抗性淀粉强化低GI酸奶的贮藏稳定性研究：品质演变机制与动力学模型预测

《Food Chemistry: X》：Production of skimmed yogurt enriched by rice resistant starch: physicochemical properties, microscopic structure and model prediction during storage

本研究针对传统酸奶贮藏期间凝胶强度下降、乳清析出及血糖生成指数(GI)较高等问题，系统探究了添加0.6%大米抗性淀粉(RS)对低GI酸奶(LGY)在28天贮藏期内品质特性的影响。研究发现RS可通过形成淀粉-蛋白质交联网络显著改善酸奶质构特性，维持乳酸菌活性，并将GI值稳定控制在低GI食品范围(＜55)，动力学模型验证了其贮藏稳定性。该研究为开发高稳定性功能性乳制品提供了理论依据。

　　

在健康饮食观念日益普及的今天，酸奶作为广受欢迎的发酵乳制品，不仅口感醇厚，更因其富含益生菌而备受青睐。然而，传统酸奶产品在贮藏过程中常常面临凝胶强度下降、乳清分离等质构缺陷，同时其较高的血糖生成指数(GI)也限制了特定人群的消费。为解决这些问题，食品科学家们尝试通过添加增稠剂、提高固形物含量等策略来改善酸奶品质，但常规淀粉的添加可能会带来血糖快速升高的健康风险。正是在这一背景下，抗性淀粉(RS)作为一种具有类似膳食纤维功能的特殊淀粉，因其能够延缓餐后血糖反应、增强饱腹感等特性，成为开发低GI功能性酸奶的理想候选原料。

本研究发表于《Food Chemistry: X》，系统探讨了大米抗性淀粉对低GI酸奶在发酵和贮藏过程中品质特性的影响机制。研究人员通过乳酸菌平板计数法、质构分析、流变学测定、激光共聚焦显微镜(CLSM)和冷冻扫描电镜(Cryo-SEM)等关键技术方法，结合动力学模型预测，全面评估了RS强化酸奶的贮藏稳定性。研究特别关注了不同RS添加量(0.2%-0.8%)对酸奶发酵特性及贮藏品质的影响，并确定了0.6%为最优添加浓度。

3.1. 发酵期间酸奶的乳酸菌变化

通过系统监测发酵过程中三种主要乳酸菌的动态变化，研究发现RS的添加显著影响了微生物群落结构。嗜热链球菌在RS强化酸奶中的数量低于对照组，这可能与营养竞争有关；而双歧杆菌和乳杆菌则在RS存在下表现出更好的生长特性，特别是在0.6% RS添加量下，菌落数分别达到7.97 log(CFU/mL)和8.06 log(CFU/mL)，表明RS为这些益生菌提供了良好的生长环境。

3.2. 发酵期间酸奶的理化特性

RS的添加显著改变了酸奶的酸化进程和碳水化合物代谢。与对照组相比，RS强化酸奶表现出更快的酸度上升速率，滴定酸度在发酵4小时后超过70.00°T。同时，乳糖降解更为彻底，葡萄糖积累减少，最终GI值从对照组的75.07(高GI)降至48.34(低GI)，实现了产品功能的显著改善。

3.3. 酸奶发酵过程中的PCA分析和Mantel检验

主成分分析(PCA)显示，前两个主成分累计贡献率达95%，有效区分了不同RS添加量的酸奶样品。Mantel检验进一步证实了RS添加量与乳酸菌数量、pH值和乳糖含量之间的显著相关性(r>0.5, P<0.05)，从统计学角度验证了0.6% RS添加量的优越性。

3.4. 贮藏期间LGY的乳酸菌变化

在28天的贮藏期内，LGY表现出更好的微生物稳定性。虽然所有样品的乳酸菌数量均呈下降趋势，但LGY中的双歧杆菌和乳杆菌始终保持较高活性，特别是在贮藏后期(14-28天)，其菌落数显著高于对照组，证明RS具有维持益生菌活力的作用。

3.5. 贮藏期间LGY的理化特性

LGY在贮藏期间表现出更稳定的理化特性。脱水收缩率始终低于对照组，最终值为17.79%，显著优于对照组的22.94%。GI值在贮藏期内进一步下降至42.45，稳定维持在低GI食品范畴，体现了产品功能的持久性。

3.6. 贮藏期间LGY的质构特性

质构分析表明，RS的添加显著改善了酸奶的凝胶性能。LGY的硬度、弹性、内聚性等指标均优于对照组，且下降幅度更小。特别是硬度值在贮藏14天内保持在200g以上，证明RS-蛋白质交联网络有效增强了凝胶结构的稳定性。

3.7. 贮藏期间LGY的流变学特性

流变学测定结果显示，LGY表现出典型的剪切稀化行为，且表观粘度始终高于对照组。弹性模量(G′)的测定进一步证实了RS对酸奶凝胶结构的增强作用，表明其能够有效改善产品的流变特性。

3.8. 贮藏期间LGY的感官评价

感官评价结果表明，LGY在28天贮藏期内始终保持较高的整体接受度。在组织状态、风味等关键指标上，LGY的得分显著高于对照组，证明RS的添加不仅改善了产品功能特性，也提升了消费者的感官体验。

3.9. LGY贮藏期间的CLSM微观结构

激光共聚焦显微镜观察显示，LGY形成了均匀的淀粉-蛋白质交联网络结构。随着贮藏时间延长，虽然孔隙尺寸有所增大，但RS颗粒的存在有效填充了蛋白质间隙，维持了凝胶网络的完整性。

3.10. LGY贮藏期间的冷冻SEM分析

冷冻扫描电镜结果进一步证实了CLSM的发现。与对照组相比，LGY的蛋白质胶束排列更致密，网络交联程度更高。贮藏后期，RS颗粒仍能有效嵌顿在蛋白质网络中，延缓了凝胶结构的退化。

3.11. 贮藏预测模型分析

研究人员采用零级、一级动力学和Logistic模型对酸奶品质变化进行拟合预测。结果显示，三种模型对乳酸菌数量的预测均具有较高准确性(R²>0.9)，其中Logistic模型能更好地捕捉微生物变化的拐点，为零级、一级动力学模型提供了有益补充。

本研究通过多角度系统分析，证实了大米抗性淀粉在低GI酸奶中的应用价值。RS不仅通过形成稳定的淀粉-蛋白质交联网络改善了酸奶的质构特性和贮藏稳定性，还通过调节乳酸菌代谢有效降低了产品的GI值。微观结构分析揭示了RS的作用机制，而动力学模型则为产品货架期预测提供了可靠工具。该研究为开发具有血糖调节功能的新型乳制品提供了理论依据和技术支持，对推动功能性食品产业发展具有重要意义。未来研究可进一步探讨RS在人体内的消化特性及其对肠道菌群的具体调节机制，为产品功能验证提供更充分的科学证据。