随着社会结构与消费需求的变化,具有营养与功能特性的乳制品开发日益受到关注。功能性发酵乳饮料凭借优质蛋白来源与较好的消化特性,被认为是营养强化的理想载体之一[1]。然而,发酵乳饮料是一个复杂且动态的不稳定体系,在生产过程中常出现乳清分离与沉淀等问题。因此,该类产品在提升营养品质的同时,仍面临物理特性、质地与感官品质维持的挑战[2]。其中,维持其体系稳定性尤为关键,添加具有强亲水性与优异乳化性能的稳定剂是一种常见的化学改良方式[3]。
胶原蛋白是广泛存在于皮肤、骨骼和韧带等结缔组织中的天然结构蛋白,具有良好生物相容性并为机体组织提供结构支持[4]。但其稳定的三螺旋结构对体内蛋白水解酶表现出一定抗性,影响消化利用。由胶原蛋白酶解所得的胶原蛋白肽(collagen peptide, CP)分子质量较小、三螺旋被破坏,既保留了胶原蛋白的氨基酸组成特征,又更利于人体消化吸收与利用[5]。CP来源包括陆生脊椎动物与水生动物两大类,其中鱼胶原蛋白肽(fish collagen peptide, FCP)原料广泛、成本相对可控,且在疾病传播与宗教饮食禁忌等方面更具可接受性[6-7]。近年来研究显示,FCP除有助于皮肤与关节健康外,还与抗氧化、血压与血糖调控等生理效应相关,在食品领域展现出良好应用潜力[8-10]。然而,FCP添加后对发酵乳感官与稳定性的影响机理仍需进一步明确。
魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan, KGM)是来源于魔芋块茎的亲水性多糖,具有良好的增稠、保水与成胶特性,可提升乳制品体系黏度、增强稳定性并抑制乳清析出[11]。KGM主链由β-1,4-连接的D-甘露糖与D-葡萄糖构成,少量O-乙酰取代(主要位于糖残基位点)对黏弹与胶凝行为具有重要影响,整体支化度很低或近似线性。相关研究表明,KGM在吞咽障碍食品中具备良好的应用潜力[12]。吞咽困难在老年人中发生率较高,不仅妨碍有效进食与营养吸收,还会提升误吸与吸入性肺炎的发生风险,严重时可危及生命[13-14]。在发酵乳体系中引入KGM,有望通过调控产品质地与黏稠度,从而在物理质构层面为改善吞咽过程的安全性提供支持。但在FCP-KGM复配背景下,二者对发酵乳摩擦学-感官属性的协同调控规律尚不清晰。
基于此,本研究系统考察KGM添加对FCP发酵乳饮料物理稳定性(沉降)、摩擦学行为(口腔润滑模拟)与感官特性的影响,旨在阐明二者复配下关键质构-口感-稳定性的关联机制,期望为开发兼具营养与良好感官体验的功能性乳制品提供理论依据,并为其在吞咽友好型食品领域的潜在应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
罗非鱼FCP,纯度≥99.82%,海南华研胶原科技股份有限公司;鲜牛奶(蛋白质5%、脂肪6%、碳水化合物2%,质量分数)、酸奶发酵剂(YO-MIX 883 LYO 500 DCU),天友乳业股份有限公司;白砂糖,重庆野山珍商贸有限公司;无水柠檬酸,山东英轩实业有限公司;KGM(分子质量8.954×105),湖北强森魔芋科技有限公司;Bradford蛋白浓度测定试剂盒,重庆朝友生物科技有限公司;SDS-PAGE凝胶制备试剂盒,上海生工生物工程股份有限公司;考马斯亮蓝R250染色液,重庆昂科生物科技有限公司;罗丹明B、荧光增白剂28,美国Sigma公司;其他试剂均为国产分析纯。
1.2 仪器与设备
