大麦苗酸奶的抗氧化能力与风味特征研究.pdf
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1、20235139收稿日期:2022-07-14基金项目:浙江省教育厅一般科研项目(Y202248484),浙江省市场监管局“雏鹰计划”培育项目(CY2022345)。作者简介:鲍文娜(1983-),女,博士,副教授,研究方向为功能食品和酶学。通讯作者:潘海峰(1984-),男,博士,高级工程师,研究方向为功能食品和酶学。大麦苗酸奶的抗氧化能力与风味特征研究鲍文娜1,2,3,赵晨浩1,廖鸿秀1,陈怡1,张子烨1,肖功年1,2,3,李惠1,2,潘海峰4(1.浙江科技学院,杭州 310023;2.浙江省市场局乳及乳制品监管技术重点实验室,杭州 310006;3.浙江省农产品化学与生物加工技术重点实验
2、室,杭州 310023;4.湖州学院,浙江 湖州 313000)摘要:文章研究大麦苗与酸奶共发酵后抗氧化活性和风味特征的变化,大麦苗酸奶的总黄酮、总酚、SOD 酶活、CAT 酶活、总抗氧化活力和活菌数,分别为非添加对照组的 3.2、2.2、17.4、4.3、2.6 和 1.8 倍,DPPH、ABTS 和 O2-自由基清除能力显著增加,且 4 益贮藏 21 d后,活菌数为对照组的 4 倍。体外模拟消化显示,抗氧化活性物质主要在胃消化阶段释放,且经体外消化后大麦苗酸奶的总黄酮、总酚、总抗氧化活力分别比对照组提高 315.7%、20.4%、100.8%。SPME-GC-MS 显示大麦苗酸奶的关键性风
3、味物质种类及含量与对照组有显著差异。电子舌分析显示大麦苗酸奶与对照组在咸味上稍有差别,并且随贮藏时间延长,均表现出酸味增加甜味降低的趋势。添加大麦苗可提高酸奶的抗氧化活性和活菌数,改变酸奶风味。关键词:酸奶;麦苗;抗氧化;风味特征中图分类号:TS252.54文献标识码:A文章编号:1001-2230(2023)10-0026-06doi:10.19827/j.issn1001-2230.2023.10.004Antioxidant activities and flavor characteristics of barley grass yogurtBAO Wenna1,2,3,ZHAO Ch
4、enhao1,LIAO Hongxiu1,CHEN Yi1,ZHANG Ziye1,XIAO Gongnian1,2,3,LI Hui1,2,PAN Haifeng4(1.Zhejiang University of Science and Technology,Hangzhou 310023,China;2.Key Laboratory of Dairy Products Super原vision of Zhejiang Provincial Market Bureau,Hangzhou 310006,China;3.Zhejiang Provincial Key Laboratory fo
5、r Chemi原cal and Biological Processing Technology of Farm Products,Hangzhou,310023,China;4.Huzhou College,Huzhou313000,China)Abstract:The changes of antioxidant activity and flavor characteristics were observed after the co-fermentation of barley grass and yogurt.The totalflavonoid content,total phen
6、ol content,SOD activity,CAT activity,total antioxidant activity and the number of viable bacteria were 3.2,2.2,17.4,4.3,2.6 and 1.8 times higher thanof thatof non-added control yogurtrespectively,and the scavenging ability against DPPH,ABTS and O2-free radi原cals increased significantly.The number of
