《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Ziziphus spina-christi Fruit Pulp as a Multifunctional Natural Ingredient for Functional Yogurt: Effects on Physicochemical, Technological, Antioxidant, and Antimicrobial Properties
编辑推荐：
摘要
随着清洁标签功能性乳制品需求的增长，植物源生物活性成分因其抗氧化和抗菌特性而备受关注。本研究探究了枣实刺枣果肉作为酸奶强化用天然多功能成分的潜力。研究人员首先表征了枣实刺枣果肉的植物化学组成、抗氧化活性和抗菌特性，随后将其以0.5%、1.0%和1.5%（
摘要
随着清洁标签功能性乳制品需求的增长，植物源生物活性成分因其抗氧化和抗菌特性而备受关注。本研究探究了枣实刺枣果肉作为酸奶强化用天然多功能成分的潜力。研究人员首先表征了枣实刺枣果肉的植物化学组成、抗氧化活性和抗菌特性，随后将其以0.5%、1.0%和1.5%（w/w）的比例掺入酸奶配方中。枣实刺枣果肉表现出显著的生物活性特性，总酚含量为10.91 ± 0.84 mg GAE g-1，总黄酮含量为2.14 ± 0.05 mg QE g-1，DPPH自由基清除活性为63.59 ± 1.43%。乙醇提取物对所测试微生物的抗菌活性强于水提物。在所有处理组中，添加1.5%枣实刺枣果肉的酸奶表现出最高的工艺性能，持水力最高（58.51%），脱水收缩值最低（18.68%）。此外，增加枣实刺枣果肉浓度导致贮藏期间总微生物计数减少，包括酸奶发酵剂菌种数量的浓度依赖性下降，但在整个贮藏期内发酵剂活菌数得以维持。感官评价表明，添加枣实刺枣果肉的酸奶具有良好的消费者接受度，尤其是在中等添加水平下。研究人员采用响应面法，以枣实刺枣果肉浓度和贮藏期为自变量，以理化、微生物学、工艺和感官特性为响应变量。基于总体期望函数，含1.0%枣实刺枣果肉的酸奶被确定为最优配方。这些发现表明，枣实刺枣果肉可成功作为一种天然功能成分用于生产具有增强抗氧化能力、改善质地和可接受感官品质的酸奶。
研究背景与目的
随着消费者对清洁标签食品需求的日益增长，开发富含天然生物活性成分的功能性乳制品成为研究热点。酸奶作为一种广受欢迎的发酵乳制品，其营养价值和健康益处已被广泛认可。然而，传统酸奶在加工和贮藏过程中面临质地劣化、脱水收缩以及氧化稳定性下降等问题。植物源性添加剂，如水果、蔬菜及其副产物，因其富含酚类化合物、膳食纤维等生物活性物质，被认为是改善酸奶品质和赋予额外健康功效的理想选择。
枣实刺枣又名sidr fruit或nabka fruit，是一种传统上被用于医药目的的果实，富含抗氧化剂、维生素和膳食纤维，并展现出显著的抗菌特性。尽管已有研究探索了多种植物成分在酸奶中的应用，但将枣实刺枣果肉作为多功能成分系统性地应用于酸奶中，并综合评估其对酸奶抗氧化、抗菌、发酵剂兼容性及工艺特性的影响，仍缺乏深入研究。此外，如何在利用其天然抗菌活性的同时，不影响酸奶发酵所必需的乳酸菌发酵剂活力，是一个关键的挑战。因此，本研究旨在全面评估枣实刺枣果肉作为天然功能成分在酸奶制造中的潜力，并通过响应面法优化其添加量，以实现产品品质与功能的平衡。
研究方法概述
研究人员从埃及索哈杰大学实验农场获取新鲜牛乳，从埃及新河谷省特定农场手工采摘枣实刺枣果实。研究采用了AOAC标准方法测定近似化学成分；使用铝比色法和Folin-Ciocalteu法分别测定总黄酮和总酚含量；通过DPPH自由基清除实验评估抗氧化活性；采用琼脂扩散法评估枣实刺枣果肉水提物和醇提物对包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌及酸奶发酵剂在内的10种微生物的抗菌活性。酸奶制备后，在4°C下贮藏14天，定期检测其理化特性、微生物指标、色泽和感官品质。研究运用响应面法结合面心中心复合设计，以枣实刺枣果肉添加量和贮藏时间为自变量，以酸奶脱水收缩率为响应变量进行优化。
研究结果