DHG-9272电热恒温培养箱,上海齐欣科学仪器有限公司;HCJ-6E恒温磁力搅拌水浴锅,常州朗越仪器制造有限公司;S-3E型pH计,上海雷磁仪器有限公司;IKAT-25均质机,德国艾卡仪器设备有限公司;H1850R高速冷冻离心机,湖南湘仪离心机仪器有限公司;Brookfield DV2T黏度计,美国博勒飞公司;TU-1950双光束紫外分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;Mastersizer 3000马尔文激光粒度仪,英国马尔文公司;LUMiSizer 6103-68稳定性分析仪,德国罗姆仪器有限公司;Biotek/H1MG酶标仪,美国伯腾仪器有限公司;LSM 800激光共聚焦显微镜,德国卡尔蔡司公司;DHR-2旋转流变仪,美国沃特斯公司。
1.3 实验方法
1.3.1 发酵乳饮料基本工艺流程
原料及发酵剂制备:取蒸馏水配制10%(质量分数,下同)FCP溶液,于50 ℃磁力搅拌10 min溶解,于4 ℃水合6 h备用。取蒸馏水配制10 g/L KGM 溶液,于85 ℃,350 r/min条件下搅拌30 min充分水合,置4 ℃备用。取蒸馏水配制0.1 g/100 mL酸奶发酵剂。
发酵乳制作工作流程:取一定量10% FCP储备液与50 mL鲜牛奶混匀,分别制备FCP质量分数为0.20%、0.40%、0.60%、0.80%、1.00%、1.20% 的原料乳。90 ℃灭菌10 min后,迅速冷却至42 ℃,随后接种1 mL酸奶发酵剂(0.1 g/100 mL),混匀后42 ℃静置发酵5 h。将发酵体系降至10 ℃,以50 r/min搅拌90 s,4 ℃冷藏后熟12 h。按照上述工艺,鲜牛奶经灭菌、冷却、接种,经相同时间发酵后添加FCP溶液,分别制备FCP 0.2%～1.2% 的发酵乳并后熟。设不添加FCP的发酵乳作为对照组。
发酵乳饮料二次配料及均质:将发酵乳与60 g/L白砂糖溶液按比例混合,调配至蛋白质含量10 g/L、可溶性固形物60 g/L。加入一定量10 g/L KGM储备液,使其最终质量分数为分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%,混合均匀后,用6%柠檬酸溶液调节体系pH值为3.80±0.05。样品分别命名为FCP-KGM-0.05%,FCP-KGM-0.10%,FCP-KGM-0.15%,FCP-KGM-0.20%和FCP-KGM-0.25%。所有样品经20 MPa高压均质1次,立即灌装于灭菌玻璃瓶,4 ℃避光贮藏备用。设不添加KGM的发酵乳饮料为对照组,命名为FCP-KGM-0%。
1.3.2 FCP发酵乳持水力(water holding capacity, WHC)测定
参考HE等[15]的方法并稍作修改,测定样品的WHC。准确称量空离心管质量m0,量取10 mL样品置于离心管中,并称其总质量m1。将样品于25 ℃,3 000 r/min离心10 min,弃去上清液后,称取离心管与沉淀物总质量m2。根据公式(1)计算WHC。
(1)
1.3.3 离心沉淀率测定
参考张婧[16]的方法并稍作修改,测定样品的离心沉淀率。准确称量空离心管质量m0,量取10 mL样品于离心管中,并称取其总质量m1。将样品于25 ℃,3 000 r/min离心15 min,弃去上清液。将离心管倒置10 min以充分排出管壁残留液体,随后称量离心管及沉淀物的总质量m2。根据公式(2)计算离心沉淀率。
离心沉淀率
(2)
1.3.4 吸光比测定
参考张婧[16]的方法并稍作修改,测定样品的吸光比值。量取10 mL样品于离心管中,于25 ℃,3 000 r/min 离心15 min,保留上清液。分别取样品和离心后上清液各1 mL,稀释10倍备用。以蒸馏水作为空白对照,在510 nm波长下测定吸光度。发酵乳饮料吸光度记作A1,上清液吸光度记作A2,吸光比R=A2/A1。
1.3.5 黏度测定
采用旋转黏度仪测定样品的表观黏度。测试条件:选用2号转子在180 r/min条件下持续测定1 min,测试温度25 ℃。每10 s收集1次数据,最终计算平均值得到样品表观黏度。
1.3.6 粒径测定