7、 viable bacteria was four times than that of control after storage at 4 毅C for 21 days.In vitro digestion resultsshowed that antioxidant active substances mainly released in the gastric digestive stage,and the total phenol content,total flavonoid content,total an原tioxidant activity of barley grass y
8、ogurt were increased by 20.4%,315.7%,and 100.8%,respectively.SPME-GC-MS showed that there were signifi原cant differences in the component and content of key flavor substances.Electronic tongue analysis showed that the two yogurts were slightly differentin salty taste,and both of them showed an increa
9、se in acidity and a decrease in sweetness with storage time prolonged.The addition of barley grasscould improve antioxidantactivity and the number of viable bacteria of yogurt and change itsflavor.Key words:yogurt;barley grass;antioxidation;flavor characteristics0引言大麦苗是大麦(Hordeum vulagre L.)的幼苗,一般指大
10、麦抽穗前的幼嫩茎叶,尤其是株高在 515 cm 的大麦苗营养最佳。它富含蛋白质和赖氨酸等氨基酸1,且为碱性食物之王,其碱性是理想碱性蔬菜菠菜的 2倍2,大麦苗中有多种抗氧化酶,如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶,具有清除自由基,分解体内毒素,抗衰老等功效3。此外还有多种消化酶4,丰富的叶绿素5,具有抗疲劳、降血压、抗氧化、抗衰老、消食、护肝、降血糖、通便等功能。目前,国内外关于大麦苗和酸奶单独的营养价值和生理功效的研究较多,但将大麦苗和酸奶共发酵的功能型酸奶报道较少,且已有研究主要集中在大麦苗酸奶制备条件优化上6-7,还未对其活性功能和风味特Vol.51,No.10 2023(total
11、395)征进行研究。活性物质的稳定性受氧、温度、pH 等环境因素以及食品体系中蛋白、脂肪等营养成分影响,而食品中这类物质在贮藏期间能否稳定,必然会影响其最终的生物利用率和体内生理活性的发挥。本研究以具有良好抗氧化功能的大麦苗为对象,将其与酸奶进行共发酵,监测发酵过程中功能因子的变化,模拟胃肠道环境,结合风味物质监测,为开发酸鲜可口、营养丰富、香味浓郁并具有良好保健功能的麦苗酸奶提供参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂全脂奶粉,新西兰恒天然有限公司;大麦苗粉,海通食品集团余姚有限公司;乳酸菌种 YO-MIX 187(嗜热链球菌与德式乳杆菌保加利亚乳杆菌种混合),丹麦丹尼斯克;过氧化氢酶(CAT
12、)测定试剂盒(可见光法)和总超氧化物歧化酶(T-SOD)测试盒(羟胺法),南京建成生物工程研究所;-淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶和牛胆盐,sigma;其他生化试剂均为国产分析纯。1.2 大麦苗酸奶的制备大麦苗酸奶的制备参考赵延胜7的方法,烧杯中加入 700 mL 去离子水,加热至 50 益,称取 100 g(12.5%)全脂奶粉、48 g(6%)白糖、0.56 g(0.07%)琼脂、8 g(1%)淀粉、0.8 g(0.1%)果胶、3.6 g(0.45%)大麦苗粉,搅拌均匀。均质 1 min,静置 30 min,95 益水浴杀菌 5 min。温度冷却至 42 益后加入 0.01%发酵剂,100 m
