1. 引言
酸奶能够调节肠道菌群，还能够预防骨质疏松、腰腿痛、腰膝酸软等。酸奶能够为人体提供大量高质量的蛋白质，能够改善肌肉质量、预防肌肉萎缩[1] [2]。酸奶有补虚开胃、润肠通便、降血脂、抗癌等功效，还具有调节机体微生物平衡作用的特定营养物质；能有效地改善银屑病，减轻小儿营养不良；酸奶可促进消化液分泌、提高消化率、增强食欲；老年人长期饮用可减轻偏食引起的营养不良；女性更年期多喝也能起到预防骨质疏松的作用。
活性多糖是一种具有特殊生理活性的多糖，主要由真菌多糖组成。香菇多糖、杏鲍菇多糖、灵芝多糖、人参多糖及凝胶多糖等具有免疫调节、抗辐射、调节肠胃、促进组织结构再生长或修复等功效[3] [4]。部分学者已将其应用到酸奶的研究和开发中，研制出多种多糖酸奶。研究发现：加入多糖能增加酸奶的稳定性、延长酸奶保存时间、促进乳酸菌发酵、减少贮存期间乳清的释放[5]。
山药多糖是一种具有免疫活性的植物多糖。其具有增强免疫、抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、降血糖、降血脂等多种生物活性，可通过增强人体免疫力来保护机体[6] [7]。从免疫调控来看，其对T细胞的增殖、细胞活性、溶血素活性、血清IgG等均有一定的促进作用。
苹果多糖具有抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、抗疲劳、抗炎、提高机体免疫功能、促进细胞增值和分化等生物活性，且毒副作用较小，因此其具有良好的肠道保健功能，其日摄入量与结肠癌/直肠癌的发病风险呈负相关[8]。本研究主要探讨苹果多糖和山药多糖对乳酸菌发酵及酸奶品质的影响。
2. 材料与方法
2.1. 材料
苹果、山药、脱脂奶粉、酸奶发酵剂、白砂糖、氢氧化钠、酚酞以及氰化钠、MRS肉汤。
2.2. 试验研究方案
2.2.1. 工艺流程
脱脂奶粉→均质→预热→杀菌→加苹果、山药多糖→冷却→接种→装瓶→发酵→冷却→后熟→成品。
2.2.2. 操作细节
(1) 苹果多糖和山药多糖的提取
将苹果和山药切片放入鼓风干燥箱中烘干至恒重，经过粉碎，分别取20 g苹果粉和山药粉加入400 mL蒸馏水，水浴加热煮沸，然后将液体粗滤进行离心(4000 r/min 10min)，取上清液，旋蒸至浓稠，将浓稠液倒出，加入四倍体积的无水乙醇，放置12 h，再次进行离心，取其沉淀物依次用丙酮清洗一次、乙醚清洗三次后抽滤、冻干，即得苹果粗多糖和山药粗多糖[9]。
(2) 酸奶的制备
酸奶的制备：将辅料加至灭菌乳中，之后将不同浓度的苹果和山药粗多糖分别加入调配好的乳中，在90℃灭菌10 min，冷却至42℃，将质量分数3%的发酵剂接种于灭菌乳，42℃培养箱中发酵培养4 h后，置于4℃冷藏箱中，进行后熟24 h [10]。
2.3. 检测指标的方法
2.3.1. 乳清析出率
精确称取10 g后熟24 h不同浓度的多糖酸奶置于50 ml烧杯中，轻轻吸取酸奶表面析出的乳清并称其质量，析出乳清的质量与酸奶质量之比即为酸奶的乳清析出率[11]。
乳清的析出率公式：
乳清的析出率 = 乳清析出率/酸奶的质量 × 100%
2.3.2. 酸度测定
滴定酸度测定：参照GB5413.34-2010规范操作。将发酵后24小时的酸奶置于250 mL的锥形瓶中，测量20 mL的蒸馏水并搅拌均匀，添加2~3滴酚酞指示剂，用0.1 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定酸奶，直至其颜色为微红，并且30秒内不褪色，记录所消耗量的氢氧化钠体积，乘以10，获得吉尔涅尔酸性，三次平行测量[12] [13]。
2.3.3. 乳酸菌菌落数
取后熟24 h不同浓度多糖的酸奶进行检测，按GB4789-2010方法检验。在装有225 mL生理盐水的锥形瓶中，将酸奶与25 mL不同浓度的多糖混合，制成10−1的稀释液，然后将1 mL稀释液移入装有9 mL灭菌生理盐水的试管，制成10−2的稀释液。选择10−6、10−7和10−8三个梯度的稀释液，并将每个梯度的0.2 mL转移到MRS固体培养基上。接种后，在36℃下培养48 h，对乳酸菌的菌落进行计数和测量。
2.3.4. 持水性测定
选取后熟24 h不同浓度的苹果和山药多糖酸奶进行测定，将50 mL空离心管质量记为W (g)，分别称取大约10 g的酸奶置于离心管中，并称取总质量为W1 (g)，以3000 r/min离心10 min，静置10 min后，弃去上清液，称取质量为W2 (g)，3次平行测定[14]。
保水性计算公式：
保水性 = (W2 − W)/(W1 − W) × 100%
3. 结果与分析
3.1. 苹果多糖和山药多糖对酸奶乳清析出率的影响