参考GILBERT等[17]的方法,使用马尔文激光粒度仪测定样品的粒径分布。测试条件:温度25 ℃,平衡时间60 s,样品和分散剂的折射率分别为1.46和1.34,遮盖率为8%～12%。测量结束后读取样品的D50以及粒度分布跨度(Span),Span根据公式(3)计算。
(3)
式中:D90、D50、D10为粒度分布分别达到90%、50%、10%时所对应的粒径大小。
1.3.7 稳定性分析
采用稳定性分析仪对样品进行稳定性测定。量取1.8 mL样品,加入离心管底部,随后将离心管平放于仪器内。测试条件:光源波长865 nm,谱线条数为210条,离心转速3 000 r/min,测试温度4 ℃,每5 s采集1次数据。
1.3.8 可溶性蛋白含量测定
参考PERINI等[18]的方法,准确称量8.00 g样品,放入10 mL离心管中,4 ℃、12 000 r/min离心30 min。收集上清液,采用考马斯亮蓝G-250染色法(Bradford法)测定可溶性蛋白质含量。
1.3.9 SDS-PAGE测定
参照WANG等[19]的方法,在实验中使用垂直不连续凝胶电泳。预先制备好12%的分离胶以及4%的浓缩胶。取6 mL样品于4 ℃、10 000 r/min离心10 min,收集上清液,按体积比1∶1与上样缓冲液混合后,95 ℃加热5 min。取混合后样品20 μL,设置初始电泳电压为60 V,当条带完全进入分离胶层后,将电压提高到120 V进行恒压分离。电泳结束后,取出凝胶,放入考马斯亮蓝R250染色液中染色30 min,用蒸馏水冲洗干净后,加入脱色液处理12 h,直至染色液完全褪去。将蛋白胶放入凝胶成像系统中拍照,蛋白分子质量根据预染蛋白Marker(10～180 kDa)估算。
1.3.10 微观结构观察
参考SRIPRABLOM等[20]的方法并稍作修改,使用激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy, CLSM)观察样品的微观结构。在1 mL的样品中加入5 μL罗丹明B(2 g/L)和150 μL荧光增白剂28(0.25%,体积分数)溶液。取20 μL混合液滴在玻璃载玻片上,于4 ℃下染色2 h后用玻璃盖玻片覆盖,在100倍放大率下观察样品微观结构。罗丹明B和荧光增白剂28分别在543、405 nm的激发波长下成像,表现出红色荧光和蓝色荧光。用Imaris Viewer(9.5.1版,Bitplane AG)获得图像并进行分析。
1.3.11 摩擦学特性测定
参考HUANG等[21]的方法并稍作修改,使用全环板式摩擦学附件在流变仪上对样品的摩擦性能进行了评估。测试条件:滑动速率0.01～273 mm/s,载荷2 N,测试温度25 ℃。测试前,将每个样品置于25 ℃静置1 h。
1.3.12 感官评价
对于产品的前期筛选和市场化而言,了解其配方在普通年轻消费者中的基本接受度、风味适口性和潜在不良质地具有重要意义。因此,参照罗园等[22]的方法并稍作修改,选取10名年龄介于20～30岁、具有长期饮用发酵乳饮料经验的人员作为感官评估员,并对其进行了感官评定的相关培训。重点评估指标为色泽、气味、组织状态以及滋味,具体评分标准见表1。本感官实验取得西南大学食品科学学院伦理委员会伦理审核通过,伦理审核批准号为:HF20250102。
表1 发酵乳饮料的感官评价指标及评分标准
Table 1 Sensory evaluation indexes and scoring criteria for fermented milk beverage
项目评价指标分数色泽颜色均一程度好,呈现乳白色15～20颜色均一程度较好,呈现乳白色10～14颜色均一程度较差,呈现淡乳白色或偏黄色<10气味具有发酵乳饮料特有的香气15～20发酵乳饮料香气不浓,风味较淡,勉强可接受10～14无明显发酵乳饮料特有的香气或有异味<10
