添加甜菜根泥对酸奶品质的影响评价

《Food, Nutrition and Health》：Quality evaluation of yoghurt incorporated with beetroot puree

　　

专业摘要翻译 酸奶因其营养价值及相关的健康益处而被广泛消费。天然植物基添加剂（如甜菜根）的掺入作为合成成分的潜在替代方案已引起关注。本研究评估了甜菜根泥掺入（2%、2.03%和8%）对酸奶营养、抗氧化及微生物学特性的影响。研究人员采用标准程序制备酸奶样品，并在43±1 °C下孵育2.5 h。采用标准分析方法测定了近似组成（proximate composition）、乳酸菌（lactic acid bacteria，LAB）计数、抗氧化活性及总酚含量。抗氧化活性从对照样品的61.30%提高至含8%甜菜根泥酸奶的84.77%，而总酚含量从0.38 mg没食子酸当量（gallic acid equivalents，GAE）/g增加至5.40 mg GAE/g。乳酸菌计数范围为7.20×103至7.86×104 cfu/g，低于酸奶产品通常所需的标准阈值，表明在所施加条件下发酵过程可能未达到完全的微生物成熟度。观察到的相对较低的乳酸菌计数可能归因于较短的发酵时间（2.5 h）。甜菜根的掺入显著改善了抗氧化特性和酚类含量，但对近似组成无统计学显著影响（p>0.05）。这些发现表明，甜菜根泥可作为功能性成分，增强酸奶的抗氧化活性和总酚含量。

论文解读文章

研究背景与问题

酸奶作为一种广泛消费的发酵乳制品，因其营养价值与感官特性而备受青睐。传统酸奶生产中常使用合成着色剂和风味剂以提升产品外观与口感。然而，随着消费者对合成添加剂潜在健康影响的认知不断提高，食品行业对天然替代品的需求日益增长。甜菜根（Beta vulgaris）因富含甜菜色素（betalains）、酚类化合物及抗氧化物质等生物活性成分，兼具天然着色与功能性优势，被视为有前景的天然配料。尽管已有研究探讨植物基配料对酸奶功能特性的影响，但直接比较天然植物基添加剂与合成着色剂、风味剂配方酸奶的研究仍较为有限。因此，本研究旨在系统评估甜菜根泥掺入对酸奶营养、抗氧化及微生物学特性的影响，并采用响应面法（response surface methodology，RSM）优化配方条件，探索甜菜根作为合成添加剂天然替代品的可行性。

研究内容与主要结论

研究人员以喷雾干燥全脂奶粉、糖、甜菜根、草莓风味剂及食品级红色着色剂（E124和E102）和发酵剂（YC-381，含嗜热链球菌Streptococcus thermophilus和保加利亚乳杆菌Lactobacillus bulgaricus）为原料制备酸奶。牛奶经85±0.1 °C巴氏杀菌后冷却至44±0.1 °C，接种3%发酵剂，在43±1 °C下孵育2.5 h。甜菜根泥分别以2%、2.03%和8%的浓度掺入，另设含合成着色剂和风味剂的对照样品（T0）。研究结果显示：甜菜根泥掺入显著提高了酸奶的抗氧化活性和总酚含量，其中含8%甜菜根泥的样品（T3）抗氧化活性从对照的61.30%提升至84.77%，总酚含量从0.38 mg GAE/g提升至5.40 mg GAE/g；但掺入甜菜根泥对酸奶的近似组成无统计学显著影响（p>0.05）。乳酸菌计数范围为7.20×10³至7.86×10⁴ cfu/g，低于酸奶产品通常所需的标准阈值（约10⁷ cfu/g），主要归因于较短的发酵时间。该研究表明甜菜根泥可作为功能性配料，在基本不改变酸奶基础营养成分的前提下增强其抗氧化能力，为以天然配料替代合成添加剂提供了实验依据。

