利用本地菌株Rhizopus oryzae M10A1中的β-葡聚糖开发希腊风味酸奶：对其物理化学性质、微生物特性、抗氧化性能及感官品质的评估

《Applied Food Research》：Utilization of β-glucans from native Rhizopus oryzae M10A1 in development of a Greek-style yogurt: evaluation of physicochemical, microbiological, antioxidant and sensory properties

β-葡聚糖对希腊酸奶功能性特性的影响研究表明，0.2%-0.6%米根霉M10A1提取β-葡聚糖可提升持水能力至89.42%，改善流变学特性，增强益生菌存活率（最高达92.53%），同时优化抗氧化能力（最高达91.56%）。感官评价显示0.6%浓度产品接受度最佳。研究证实真菌β-葡聚糖在功能性酸奶开发中的潜力。

　　
本研究以厄瓜多尔本地丝状真菌Rhizopus oryzae M10A1的β-葡聚糖为原料，系统评估了其在希腊酸奶中的功能特性与感官适应性。研究团队通过单因素实验设计，将0.8%的β-葡聚糖按梯度添加到酸奶配方中，采用标准化检测方法对成品进行多维度的功能特性解析。

在化学特性方面，β-葡聚糖的添加显著改变了酸奶的组成结构。总固形物含量随添加量增加呈梯度提升，最高达30.64%，较对照组提高17.7%。碳水化合物总量同步增长，0.6%添加量时达到13.19%，较基准值提升33.3%。值得注意的是，蛋白质与脂肪含量保持稳定，这得益于所提取β-葡聚糖的纯度高（蛋白质含量仅0.89%，脂肪0.63%），符合FDA GRAS认证标准。能量密度同步提升，最高达576.87 kJ/100g，为功能性酸奶开发提供了新的能量强化路径。

物理特性检测显示，β-葡聚糖作为天然增稠剂展现出卓越的稳定性能。当添加量达到0.6%时，水分保持能力峰值达89.42%，较对照组提升19.7%。这种性能源于β-葡聚糖特有的分子结构——其β-(1-3)/(1-6)糖苷键网络能形成三维凝胶结构，通过氢键与酪蛋白结合，有效阻止酪蛋白胶束的解离。pH值与酸度变化显示，添加量超过0.4%后，酸度呈现平台效应，说明β-葡聚糖在发酵过程中对酸度的缓冲作用，这为高添加量应用提供了理论支撑。

流变学分析揭示了β-葡聚糖与酸奶质构的协同效应。所有样品均呈现伪塑性流体特征，但添加量0.6%时表现出最佳流变学平衡：表观黏度达158.43 Pa·s?，储能模量(G')为1097.67 Pa，同时损耗模量(G'')维持在较低水平。这种特性使产品在加工过程中不易分层，便于自动化灌装生产。特别值得注意的是，在剪切速率0.1-100 s?1范围内，F4样品的触变性指数(n)稳定在0.15，表现出优异的流变稳定性，这对巴氏杀菌等热加工工艺至关重要。

微生物学检测显示，β-葡聚糖的添加量与益生菌存活率呈正相关。在模拟胃液（pH 2）中，0.8%添加量使益生菌存活率提升至52.37%，较对照组提高42.8%。这种保护效应源于β-葡聚糖的黏弹性屏障作用，能有效减缓胃酸对益生菌细胞膜的破坏。在肠道模拟实验中，添加0.6%-0.8%β-葡聚糖的样品，益生菌存活率稳定在92%以上，这为开发肠膜靶向型功能性酸奶提供了新思路。

抗氧化活性检测采用DPPH、羟基自由基和超氧阴离子三重验证体系。最高添加量（0.8%）使DPPH清除率达到91.56%，较对照组提升57.2%。这主要归因于β-葡聚糖中丰富的酚羟基（每克含3.2-4.1 mmol）和β-1,3/1,6糖苷键结构，前者直接参与自由基清除，后者通过螯合金属离子间接增强抗氧化能力。值得注意的是，羟基自由基清除率在0.6%时达到峰值77.6%，表明存在浓度依赖性阈值效应，这为功能成分的优化添加提供了关键参数。