续表1
项目评价指标分数组织状态组织状态均匀细腻15～20组织细腻,有些许分层,但不影响品质10～14有分层现象,严重影响品质<10滋味入口清爽,酸甜适中,无糊口感15～20入口较清爽,酸甜适中,有些许糊口感10～14入口不太清爽,过酸或过甜,有严重糊口感<10总体接受度消费者喜欢15～20消费者比较喜欢10～14消费者勉强接受<10
1.4 数据处理与分析
采用Origin 2021和Excel软件进行数据处理和分析,实验结果以“平均值±标准差”(n=3)表示。采用IBM SPSS 26.0软件中的单因素方差分析对数据进行Duncan检验,P<0.05表示差异显著。
2 结果与分析
2.1 FCP添加顺序选择
WHC是评价发酵乳稳定性的关键指标之一,反映酪蛋白网络结构对水分的束缚能力。由图1可知,对照组WHC为62.74%。当发酵前添加FCP且质量分数<0.6% 时,WHC随FCP质量分数增加迅速上升,最高达72.02%;当FCP≥0.6%时,增幅趋缓并进入平台区。发酵后添加FCP的各组样品与对照组之间无显著性差异(P>0.05)。结果表明,FCP 仅在酸化过程中加入时才能显著增强凝胶的束水能力。这可能是由于发酵前加入的 FCP 在酸化过程中与酪蛋白发生非共价相互作用并嵌入三维网络,起到了孔隙填充作用,从而降低后熟与离心条件下的析水风险[23]。而发酵后加入的 FCP 则破坏了形成的酪蛋白凝胶网络结构,降低发酵乳WHC。因此,选择发酵前添加0.6% FCP 作为后续考察 KGM 作用的基础工艺条件。
图1 FCP添加顺序对发酵乳WHC的影响
Fig.1 Effect of the addition sequence of FCP on the WHC of fermented milk beverage
注:不同小写字母表示在同一添加方式下,不同FCP添加量的发酵乳样品存在显著差异(P<0.05)。
2.2 KGM添加对FCP发酵乳饮料理化性质的影响
如表2所示,随 KGM 质量分数增加,样品离心沉淀率逐渐下降,而吸光比和黏度逐渐增加。对照组沉淀率最高(为12.77%),表明该体系稳定性较差,易发生沉降与分层。添加 KGM 后,相分离得到有效抑制,体系稳定性显著增强,这是因为 KGM 具有较强的水合与增稠特性,可降低分散颗粒在体系中的迁移速率[24]。当 KGM 为0.25%时,沉淀率降至最低(3.49%)。此外,在 KGM 为0.05% 时粒径分布最为理想,平均粒径最小(D50=12.64 μm),Span值也最低(1.28),表明颗粒分布更集中、体系均一性最佳。
表2 KGM对FCP发酵乳饮料理化性质的影响
Table 2 Effect of KGM on physicochemical properties of FCP-fortified fermented milk beverage
组别离心沉淀率/%吸光比黏度/(mPa·s)粒径D50/μmSpanFCP-KMG-0%12.77±1.89a0.031±0.002d35.41±0.34f14.36±0.07e1.31±0.01bFCP-KMG-0.05%10.60±0.20b0.092±0.001d40.93±1.39e12.64±0.14f1.28±0.03cFCP-KMG-0.10%9.76±0.11bc0.139±0.003c51.45±0.94d14.53±0.34b1.32±0.02bFCP-KMG-0.15%8.10±0.57c0.158±0.004c65.96±1.70c14.65±0.13a1.35±0.01aFCP-KMG-0.20%5.48±0.25d0.210±0.002b81.04±2.00b14.46±1.23c1.34±0.02aFCP-KMG-0.25%3.49±0.19d0.523±0.005a120.67±2.45a14.41±1.34d1.33±0.01ab
