甜菜浆与橙汁强化功能性饮用酸奶的理化特性、生物活性、感官品质及微生物学评价

《Food Science & Nutrition》：Physicochemical, Bioactive, Sensory, and Microbial Evaluation of Functional Drinking Yoghurt Fortified With Beetroot and Orange Juice

　　

摘要专业翻译 本研究旨在以富含抗氧化物质、甜菜红素（betalains）及酚类化合物的甜菜浆（beetroot pulp）为原料，通过添加橙汁（orange juice）增强其营养、生物活性及感官特性，进而制备并评价功能性饮用酸奶。研究中设置了三种甜菜浆与橙汁的复配方案：样品A：240 g酸奶、30 g甜菜浆及30 mL橙汁；样品B：225 g酸奶、45 g甜菜浆及30 mL橙汁；样品C：255 g酸奶、15 g甜菜浆及30 mL橙汁。不同配方在生物活性指标上表现出显著差异。样品B在800 ppm浓度下表现出最高的DPPH自由基清除活性（56.1% ± 2.1%）及最低的估算半数抑制浓度（IC50，429.4 ppm），同时具有最高的总酚含量（TPC，51.4 ± 1.5 mg GAE/100 g）和总黄酮含量（TFC，14 ± 1 mg CE/100 g）。感官分析结果表明，样品A在各评价指标中均获得最高平均感官评分，而样品C的滋味评分最低。在0–35天冷藏储存期间，所有样品均未检出大肠菌群（coliforms）及大肠杆菌（Escherichia coli），即菌落数< 1 CFU/mL；所有饮用酸奶样品的pH值保持相对稳定，介于4.0–4.5之间，其中样品B的pH值最高，样品C最低。研究结果表明，不同配方在感官与生物活性特性上存在差异，并支持采用独立重复生产批次及更全面的货架期评估，对甜菜浆-橙汁强化饮用酸奶开展进一步研究。

论文解读文章

一、研究背景与研究目的

随着现代生活节奏的加快，消费者对便捷、健康食品的需求日益增长。酸奶作为一种广泛消费的发酵乳制品，具有公认的营养价值和广泛的消费者接受度。酸奶富含蛋白质、脂质、矿物质等营养成分，同时可作为植物源生物活性成分的优良载体，其活菌有助于维护肠道健康、增强免疫力。然而，当前消费者对食品的期待已超越基本营养需求，转向具有天然抗氧化功能、能够对抗氧化应激的功能性食品。

甜菜根（Beta vulgaris subsp. Vulgaris L.）位列十大抗氧化蔬菜之一，富含甜菜红素、酚酸、皂苷、生物碱、类固醇/三萜、儿茶素及黄酮类化合物，其高硝酸盐含量可在体内转化为一氧化氮，有益于心血管健康。橙汁则富含维生素C、类黄酮、柠檬苦素及类胡萝卜素，具有抗炎和免疫增强功效。尽管已有大量研究探讨了果蔬在发酵乳制品中的应用，但将甜菜浆与橙汁联合添加至饮用酸奶的研究仍较为有限。基于此，本研究旨在制备并表征三种含恒定橙汁量、不同甜菜浆比例的饮用酸奶配方，重点评估其近似组成、生物活性指标、感官接受度、冷藏储存期间pH变化及微生物安全性。

二、主要技术方法

研究人员从孟加拉国达卡当地认证市场采购商业成熟度的新鲜甜菜根和甜橙果实，全脂牛奶（脂肪含量3.5%–4.0%）购自单一本地乳品供应商以减少批次间差异。甜菜根经清洗、去皮、切块后沸水烫漂2 min以灭活过氧化物酶和多酚氧化酶，冷却后按4:1（w/w）比例加蒸馏水匀浆制成甜菜浆；甜橙经表面消毒后机械榨汁、双层纱布过滤，于4°C避光保存。采用商业冻干酸奶发酵剂（含Streptococcus thermophilus和Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus）预培养后，以2%（v/v）接种量接种于经85°C–95°C热处理5 min的牛奶中，于40°C–42°C恒温发酵至pH 4.5 ± 0.1。随后将甜菜浆和橙汁按三种配方（A：240 g酸奶+30 g甜菜浆+30 mL橙汁；B：225 g酸奶+45 g甜菜浆+30 mL橙汁；C：255 g酸奶+15 g甜菜浆+30 mL橙汁）混入搅拌酸奶基质中，均质后分装于灭菌玻璃瓶，4°C冷藏。主要分析技术包括：AOAC官方方法测定近似组成（水分、灰分、蛋白质、脂肪、碳水化合物）；丙酮提取-石油醚分配-分光光度法（470 nm）测定β-胡萝卜素当量类胡萝卜素含量；DPPH自由基清除法测定抗氧化活性；Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC）；硝酸铝比色法测定总黄酮含量（TFC）；VRBA和MacConkey琼脂培养法检测大肠菌群及大肠杆菌；30人感官评价小组（15男15女，18–40岁）采用9点喜好标度评分。