苹果多糖对酸奶乳清析出率的影响，结果如图1所示。酸奶的乳清析出率随着苹果多糖添加量的增多呈现先下降后升高的趋势。苹果多糖添加量为1.2%时，乳清析出率最小，低达5.90%，与空白组(未添加苹果多糖的酸奶)对比，乳清析出率明显降低。
Figure 1. Effect of apple polysaccharides on whey precipitation rate of yogurt
图1. 苹果多糖对酸奶乳清析出率的影响
山药多糖对酸奶乳清析出率的影响，结果如图2所示。酸奶的乳清析出率随着山药多糖添加量的增多呈现先下降后升高的趋势，山药多糖添加量为0.8%时，酸奶乳清的析出效率最低，可达到4.80%，乳清析出率明显低于空白组。
Figure 2. Effect of yam polysaccharides on whey precipitation rate of yogurt
图2. 山药多糖对酸奶乳清析出率的影响
贮藏过程中苹果多糖和山药多糖对酸奶乳清析出率的影响，结果如图3和图4所示。储存1 d的酸奶的乳清析出率是最低的，随着贮藏时间的延长乳清析出率也随之而增加。与空白组对比，无论是在室温下贮藏还是冷藏下贮藏，添加多糖都能减少酸奶的乳清析出率。
乳清的沉淀量是衡量酸奶组织状况和稳定性的一个重要指标。多糖会影响酸奶的乳清析出，加入适量的多糖可以减缓酸奶储存期间乳清的析出，过多的多糖会干扰酸奶成分的相互作用，不利于保持酸奶质量的稳定性。这可能是由于多糖与酸奶中的酪蛋白相互作用，有利于稳定酪蛋白的空间网络，使其具有较好的持水能力，从而减少了乳清的沉淀。
Figure 3. Effect of apple polysaccharides on whey precipitation rate of yogurt during storage
图3. 贮藏过程中苹果多糖对酸奶乳清析出率的影响
Figure 4. Effect of yam polysaccharides on whey precipitation rate of yogurt during storage
图4. 贮藏过程中山药多糖对酸奶乳清析出率的影响
3.2. 苹果多糖和山药多糖对酸奶酸度的影响
取后熟24 h后的酸奶测定多糖对酸奶滴定酸度的影响，结果如图5和图6所示：当苹果多糖含量增加时，酸奶酸度先升高后下降，当加入1.2%的苹果多糖时，滴定酸度达到94˚T，而空白组则为88˚T。当山药多糖含量增加时，酸奶酸度先升高后下降，在加入山药多糖量为1.2%时，可滴定酸度最高达96˚T，而空白对照组为90˚T。
Figure 5. Effect of apple polysaccharides on titratable acidity of yogurt
图5. 苹果多糖对酸奶滴定酸度的影响
Figure 6. Effect of yam polysaccharides on titratable acidity of yogurt
图6. 山药多糖对酸奶滴定酸度的影响
3.3. 苹果多糖和山药多糖对酸奶乳酸菌菌落数的影响
苹果多糖对乳酸菌菌落数的影响结果如表1所示：随着苹果多糖的不断添加，乳酸菌菌落总数先增加后减少，当苹果多糖添加量为1.2%时，乳酸菌菌落总数达到5.8 × 108 CFU/mL，与空白组相比，乳酸菌菌落数显著提高。说明加入适量的苹果多糖可以促进酸奶中乳酸菌的生长，但过量的苹果多糖会使酸奶中乳酸菌的生长受到抑制。
Table 1. Effect of different contents of apple polysaccharides on the proliferation of lactic acid bacteria
表1. 不同含量的苹果多糖对乳酸菌增殖的影响
组别 |
空白组 |
0.4% |
0.8% |
1.2% |
1.6% |
2.0% |
苹果多糖添加量(%) |
0 |
0.4 |
0.8 |
1.2 |
1.6 |
2.0 |
乳酸菌菌落数(CFU/mL) |
9.6 × 107 |
3.2 × 108 |
4.7 × 108 |
5.8 × 108 |
5.4 × 107 |
4.3 × 107 |
山药多糖对乳酸菌菌落数的影响结果如表2所示。在添加适量的山药多糖后，乳酸菌菌落数量呈现先上升后下降的趋势，当山药多糖含量达到1.2%时，其乳酸菌菌落数可达到6.1 × 108 CFU/mL，与空白组相比，乳酸菌菌落数显著提高，说明适量的山药多糖可促进乳酸菌的生长，但过量的添加会抑制乳酸菌的生长。
多糖对酸奶中乳酸菌的作用主要是因为适量的多糖可以使酸奶中的乳酸菌更好地吸收养分，而过多的多糖则会使酸奶的水分活力下降，从而抑制乳酸菌的生长繁殖[15]。
Table 2. Effect of different contents of yam polysaccharides on the proliferation of lactic acid bacteria