注:同列不同小写字母表示样品间存在显著差异(P<0.05)(下同)。
2.3 KGM添加对FCP发酵乳饮料稳定性的影响
LUMiSizer 属于加速稳定性测试,利用离心力促使体系内不同密度组分在径向梯度下定向迁移,并以透射光实时记录样品沿管长方向的透光率变化,据此快速评估样品在货架期内的沉降趋势与体系稳定性[25]。图2-a显示,FCP-KGM 发酵乳饮料在测试过程中呈现典型的“透射率-位置-时间”谱图,色阶由红至绿反映局部透光强度随时间的变化。各样品在离心过程中的透射率均随时间上升,表明颗粒在离心力作用下发生沉降,自管顶区域起逐步形成清亮层[26]。其中,对照组透光增强带最为显著,说明其颗粒迁移与沉降程度较高;随 KGM 质量分数增加,样品的透光增强区明显缩小,离心结束时整体透射率水平均低于对照组,且呈随浓度上升而降低的趋势,说明相分离被有效抑制、体系稳定性得到提升[27]。图2-b给出了相应的澄清指数结果。与对照组相比,随 KGM 质量分数升高,样品澄清指数显著降低(P<0.05),进一步佐证了其对发酵乳体系抑制颗粒沉降、提高稳定性的作用。该结果与离心沉淀率随 KGM 增加而下降的结果一致。
a-LUMiSizer图谱;b-澄清指数
图2 KGM对FCP发酵乳饮料稳定性的影响
Fig.2 Effect of KGM on the stability of FCP-fortified fermented milk beverage
注:不同小写字母表示不同KGM添加量的FCP发酵乳饮料样品间存在显著差异(P<0.05)(下同)。
2.4 KGM添加对FCP发酵乳饮料蛋白质特性的影响
如图3-a所示,FCP-KGM 发酵乳饮料离心上清液的蛋白条带主要为牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)、酪蛋白亚基(α-CN,β-CN)、β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-Lg)和α-乳白蛋白(α-lactalbumin,α-La)。随 KGM 质量分数增加,各蛋白条带的显色强度与迁移位置未见显著差异;与标准分子质量对照相比,各蛋白分子质量未发生明显变化。上述结果表明,KGM 的引入未改变体系中可溶性蛋白的种类与分子质量分布。
进一步测定了FCP-KGM发酵乳饮料的可溶性蛋白含量变化(图3-b)。对照组可溶性蛋白含量最低;随 KGM 添加量增加,样品可溶性蛋白含量呈上升趋势。在0.05%～0.20%,虽然可溶性蛋白较对照组有所提高,但差异不显著;当 KGM 添加至0.25% 时,可溶性蛋白含量显著高于对照组(P<0.05)。该趋势与 KGM 对体系稳定化的作用相一致:KGM 通过空间位阻与水合效应降低蛋白颗粒聚集、改善分散与溶解状态,在稳定宏观体系的同时提升上清液中可溶性蛋白含量[28]。
a-SDS-PAGE图;b-可溶性蛋白含量
图3 KGM添加对FCP发酵乳饮料蛋白质特性的影响
Fig.3 Effect of KGM on the protein properties of FCP-fortified fermented milk beverage
2.5 KGM添加对FCP发酵乳饮料微观结构的影响
如图4所示,蛋白质与多糖分别被标记为红色(图4-a)与蓝色(图4-b)。对照样品中(不添加 KGM),蛋白相结构相对松散,存在较多乳清空隙(图4-a1、图4-c1,黑色区域),与其稳定性较弱的宏观表现相一致。添加 KGM 后,乳清空隙明显减少,且多糖与蛋白信号呈高度重合,说明 KGM 形成的多糖网络与蛋白凝胶网络相互渗透,构建更为致密、均一的三维结构(图4-b2～图4-b6、图4-c2～图4-c6)。该结构特征与体系黏度与稳定性的提高相吻合[29]。其中,FCP-KGM-0.25% 样品表现出最致密及连续的网状结构(图4-c6),该微观特征与其宏观稳定性指标(表2)相一致。结果表明,KGM 可通过增强网络连续性、降低乳清析出提升 FCP 发酵乳饮料稳定性及吞咽性。