三、研究结果

近似组成分析：三种配方的水分含量介于81.72% ± 0.07%（样品C）至84.27% ± 0.06%（样品B）之间。样品C的蛋白质（3.75% ± 0.09%）、脂肪（3.67% ± 0.16%）和碳水化合物（10.33% ± 0.30%）含量最高，而样品B的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量最低。样品C总体营养密度较高，样品B则具有最高的水分和灰分含量。这一差异归因于酸奶与甜菜浆比例的差异——酸奶比例越高，乳固形物含量越高。

感官评价：采用单因素重复测量方差分析，三种配方在色泽、香气、滋味和质构四个维度上均存在显著差异（p < 0.001）。样品A在所有感官属性上均获得最高平均分（色泽7.63 ± 1.16、香气8.00 ± 1.05、滋味8.07 ± 0.98、质构7.90 ± 1.06），样品C则四项评分均最低（滋味仅6.10 ± 1.00）。结果表明，中等程度的甜菜浆与橙汁添加量（样品A）在功能强化与口感接受度之间达到了最佳平衡。

pH变化：在35天冷藏储存期间，所有样品pH均逐渐下降，表明酸化过程持续进行。样品B在整个储存期维持相对较高的pH（初始及第7天为4.5），样品C维持相对较低的pH（第35天降至4.0）。整体pH范围保持在饮用酸奶的典型区间4.0–4.5内，表明甜菜浆和橙汁的添加未对发酵稳定性产生不利影响。

生物活性成分分析：样品B在800 ppm提取物浓度下表现出最高的DPPH自由基清除活性（56.1% ± 2.1%）及最低的IC₅₀（429.4 ppm），同时具有最高的总酚含量（51.4 ± 1.5 mg GAE/100 g）和总黄酮含量（14 ± 1 mg CE/100 g）。样品C的抗氧化活性最低（47.4% ± 2.2%），因在测试浓度范围内未达到50%抑制率，其IC₅₀保守报告为> 800 ppm。β-胡萝卜素当量类胡萝卜素含量在三种配方间差异较小，介于4.5–4.9 mg/100 g之间。方法学验证显示，β-胡萝卜素定量方法线性良好（R² > 0.99），检出限（LOD）0.2 μg/mL，定量限（LOQ）0.5 μg/mL，平均回收率96.4%，日内和日间精密度RSD分别为4.26%和4.16%，表明方法在复杂乳基质中具有良好的准确性和精密度。

微生物学分析：在35天冷藏储存期间的所有时间点（初始、第7、14、21、28、35天），三种配方的样品均未检出大肠菌群和大肠杆菌（< 1 CFU/mL，未检出），符合FDA和EFSA等监管机构对冷藏食品中大肠菌群< 10 CFU/g的安全标准，表明加工卫生条件良好、发酵控制有效、冷藏保存得当。

四、讨论与结论

讨论部分总结：研究人员指出，乳蛋白（主要为酪蛋白和乳清蛋白）可通过疏水作用和静电作用与植物多酚发生非共价结合，从而作为增强多酚生物利用度的天然载体。近似组成的差异主要源于酸奶与甜菜浆比例的变动——酸奶比例越高，蛋白质、脂肪和矿物质含量越高。感官结果的差异可能与甜菜根中土味素（geosmin）等挥发性化合物的浓度有关，较高甜菜浆比例可能带来更强的土腥味、更深色泽及质构改变，而橙汁中的天然糖分、有机酸和挥发性芳香物质可掩蔽不良风味。pH的持续下降归因于乳酸菌在冷藏条件下的残留代谢活性（后酸化效应）。样品B较高的抗氧化活性归因于其更高的甜菜浆比例带来的更多甜菜源生物活性化合物。β-胡萝卜素定量方法中采用的丙酮提取-石油醚分配步骤可有效减少极性色素（如甜菜红素）的干扰，但所测值应视为β-胡萝卜素当量而非精确的β-胡萝卜素浓度。微生物安全性结果与既往研究一致，表明4°C冷藏可有效抑制病原菌生长。研究局限性包括：微生物评价仅限大肠菌群检测、未进行总活菌数（TVC）定量、营养分析仅限于宏量营养素、未包含微量营养素谱分析、基于单一生产批次且缺乏未强化对照组。

研究结论翻译：本研究表征了三种含橙汁及不同比例甜菜浆的饮用酸奶配方，因此当前发现应视为初步的配方层面观察。在所评价的配方中，样品A表现出最高的平均感官评分，而样品B表现出最高的DPPH自由基清除活性、总酚含量和总黄酮含量。β-胡萝卜素当量类胡萝卜素含量在各配方间呈现较窄的范围，冷藏储存期间pH逐渐下降。在35天储存期内，大肠菌群和大肠杆菌均未超过方法检出限。然而，本研究基于单一生产批次、缺乏未强化对照组，且仅评价了部分微生物指标。因此，在就产品稳定性、健康益处、放大生产或商业化得出结论之前，需要进行独立重复的生产试验、更广泛的微生物学和理化货架期分析、化合物特异性类胡萝卜素谱分析以及更大规模的消费者研究。