核磁共振技术在抗性淀粉酸牛奶中的应用

摘要

酸牛奶已经成为人们日常饮食中的重要一部分,酸牛奶中含有的肠道益生菌及多种营养元素对于人体体制的改善起到了巨大的作用[1]。然而随着生活水平日渐提高,人们对于酸牛奶有了新的要求,在满足自己口感的同时希望酸牛奶具有更多保健功能[2,3]。膳食纤维的相关研究与宣传使大家逐渐认识到这类物质对于人体健康是必不可少的,正因为如此膳食纤维被定义为第七大营养素,突出它对人体健康的重要意义[4]。现代人的饮食结构中以肉食偏多蔬菜较少,这样的饮食结构导致膳食纤维摄入量严重不足。抗性淀粉除了具有类似膳食纤维的功能之外还具有许多特有的保健功能,抗性淀粉的颗粒较小,将抗性淀粉加入酸牛奶当中不仅使酸牛奶具有补充膳食纤维的功能,而且不会具有沙粒感,使人们在享受美味的同时得到健康与营养。
　　 本研究利用核磁共振这一新兴无损检测技术结合传统酸牛奶理化实验完善了抗性淀粉酸牛奶的制作工艺,同时研究了抗性淀粉对于酸牛奶持水性的影响,并且建立了核磁共振弛豫参数与酸牛奶理化性质之间的关系模型。主要结论如下:
　　 (1)经过单因素试验和正交实验,根据极差分析得到高含量抗性淀粉酸牛奶的最佳加工条件:先将抗性淀粉用沸水加热溶解充分糊化,再添加全脂奶粉配制成添加乳,4％抗性淀粉添加量,7.5%白砂糖添加量,均质时间5min,44℃发酵5h。应用本工艺制作的酸牛奶,具有酸牛奶本身的香气,同时由于抗性淀粉的存在在组织结构上更加均匀细腻,口感清新,没有淀粉颗粒存在的沙粒感。
　　 (2)抗性淀粉的添加在发酵过程中可以显著促进嗜热链球菌的数量的增长,但是对于发酵过程中保加利亚乳杆菌的数量的变化并没有显著的影响。在储藏过程中,由于抗性淀粉形成的网络结构对酸牛奶体系内的水分起到了束缚作用,防止了水分随着贮藏时间的延长而大量流失,使体系水分维持在适合乳酸菌生长繁殖的水平,在一定程度上增强了贮藏期乳酸菌的活性,保证了酸牛奶经过较长时间贮藏后乳酸菌含量仍然能够保持较高水平,保证酸牛奶经过较长时间贮藏后仍然对人体具有较高的营养价值。
　　 (3)在酸牛奶制作过程中添加抗性淀粉,不仅使酸牛奶拥有了膳食纤维所赋予的功能特性,而且还赋予了抗性淀粉所具有的多种生理功能,利用核磁共振技术研究发现在酸牛奶制作、贮藏过程中,水分的存在形式发生了巨大的变化,水分存在形式的变化伴随着酸牛奶的理化、感官评价等指标的变化,因此利用核磁共振技术对酸牛奶发酵、贮藏过程中的检测,实现了对酸牛奶的无损快速分析检测,具有重要的现实意义。
　　 (4)酸牛奶发酵过程中pH的变化同乳酸菌的代谢情况之间具有重要关系,乳酸菌的正常生长分裂促进产酸,同时乳酸的生成以及累积会造成体系酸值升高,高酸性的环境不利于乳酸菌整体的代谢活动,从而影响乳酸菌的生长繁殖。在抗性淀粉酸牛奶的发酵过程中,T21对应的质子密度呈现上升趋势,当pH达到4.50之后,氢质子密度保持恒定,不会在随着酸度的增加很上升。pH和单分子层结合水对应的氢质子密度之间具有良好的线性关系,因此通过测量核磁共振弛豫参数T21对应的质子密度可以预测发酵进行的程度,从而实现在发酵过程中对奶制品进行跟踪检测,并且避免了直接接触,实现了酸牛奶制作的无损快速检测。