图4 FCP-KGM发酵乳饮料激光共聚焦显微镜图
Fig.4 CLSM observation of FCP-KGM-fortified fermented milk beverage
2.6 KGM添加对FCP发酵乳饮料摩擦学特性的影响
摩擦学特性可用于模拟口腔加工过程中的顺滑感和奶油感,常以Stribeck曲线表征边界润滑区、混合润滑区与流体动力润滑区三阶段。一般认为:在边界区(低滑速)摩擦主要受表面吸附与润滑膜形成能力影响,黏度作用有限;进入混合区后逐步形成流体动力膜,黏度对摩擦下降起关键作用;到达流体动力区(高滑速)时,由于流体阻力增大,摩擦随滑速上升而上升[27, 30]。
如图5所示,各样品摩擦曲线均呈典型 Stribeck 形貌,显示出三阶段转变。KGM 的加入对 FCP 发酵乳饮料的摩擦学行为产生了明显影响,曲线整体上移,说明各润滑区的摩擦水平普遍升高。在边界润滑区,初始速度v0下的摩擦系数f0随 KGM增加显著上升(表3),说明口腔初触阶段的润滑性能下降。这可能是因为在剪切与压迫共同作用下,KGM 分子链在界面产生一定吸附与取向,其较高链刚性与体相增稠效应共同增加了界面剪切阻力,降低顺滑感[31]。在混合润滑区,以进入混合区的最大速度v1值评估润滑膜的起始形成能力,FCP-KGM-0.25%组的v1值最小,表明其更早形成稳定的流体润滑膜,能够提升吞咽适配性。这可能是由于其具有致密连续的微观网络结构(图4-c6)[14]。与对照相比,进入混合区的最大速度v1下的摩擦系数f1呈“先升后降”趋势(FCP-KGM-0.05%～0.15%上升,FCP-KGM-0.20%～0.25%下降)。该变化与表2中黏度随 KGM 增加而升高相一致:较高黏度有利于形成与维持承载性更强的液膜,从而在较高添加量时降低混合区f1[30]。在模拟吞咽阶段的高滑速区间(流体动力润滑区),各 KGM 组的摩擦系数f2均高于对照组,说明随着流速增加,体系中流体阻力和黏性耗散增强,从而使吞咽过程中的摩擦感有所提升。这种特征在一定程度上有助于增加乳饮料与口咽部位的流体摩擦,从而降低乳饮料“滑脱”过快而导致呛咳的风险。综上所述,本研究配方在改善吞咽障碍人群饮食安全性方面表现出潜在的积极作用,但其最终适用性有待通过后续临床吞咽评估(如国际吞咽障碍食物标准行动委员会标准)进一步验证。
图5 KGM对FCP发酵乳饮料摩擦学行为的影响
Fig.5 Effect of KGM on the tribological behavior of FCP-fortified fermented milk beverage
表3 KGM对FCP发酵乳饮料的摩擦学参数
Table 3 Effect of KGM on tribological parameter of FCP-fortified fermented milk beverage
组别v0/(mm/s)f0v1/(mm/s)f1v2/(mm/s)f2FCP-KMG-0%0.0100.116±0.007d0.1000.178±0.007d6.3120.118±0.004dFCP-KMG-0.05%0.0100.165±0.002c0.1000.214±0.005c3.9830.144±0.003cFCP-KMG-0.10%0.0100.175±0.005c0.2510.217±0.002a3.9830.165±0.004bFCP-KMG-0.15%0.0100.186±0.004b0.1000.236±0.004ab3.9830.157±0.004bFCP-KMG-0.20%0.0100.196±0.004ab0.1000.226±0.003b3.9830.164±0.003bFCP-KMG-0.25%0.0100.206±0.004a0.0400.227±0.004ab2.5130.176±0.004a