关键技术方法

研究人员采用的主要技术方法包括：响应面法（RSM）优化配方条件，以甜菜根泥浓度和孵育时间为自变量，以可滴定酸度、pH和复合合意性（composite desirability）为响应值；凯氏定氮法（Kjeldahl method）测定蛋白质含量；索氏提取法（Soxhlet extraction）测定脂肪含量；烘箱干燥法测定水分和灰分；MRS琼脂倾注平板法进行乳酸菌（LAB）计数；DPPH自由基清除法测定抗氧化活性；Folin-Ciocalteu比色法测定总酚含量。所有实验均于加纳夸梅·恩克鲁玛科技大学（KNUST）的乳品/肉牛研究站及食品科学与技术实验室完成，样品均设重复测定。

研究结果

近似组成分析结果：各处理组酸奶样品的近似组成无统计学显著差异（p>0.05）。水分含量范围为80.27%至80.43%；灰分含量随甜菜根浓度增加从0.66%微升至0.71%；蛋白质含量从对照样品的3.49%略降至T3（8%甜菜根泥）的3.30%；脂肪含量范围为1.27%至1.10%；碳水化合物含量从14.30%微增至14.46%。甜菜根泥本身具有高水分含量（87.41%至87.54%）和较低的蛋白质（1.40%至1.45%）、脂肪（0.18%至0.19%）及灰分（1.23%至1.32%）水平，这解释了其对酸奶宏观营养成分影响甚微的原因。

抗氧化活性与总酚含量结果：抗氧化活性和总酚含量随甜菜根泥浓度增加而显著提高（p<0.05）。对照样品（含合成添加剂）的抗氧化活性为61.30%，含8%甜菜根泥的样品（T3）达到84.77%；总酚含量从对照的0.38 mg GAE/g显著增加至T3的5.40 mg GAE/g。中间值见于含2%（T1）和2.03%（T2）甜菜根泥的样品。总酚含量与DPPH自由基清除活性之间的强相关性支持酚类化合物是抗氧化能力主要贡献者的观点。

乳酸菌计数结果：乳酸菌计数范围为7.20×10³至7.86×10⁴ cfu/g，随甜菜根浓度增加略有上升，显微图像也证实甜菜根富集样品中细菌细胞密度高于对照。该计数低于酸奶分类的标准阈值（约10⁷ cfu/g），主要归因于2.5 h的短发酵时间限制了微生物增殖和酸化过程，而非甜菜根掺入的不利影响。响应面优化结果表明，甜菜根泥浓度约2.03%、孵育2.5 h时获得最高复合合意性，但延长孵育至3.0 h会导致可滴定酸度升高和pH降低，可能对产品可接受性产生负面影响。

讨论与结论

讨论部分指出，甜菜根泥掺入对酸奶近似组成影响甚微，这与其高水分、低固形物含量的组成特征一致，表明低水平植物配料掺入不会显著改变酸奶的宏观营养成分。抗氧化活性和总酚含量的显著提升则归因于甜菜根中甜菜色素和酚类化合物等植物源生物活性成分的直接贡献，而非发酵代谢产物。与仅提供感官属性的合成添加剂相比，甜菜根兼具天然着色和功能增强的双重优势，符合当前消费者对清洁标签和功能性食品的偏好。乳酸菌计数偏低主要受发酵时间限制，甜菜根可能通过提供可发酵底物（如单糖）在一定程度上支持微生物生长，但发酵条件仍是影响细菌活力的主导因素。研究结论为：甜菜根泥的掺入显著增强了酸奶的抗氧化活性和总酚含量，且未对近似组成产生不利影响；与含合成着色剂和风味剂的对照样品相比，甜菜根富集酸奶表现出更优的功能特性，凸显其作为合成添加剂天然替代品的潜力。然而，研究中观察到的较低乳酸菌水平表明发酵条件（尤其是孵育时间）仍需进一步优化。总体而言，甜菜根泥展现出作为多功能配料的良好前景，可同时改善酸奶的营养和功能品质。