13、L/瓶分装至预先灭菌的玻璃罐中 42 益发酵6 h。放入 4 益冰箱内后熟 12 h,并于 4 益冰箱保存,同时设置不添加大麦苗粉的空白对照组。1.3 活菌数和酸度测定乳酸菌活菌数测定采用乳酸细菌(MRS)固体培养基倾注法,37 益培养 48 h,计算菌落总数;滴定酸度根据 GB 5009.2392016 食品酸度的滴定 中酚酞指示剂法测定8。1.4抗氧化活性测定总黄酮含量测定采用亚硝酸钠-硝酸铝比色法,以芦丁当量表示(mg/100 g 提取样)9;总酚含量测定采用 Folin Ciocaolteus 法,以没食子酸当量表示(mg/100 g 提取量)10;超氧化物歧化酶 SOD 活力和过氧化
14、氢酶 CAT 活力采用南京建成 SOD 试剂盒检测;总抗氧化活力测定参照许尨11方法,以维生素 C 当量表示(mg/100 g);ABTS、DPPH、O2-、OH-、H2O2自由基清除能力的测定分别采用对应的方法12-14,并计算IC50值。1.5体外消化实验取 10 g 贮藏 1 d 的酸奶于 50 mL 离心管中,用10 mL 生理盐水稀释,调整 pH 并进行模拟口腔(1 min)、胃(1 h)和肠(2 h)的消化15。各样品消化前后,提取和测定黄酮含量、多酚含量和总抗氧化活性。1.6风味特征研究采用 SPME-GC-MS 进行挥发性风味物质的测定16,气质联用仪为美国 Agilent 5
15、975C-7890A;毛细管柱 HP-5(30 cm伊0.25 mm,0.25 滋m);SUPELCO 萃取头(50/30 滋m DVB/CAR/PDMS),并对其进行定性RI 值和定量 Ci值的计算,采用 ROAV 法评价关键挥发性风味物质17。通过电子舌监测酸奶发酵过程中味觉特征的变化。1.7数据处理各实验重复 3 次,用 Origin 软件作图,SPSS 软件进行差异显著性分析。2 结果与讨论2.1 自由基清除能力分析大麦苗有较好的抗氧化功能,大麦苗与酸奶共发酵后,监测其在不同浓度下对 ABTS、DPPH、O2-、OH-和 H2O2自由基的清除率如图 1,自由基清除率达 50%所对应的酸
16、奶浓度(IC50)如表 1 所示。大麦苗酸奶对 ABTS、DPPH 和 O2-自由基的清除率要显著高于对照酸奶,其 IC50值较对照组分别降低 26.5%、50.1%和 62.4%,但对 OH-和 H2O2自由基的清除并不明显。2.2 贮藏期间各物质含量变化为了考察贮藏时间对酸奶中活性物质含量的影响,酸奶于 4 益条件下贮存,监测 4 益条件下贮藏 1耀21 d 的酸奶中活菌数、滴定酸度、总黄酮、总酚、抗氧化能力,自由基清除能力等的变化如图 2。大麦苗酸奶的初始活菌数为 29.36伊108CFU/mL,是对照酸奶活菌数的 1.8 倍见图 2(a)。随着贮藏时间的延长,大麦苗酸奶和对照酸奶的活菌
17、数均逐渐下降,但对照酸奶的活菌数下降幅度(21 d 下降 61.5%)是大麦苗酸奶(21 d下降 14.3%)的 4 倍以上,且 21 d 后大麦苗酸奶的活菌数量为对照组的 4 倍。以上说明大麦苗与酸奶共发酵可以增加乳酸菌数量,并且显著减缓其在贮藏期间活菌数下降幅度。无论是对照酸奶还是大麦苗酸奶,滴定酸度持续上升,且大麦苗酸奶的滴定酸度整体要比对照组高,这可能是因为大麦苗酸奶中含的乳酸菌数量较多导致的。21 d 贮藏后,大麦苗酸奶的滴定酸度为(124依5.6)毅T,仍在消费者可接受范围内。图 2(c)和(d)显示,大麦苗酸奶的总黄酮含量在0耀5 d 及 10耀15 d 显著下降(P0.05),
18、到第 21 天时含量比第 1 天 降低了 25.9%。总酚含量在 1耀10 d 呈下降趋势,10耀21 d 则保持相对稳定,到 21 d 贮藏期结束时,较初期水平降低了 18.5%。对照酸奶的总黄酮和总酚含量在 5耀10 d 有所降低并在后期保持稳定。从实验结果看,整个贮藏期内,大麦苗酸奶的总黄酮和总酚含量都显著高于对照酸奶。图 2(e)和(f)显示,大麦苗酸奶的 SOD 酶活在贮藏中活性一直在下降,到 21 d 贮藏期结束时,较初期水平降低 30%。对照酸奶几乎无 SOD 酶活性。CAT 酶活在 1耀5 d 活性维持不变,5耀10 d 明显降低,后期活性降低幅度减缓,结束时较初期水平降低 1
19、7.6%。对照酸奶中 CAT 酶活性较低,且较初期降低 33.3%。图 2(g)显示,大麦苗酸奶的总抗氧化活力在前期的 1耀10 d 呈下降趋势,之后较为稳定,贮藏期降幅为 14%。对照组在贮藏期间保持稳定,降幅不显著。Research Papers研究报告20235139表 1 不同酸奶自由基清除能力的 IC50值样品IC50值ABTS/(mg/mL)DPPH/(mg/mL)O2-/(mg/mL)OH-/(mg/mL)H2O2/(mg/mL)对照酸奶41.2依2.138.9依1.311.7依0.32.70依0.080.30依0.01麦苗酸奶30.3依1.619.4依0.84.4依0.32.1