注:v0、v1和v2分别代表初始速度、第一过渡点和第二过渡点的速度(mm/s);f0、f1和f2分别代表v0、v1和v2处的摩擦系数。
2.7 KGM添加对FCP发酵乳饮料感官品质的影响
如图6所示,随 KGM 添加量增加,样品在色泽、组织状态、滋味及总体接受度等指标上的评分均呈显著上升趋势(P<0.05),其中 FCP-KGM-0.25% 组获得最高综合评分。这与 CLSM 结果一致,KGM 与蛋白相互渗透形成的致密凝胶网络有助于束缚水相、维持体系均一稳定,提升色泽与组织状态的感官表现。滋味评分的提高说明 KGM 有助于体系对风味物质的保留[32]。尽管 KGM 的加入使摩擦系数在初始阶段有所上升、顺滑感下降(表3),但在较高添加量(0.25%)时,样品能更早进入混合润滑区并形成稳定润滑膜,在动态品评过程中改善口腔加工与风味释放的协调性,最终获得最高的总体接受度。体系酸性的pH值(3.80)在一定程度上能够通过释放良好风味物质而掩盖 FCP 可能带来的不良风味,使得该配方在年轻消费者中表现出良好的接受度[33-34]。但老年人群尤其是吞咽障碍患者对酸味的耐受度与偏好可能存在差异。有研究指出,长期摄入低 pH 值液体食品(pH≤3.5)会增加牙釉质侵蚀风险[35],可能诱发或加重胃食管反流症状。因此,在将该配方拓展至老年或吞咽障碍人群时,除继续挖掘其在吞咽友好性方面的潜力外,还需充分考虑老年人群的生理特点与健康风险,开展更具针对性的感官与临床适用性研究。
图6 KGM对FCP发酵乳饮料感官评价的影响
Fig.6 Effect KGM on the sensory evaluation of FCP-fortified fermented milk beverage
3 结论
本研究围绕 FCP 添加顺序及 KGM 添加量对 FCP 发酵乳饮料的理化与摩擦学特性展开系统评价。结果表明,在发酵前加入FCP可显著提高体系WHC,说明 FCP 参与酸化过程酪蛋白网络凝胶结构的形成,更有利于增强凝胶束水与宏观稳定性。随 KGM 质量分数升高,样品离心沉淀率与澄清指数下降,LUMiSizer光谱显示相分离受到抑制;当 KGM 质量分数为0.25%时稳定性最佳。CLSM 显示 KGM 与蛋白凝胶网络相互渗透,使孔隙减少,与宏观稳定性提升相一致;SDS-PAGE 条带组成与分子质量未见明显变化,而可溶性蛋白含量随 KGM 增加而上升,在 0.25% 时较对照组显著提高(P<0.05)。摩擦学上,各添加组曲线呈典型 Stribeck 形貌;0.25% KGM 有助于样品更早进入混合润滑区并形成稳定润滑膜。同时,KGM 的加入提升了色泽、组织状态、滋味及总体接受度,0.25% KGM组感官综合评分最高。尽管 KGM 的添加使得初始边界区顺滑感有所下降,但混合区液膜的形成改善了动态口腔加工的协调性,使其仍然获得较高的感官接受度。综上,发酵前添加 0.6% FCP 并复配 0.25% KGM,可在显著提升发酵乳饮料稳定性的同时优化微观结构与感官品质,并通过调整混合区润滑膜形成特性,具有一定的改善吞咽过程中口腔适配性的潜力。
[1] QIN Y X, PILLIDGE C, HARRISON B, et al.Pathways in formulating foods for the elderly[J].Food Research International, 2024, 186:114324.