表2. 不同含量的山药多糖对乳酸菌增殖的影响
组别 |
空白组 |
0.4% |
0.8% |
1.2% |
1.6% |
2.0% |
山药多糖添加量(%) |
0 |
0.4 |
0.8 |
1.2 |
1.6 |
2.0 |
乳酸菌菌落数(CFU/mL) |
8.7 × 107 |
4.4 × 108 |
5.6 × 108 |
6.1 × 108 |
5.9 × 107 |
4.5 × 107 |
3.4. 苹果多糖和山药多糖对酸奶持水的影响
苹果多糖对酸奶持水力的影响，结果如图7所示。酸奶持水力随着多糖添加量的增加呈现先增加后下降的趋势，添加苹果多糖后，其持水力显著高于对照组。在多糖添加量为1.2%时，酸奶持水力达到最高，当多糖添加量大于1.2%时，酸奶的持水力明显降低。
Figure 7. Effect of apple polysaccharides on water-holding capacity of yogurt
图7. 苹果多糖对酸奶持水力的影响
贮藏过程中苹果多糖对酸奶持水力的影响结果如图8所示。随着贮藏时间的增长，酸奶的持水力开始下降。在常温下贮存7 d，苹果多糖酸奶组的持水力降低14%，而空白组酸奶持水力则降低20%；在4℃贮存7 d后，苹果多糖酸奶组与空白组相比，苹果多糖酸奶组持水力降低了8%，而空白组则降低了18%。
Figure 8. Effect of apple polysaccharides on water-holding capacity of yogurt during storage
图8. 贮藏过程中苹果多糖对酸奶持水力的影响
山药多糖对酸奶持水力的影响由图9所示。随着山药多糖的加入，酸奶的持水力呈现先增加后下降的变化趋势。在山药多糖添加量为1.2%时，酸奶持水力最高，达81%；其添加量超过1.2%时，酸奶持水力开始下降。
贮藏过程中山药多糖对酸奶持水力的影响结果由图10所示。酸奶的持水力随着贮藏时间的增加而下降。在室温条件下储存7 d后，含有山药多糖的酸奶持水力下降了12%，空白组的持水力下降了18%；在4℃下储存7 d后，含有1.2%苹果多糖的酸奶和空白组的持水力分别下降了6%和16%。
酸奶的持水力能主要取决于酪蛋白的含量。当环境酸度达到一定范围，酪蛋白会发生凝胶化，构建起三维立体的网状胶体结构，这种独特的结构如同细密的海绵，能够吸附水分，同时容纳小分子物质和乳酸菌。多糖的加入，在发酵阶段会与蛋白质分子通过化学键紧密相连，对原有的凝胶结构起到加固作用。加固后的凝胶结构能更高效地锁住水分，有效抑制乳清分离现象，进而显著提升酸奶的持水力。持水力的提升对于优化酸奶品质意义重大，它能让酸奶的质地更均匀、细腻，呈现出更好的组织状态。
Figure 9. Effect of yam polysaccharides on water-holding capacity of yogurt
图9. 山药多糖对酸奶持水力的影响
Figure 10. Effect of yam polysaccharides on water-holding capacity of yogurt during storage
图10. 贮藏过程中山药多糖对酸奶持水力的影响
4. 结论
加入适量的苹果多糖和山药多糖(1.2%)对酸奶品质都有明显的提高，有利于乳酸菌的繁殖、提高酸奶持水力、降低贮存期间乳清析出率。在苹果多糖和山药多糖的添加量同为1.2%时，添加了苹果多糖的酸奶中的乳酸菌菌落数(5.8 × 108 CFU/mL)明显少于添加了山药多糖的酸奶中的乳酸菌菌落数(6.1 × 108 CFU/mL)，加入苹果多糖时酸奶持水力(79%)低于加入了山药多糖酸奶的持水力(81%)，在常温下贮存7d后，苹果多糖酸奶的持水力降低14%，而空白组酸奶则降低20%；在4℃贮存7 d后，1.2%的苹果多糖酸奶组与空白组相比，其持水力降低了8%，而空白组则降低了18%。在室温下储存7 d后，加入量为1.2%的山药多糖酸奶与空白组相比，酸奶的持水力下降了12%，空白组的持水力下降了18%；在4℃下储存7 d后，1.2%的山药多糖酸奶组与空白组相比，分别下降了6%和16%。在苹果多糖添加量为1.2%时，酸奶滴定酸度最高可达94˚T，在山药多糖添加量为1.2%时，酸奶滴定酸度最高可达96˚T。结果表明，无论是在室温还是冷藏条件下，添加山药多糖对酸奶各项指标的影响都要优于添加苹果多糖，原因可能是山药多糖的成分更加丰富。
基金项目
陕西省技术创新引导专项(2024ZC-YYDP-89)，陕西省教育厅一般专项项目(24JK0425)，商洛市科技局项目(2023-N-0036)，商洛学院科学与技术研究基金项目(20SKY020)。