 0.15±0.10 0.08±0.04 2.25%1.20±0.04 0.61±0.08 0.46±0.09 0.15±0.04 4.98±0.54 6.91±0.90 2.20±0.36 0.61±0.08 1.05±0.09 0.04±0.00 nd nd 1.57±0.21 3.61±1.13 0.86±0.02 1.16±0.04 0.04±0.00 0.02±0.00 0.81±0.08 0.10±0.02 0.13±0.02 3.00%0.88±0.01 0.33±0.13 0.22±0.01 0.08±0.01 3.68±0.30 nd 1.43±0.06 0.38±0.02 1.36±0.30 0.03±0.00 nd 0.16±0.00 0.42±0.01 1.11±0.08 0.16±0.00 0.57±0.04 0.03±0.00 0.02±0.00 0.52±0.08 0.11±0.01 0.08±0.04 0%nd-17.13±0.07 1.03±0.16 11.58±1.95 nd 1.95±0.21 1.03±0.12 3.67±0.80 0.67±0.03 nd 1.30±0.13-2.91±0.79 0.46±0.31 0.01±0.01-1.17±0.59 5.86±1.04 6.56±2.36 0.01±0.00 0.75%1.91±0.00-44.01±6.99 2.50±0.86 3.99±0.37 4.45±0.55 1.01±0.18 0.94±0.20 3.06±0.29 0.55±0.03 0.08±0.00 0.51±0.13-2.01±0.77 0.40±0.10 0.03±0.00-nd 1.15±0.13 nd nd 1.50%nd-26.36±6.77 1.64±0.30 29.63±9.88 8.71±1.09 6.49±2.38 1.92±0.39 4.08±1.62 0.42±0.10 nd 2.09±0.25-2.21±0.57 0.28±0.01 0.02±0.00-1.46±0.31 6.15±0.74 14.67±9.56 0.01±0.01 2.25%2.99±0.09 0.01±0.00 45.89±8.89 2.92±0.80 33.19±3.60 12.57±1.64 11.00±1.78 3.07±0.40 4.20±0.35 0.92±0.06 nd nd 0.07±0.01 6.02±1.88 0.86±0.02 0.03±0.00 0.01±0.01 1.88±0.33 8.13±0.81 9.95±2.18 0.03±0.00

由表3可知,山药发酵羊乳中共鉴定出21 种化合物,包括8 种酮类、4 种醛类、3 种酸类、2 种醇类、3 种酯类和1 种烃类;对照组发酵羊乳中共鉴定出18 种化合物,包括6 种酮类、3 种醛类、3 种酸类、2 种醇类、3 种酯类和1 种烃类。不同山药添加量的山药发酵羊乳中风味化合物之间有细微的差别,可能与山药的添加量有关。

酮类是酸奶中重要的风味化合物,大多是不饱和脂肪酸的氧化、热降解和氨基酸降解产物。与对照组相比,在山药发酵羊乳中鉴定出了2 种新的酮类化合物(丙酮和乙偶姻),可以提供甜味、奶油味或黄油味和香气。醛是不稳定的中间化合物,含量不是很丰富。在山药发酵羊乳中检测到了乙醛(辛辣味)和2-甲基丙醛(辛辣味和麦芽味),仅在山药添加量为0.75%时检测到了苯甲醛(甜味和杏仁味),表明苯甲醛的产生可能与山药的添加量有关。酸是醇和酯的前体,也是酸奶中重要的风味化合物[24],结果表明添加山药对发酵羊乳中酸类和酯类化合物的种类和含量没有明显影响,这些酸类物质赋予了酸味和奶酪味等,酯类物质赋予了甜味和水果味。可能是因为山药中富含的多酚类物质具有抗氧化作用,可以延缓发酵乳的氧化过程,从而保持了发酵羊乳的新鲜度和口感。这些多酚类物质也可通过调控发酵羊乳中益生菌的代谢间接地影响产品风味[25],能够提高产品的香气和口感,使其更加丰富和令人愉悦。这表明山药的添加不但没有破坏发酵羊乳的风味,还赋予了其更多的甜味和奶油味。

3 结论

山药富含游离多酚和结合多酚,能减缓羊乳在加工过程中羰基化合物的生成,可以作为一种天然功能性增稠剂,用于改善发酵羊乳的质地,促进乳酸菌的增殖及特色风味成分的生成。pH值、可滴定酸度、乳酸菌活菌数、质地特性、风味化合物和感官特性数据表明,发酵前添加质量分数为0.75%的山药可用于功能性发酵羊乳的生产。

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Effect of Chinese Yam on the Texture,Flavor,and Protein Carbonylation of Fermented Goat Milk

ZHAO Wei1,BAO Miaomiao1,CAO Yanni2,SHAN Yuanyuan1*,LÜ Xin1
(1.College of Food Science and Engineering,Northwest A & F University,Yangling 712100,Shaanxi,China;2.Zhongken Huashan Dairy Co.,Ltd.,Weinan 714019,Shaanxi,China)

Abstract:To develop a novel flavored fermented goat milk,Chinese yam was added to set-type goat yogurt,and the effects of different concentrations of yam powder (0%,0.75%,1.50%,2.25%,and 3.00%) on the texture and protein carbonylation levels of the fermented goat milk were studied.The pH,titratable acidity,lactic acid bacteria count,and composition of flavor compounds were also evaluated.The results showed that protein oxidation in goat milk and during processing significantly reduced the texture and water-holding capacity of the final fermented goat milk product (P<0.05).The addition of different proportions of yam powder effectively reduced the levels of carbonyl compounds generated by protein oxidation during the production of fermented goat milk.Moreover,the addition of yam powder improved the sensory attributes of the fermented goat milk,including taste,consistency,and texture,while also increasing the acidity and lactic acid bacteria count.Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis revealed that the addition of yam powder increased the relative content of components such as acetone and acetoin in fermented goat milk,giving the fermented goat milk a distinctive yam flavor.Therefore,adding 0.75% yam powder before fermentation can reduce protein carbonylation levels,improve the texture and flavor sensory characteristics,and increase the lactic acid bacteria count in fermented goat milk.

Key words:Chinese yam;goat milk;carbonyl compounds;fermented milk;texture

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.22.003

基金项目:2022年国家级大学生创新创业训练计划项目(202210712202)

作者简介:赵薇(2002—),女(汉),本科在读,研究方向:食品科学与工程。

*通信作者:单媛媛,女(汉),副教授,博士,研究方向:畜产食品加工与质量控制。

引文格式:

赵薇,包苗苗,曹艳妮,等.山药对发酵羊乳质地、风味和蛋白质羰基化水平的影响[J].食品研究与开发,2024,45(22):15-22.

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责任编辑:冯娜

收稿日期:2023-09-08