感官评价实验纳入55名不同年龄、性别志愿者，采用7级 Hedonic scale。最佳平衡点出现在0.6%添加量（F4），其综合接受度达5.62（5.0-7.0）。颜色分析显示L*值从对照组的40.93降至29.19，a*值从-1.28升至-0.90，b*值从9.76升至10.69，呈现由乳白色向淡黄色调转变的趋势。这种视觉特征与β-葡聚糖的褐变特性一致，但通过优化提取工艺（如M10A1菌株特异性酶解），产品仍保持L*值＞30的明亮度，符合食品感官接受标准。

研究同时发现，β-葡聚糖的添加量超过0.6%后，部分理化指标呈现非线性变化。例如，水分保持能力在0.6%时达峰值89.42%，但继续添加至0.8%时下降至77.94%，这可能因过度交联导致水分迁移受阻。此外，感官评价显示0.8%样品的总体接受度（5.13）低于最佳添加量（5.62），表明存在功能特性与感官属性的竞争关系，需通过分子模拟技术优化配比。

工业化应用方面，研究建议采用分阶段添加工艺：在均质阶段添加20%-40%β-葡聚糖作为预稳定剂，在发酵后期补充60%浓度以强化持水能力。同时，结合超声波辅助提取技术可提高β-葡聚糖得率至85%以上，显著降低生产成本。检测数据显示，在模拟巴氏杀菌（85℃/15min）条件下，0.6%添加量的样品仍能保持82%的水分保持率，这为开发热稳定型功能性酸奶提供了技术路径。

在安全性评估方面，所有样品的霉菌酵母计数均低于100 CFU/g的安全阈值，大肠杆菌未检出。特别值得关注的是，β-葡聚糖添加量与微生物指标呈负相关，这种特性可能源于其生物膜形成能力，能有效抑制致病菌增殖。未来研究可进一步探索其作为天然防腐剂的应用潜力。

该研究首次系统评估了Rhizopus oryzae来源β-葡聚糖在希腊酸奶中的全功能特性。通过建立"成分-结构-性能"关联模型，发现β-葡聚糖的分子量（450 kDa）与螺旋构象参数（螺旋周期3.2 nm，螺旋螺距4.5 nm）共同决定了其在酸奶中的功能表现。当分子量低于500 kDa时，β-葡聚糖能有效形成胶束网络结构，这种结构特性使其在常温下仍能保持85%以上的水分保持能力，显著优于传统增稠剂（如卡拉胶，常温保持率仅68%）。

研究还揭示了β-葡聚糖与酸奶发酵菌群的共生机制。通过宏基因组测序发现，添加0.6%β-葡聚糖的酸奶中，乳酸菌的β-葡聚糖降解酶基因（如gscA、gscB）表达量提升2.3-3.1倍，这解释了为什么在较高添加量下（0.8%），虽然物理特性达到峰值，但感官接受度反而下降——过高的β-葡聚糖浓度可能抑制关键发酵菌株的代谢活性，导致酸度生成不足。

未来发展方向包括：1）开发基于Rhizopus oryzae的连续发酵工艺，将β-葡聚糖与益生菌（如Lactobacillus rhamnosus）进行协同增效；2）构建多尺度质构模型，整合流变学（MCR200e）、显微成像（SEM-EDS）和分子动力学模拟，优化β-葡聚糖添加量；3）开展人群临床试验，验证其作为免疫调节剂（ODA含量达61.55%）和肠道屏障强化剂的功能。

该研究为功能性酸奶开发提供了重要理论依据：最佳β-葡聚糖添加量为0.6%-0.8%，此时产品兼具高水分保持率（＞85%）、优异的流变稳定性（n=0.15）、强化益生菌存活（＞90%）和良好感官特性（综合评分＞5.5）。这些特性使其在希腊酸奶改良、老年营养食品、运动营养补充等领域具有广泛的应用前景，特别是针对需要增强肠道屏障功能、抗氧化保护的人群。