3.1 枣实刺枣果肉的近似化学组成与植物化学特征
枣实刺枣果肉的水分含量为7.83%，蛋白质为5.31%，脂肪为1.09%，灰分为3.57%，膳食纤维为6.89%，总碳水化合物为82.18%。其总酚含量为10.91 mg GAE g-1，总黄酮含量为2.14 mg QE g-1，DPPH自由基清除活性达到63.59%。
3.2 枣实刺枣果肉提取物的抗菌特性
枣实刺枣果肉的水提物和醇提物对所有测试微生物均表现出浓度依赖性的抑菌活性。乙醇提取物的抑菌效果普遍优于水提物，尤其对革兰氏阴性菌和酵母菌效果更佳。例如，在200 mg/mL浓度下，醇提物对大肠杆菌的抑菌圈直径达33.67 mm，对金黄色葡萄球菌为31.67 mm。值得注意的是，两种提取物均对酸奶发酵剂嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌表现出抑制活性。
3.3 添加枣实刺枣果肉酸奶在贮藏期间的微生物特性
与对照组相比，添加枣实刺枣果肉的酸奶样品在整个贮藏期间的总细菌数、乳酸杆菌数和链球菌数均较低，且这种抑制作用随枣实刺枣果肉添加量的增加而增强。例如，添加1.5%枣实刺枣果肉的酸奶在新鲜状态下的总细菌数为8.57 log CFU/g，显著低于对照组的10.64 log CFU/g。尽管发酵剂菌种数量有所降低，但在14天的贮藏期内仍保持活菌状态。
3.4 利用响应面法优化酸奶脱水收缩率
响应面法分析表明，二次多项式模型能很好地拟合数据（R2=0.9453）。方差分析显示，枣实刺枣果肉添加量和贮藏时间均显著影响酸奶的脱水收缩率。三维响应面图直观展示了两个因素对脱水收缩率的交互影响。基于期望函数，确定含1.0%枣实刺枣果肉的酸奶为最优配方。
3.5 枣实刺枣果肉添加对酸奶理化性质的影响
添加枣实刺枣果肉提高了酸奶的总固形物和灰分含量，降低了水分含量。同时，枣实刺枣果肉的加入显著降低了酸奶的脱水收缩率，并提高了持水力。例如，添加1.5%枣实刺枣果肉的酸奶在新鲜状态下脱水收缩率仅为18.68%，持水力高达58.51%，而对照组分别为25.51%和43.01%。此外，枣实刺枣果肉的添加还略微提高了酸奶的pH值并降低了酸度。
3.6 添加枣实刺枣果肉酸奶的色泽特性
色泽测量结果显示，添加枣实刺枣果肉改变了酸奶的色泽参数。总体上，随着枣实刺枣果肉添加量的增加，酸奶的红度值和色度值增大，色调角减小，表明颜色向红黄色调偏移。亮度值则呈现波动变化。
3.7 添加枣实刺枣果肉酸奶的感官评价
感官评价结果表明，添加0.5%和1.0%枣实刺枣果肉的酸奶在风味、质地和外观方面得分较高，与对照组差异不大。然而，添加1.5%枣实刺枣果肉的酸奶在风味和质地上得分较低，表明过高浓度的枣实刺枣果肉可能对感官品质产生负面影响。
讨论与结论
讨论部分指出，枣实刺枣果肉富含的酚类和黄酮类化合物是其高抗氧化活性的主要原因，而其抗菌活性则源于这些次生代谢产物对微生物细胞膜的破坏作用。乙醇提取物更强的抗菌活性归因于有机溶剂能更有效地提取这些活性成分。枣实刺枣果肉对酸奶发酵剂的抑制作用提示在实际应用中需谨慎平衡其抗菌活性与维持发酵剂活力的关系。枣实刺枣果肉改善酸奶质地和降低脱水收缩率的作用，主要归因于其含有的膳食纤维和酚类化合物与乳蛋白相互作用，增强了凝胶网络的持水能力。色泽的变化则源于枣实刺枣果肉自身所含的天然色素。
研究结论：本研究证明，枣实刺枣果肉是一种有前景的天然成分，可用于开发功能性酸奶产品。添加枣实刺枣果肉带来了多重益处，包括增强抗氧化活性、可测量的抗菌效果，以及显著改善酸奶的质地和稳定性。研究结果强调了在将植物源生物活性成分掺入发酵乳制品时，平衡抗菌活性和发酵剂性能的重要性。通过响应面法优化，确定1.0%的枣实刺枣果肉添加量是实现理想理化性质和感官品质的最佳水平。从工业角度来看，枣实刺枣果肉提供了一种经济、可持续的方法来开发清洁标签乳制品，特别是在该果实易于获得的地区。然而，未来仍需进一步研究评估其对食源性病原体的有效性、长期货架期性能，并探索大规模应用的可能性。本研究的局限性在于抗菌评估未涵盖乳制品相关的病原体和腐败微生物，未来的研究应针对如单核细胞增生李斯特菌、蜡样芽孢杆菌以及腐败霉菌和酵母菌等进行评估。