20、0依0.060.25依0.01酸奶为 30 mg/mL 时,大麦苗酸奶的 DPPH 和ABTS 自由基清除率在 1耀10 d 下降明显,后期较为稳定,贮藏期降幅分别为 14.9%和 8.8%如图 2(h)和(i)。然而对照组 DPPH 自由基清除率基本维持稳定,ABTS 自由基清除率下降缓慢。大麦嫩苗为“碱性食品之王”,可以中和酸性毒素、平衡酸碱,故可能提高乳酸菌对酸的耐受性,从而增加活菌数量。各种活性成分分析发现,大麦苗酸奶具有很好的抗氧化活性,其总黄酮、总酚、SOD 活性、CAT 活性和总抗氧化活性分别是对照组的 3.2 倍、2.2倍、17.4 倍、4.3 倍和 2.6 倍,并且对 DPP
21、H 和 ABTS 自由基的清除能力显著高于对照组。酸奶中黄酮、多酚、抗氧化酶类物质在贮藏期间的稳定性直接影响产品感官品质,同时也对其生物活性和生理功能造成影响。贮藏期活性成分动态监测结果显示,酸奶体系降低了总黄酮、总酚、SOD 酶、CAT酶的贮存稳定性,特别是在 1耀10 d 下降的最为明显,导致其总抗氧化活性和各种自由基清除效率的下降,但贮藏 21 d 后大麦苗酸奶的各种活性物质和抗氧化活性还是显著高于对照组。这与文献报道的结果一致18,贮藏期活性物质稳定性降低的原因可能有如下5 方面:淤乳酸菌的分解代谢作用加剧了黄酮、多酚类物质的降解和转化19;于酸奶中蛋白不断水解使产品质构发生变化20,
22、从而影响了黄酮和多酚类物质的提取;盂酸奶在加工过程中,热杀菌和发酵时的 pH变化使乳中蛋白发生变性,隐藏在分子内部的疏水性基团暴露,促进疏水相互作用及氢键的形成21,促使酸奶中多酚和黄酮类物质与乳球蛋白和酪蛋白发生络合反应形成沉淀,从而使游离态的多酚和黄酮类物质转化为结合态,进而影响了黄酮和多酚类物质的提取;榆SOD 酶和 CAT 酶自身稳定性的原因;虞酸奶体系中酸性环境与麦苗本身碱性特质的冲突。2.3 体外消化前后的抗氧化分析将大麦苗酸奶和对照组酸奶进行口腔液(1 min)、胃液(1 h)和肠液(2 h)消化,监测消化前后总黄酮含量、总酚含量和总抗氧化活性变化。模拟口腔消化对大麦苗酸奶和对照
23、组的总黄酮、总酚和总抗氧化活力均无显著变化,说明口腔液对 3 种物质影响不大。胃液消化后可提高总黄酮(大麦苗酸奶提高 66.8%,对照组提高2.5%)、总酚(大麦苗酸奶提高 196%,对照组提高 396%)和总抗氧化活力(大麦苗酸奶提高 79.5%,对照组提高113.8%),说明胃液消化能促进 3 类成分的释放,可能是胃蛋白酶和胃酸有利于它们从蛋白、果胶等的交联作用中释放,这与已报道的结果相符合22。肠液消化后,大麦苗酸奶的总黄酮含量和总抗氧化活力有所下降,但总酚含量维持稳定,保持在较高水平,较初始含量提高了438%。肠液消化后,对照组总黄酮含量维持稳定,总酚图 1 酸奶 ABTS(a)、DP
24、PH(b)、O2-(c)、OH-(d)和 H2O2(e)自由基清除能力测定Research Papers研究报告Vol.51,No.10 2023(total 395)图 2 贮藏时间对酸奶活菌数、滴定酸度、总黄酮含量、总酚含量、SOD 酶活性、CAT 酶活性、总抗氧化活力、DPPH 自由基清除率和 ABTS 自由基清除率的影响图 3 体外消化对总黄酮含量、总酚含量和总抗氧化活力的影响含量稍有提高,总抗氧化活力稍有下降。大麦苗中多酚在肠液发生了部分降解,而酸奶中乳蛋白在胰蛋白酶作用下水解释放了水溶性蛋白,从而掩盖了大麦苗多酚的损失,因此才导致对照酸奶总酚含量继续升高,而大麦苗酸奶中总酚含量继续
25、维持较高水平。综上,抗氧化活性物质主要在胃液消化阶段释放,经体外消化后,大麦苗酸奶的总黄酮含量、总酚含量、总抗氧化活力分别比对照组提高 315.7%、20.4%、100.8%。2.4 大麦苗酸奶的挥发性风味物质检测分析通过对比发酵乳挥发性风味物质成分总离子流图谱,大麦苗酸奶和对照酸奶的挥发性成分较相似。经 NIST 11 标准库检索,除去萃取头带来的少量硅氧烷类杂质峰和 3 组平行样品中仅个别检测到的峰,利用面积归一化法计算各组分相对峰面积百分比,按照酸类、酮类、醛类、醇类、酯类、其它化合物的方式进行分类。共检测出 72 种挥发性物质,其中大麦苗酸奶检测出 53 种挥发性物质,对照组检测出 4
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