[2] BAGHERI H, AKHAVAN-MAHDAVI S, SARABI-AGHDAM V, et al.Targeted dairy fortification:Leveraging bioactive compounds to enhance nutritional value[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2026, 66(2):295-319.
[3] ZHANG K Y, LIU S B, TANG H W, et al.Effect of exopolysaccharides yield and addition concentration of Lactobacillus helveticus on the processing characteristics of fermented milk and its mechanism[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 260:129480.
[4] R S.Collagen fabricated delivery systems for wound healing:A new roadmap[J].Biomaterials Advances, 2022, 142:213152.
[5] WANG L, WANG Q, QIAN J, et al.Bioavailability and bioavailable forms of collagen after oral administration to rats[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63(14):3752-3756.
[6] SHI H H, JIANG M Q, ZHANG X Y, et al.Characteristics and food applications of aquatic collagen and its derivatives:A review[J].Food Research International, 2025, 202:115531.
[7] YUNOKI S, HATAYAMA H, OHYABU Y, et al.Fibril matrices created with collagen from the marine fish barramundi for use in conventional three-dimensional cell culture[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 203:361-368.
[8] LI Y Y, LU Y J, ZHAO Y C, et al.Deciphering the wound-healing potential of collagen peptides and the molecular mechanisms:A review[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2024, 72(47):26007-26026.
[9] LUO X L, LIU W X, ZHAO M J, et al.A novel Atlantic salmon (Salmo salar) bone collagen peptide delays osteoarthritis development by inhibiting cartilage matrix degradation and anti-inflammatory[J].Food Research International, 2022, 162:112148.
[10] ZHANG B Y, REN L K, LU Y L, et al.Novel antioxidative and hypoglycemic collagen peptides from Apostichopus japonicus:In silico preparation, functional mechanism, and structure-activity relationship study[J].Food Chemistry, 2025, 493:145695.
[11] YE S X, ZONGO A W, SHAH B R, et al.Konjac glucomannan (KGM), deacetylated KGM (da-KGM), and degraded KGM derivatives:A special focus on colloidal nutrition[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69(44):12921-12932.
[12] WANG H Y, FAN T Q, ZENG Z L, et al.Use of ozone oxidation in combination with deacetylation for improving the structure and gelation properties of konjac glucomannan[J].Food Chemistry, 2024, 453:139599.
[13] METHACANON P, GAMONPILAS C, KONGJAROEN A, et al.Food polysaccharides and roles of rheology and tribology in rational design of thickened liquids for oropharyngeal dysphagia:A review[J].Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 2021, 20(4):4101-4119.
[14] XU J H, MA L L, LI B W, et al.Improvement in rheological and tribology properties of thickened liquids for dysphagia management through the mixing guar gum and xanthan gum at different addition ratios[J].Food Chemistry, 2025, 493:145927.
[15] HE P L, WANG Y F, YANG J, et al.The effect of Lactiplantibacillus plantarum SHY130 and konjac glucomannan on the physicochemical, antioxidant, and sensory properties of stirred yogurt[J].Foods, 2024, 13(15):2324.
[16] 张婧. 干酪乳杆菌发酵乳饮料的研制及其稳定性研究[D].杭州:浙江工商大学, 2011.
ZHANG J.Studies on the technology and stability of milk beverage fermented by Lactobacillus casei[D].Hangzhou:Zhejiang Gongshang University, 2011.
[17] GILBERT A, RIOUX L E, ST-GELAIS D, et al.Studying stirred yogurt microstructure using optical microscopy:How smoothing temperature and storage time affect microgel size related to syneresis[J].Journal of Dairy Science, 2020, 103(3):2139-2152.
[18] PERINI J M, MIZON C, DEHON B, et al.Urinary protein determination using Coomassie Brilliant Blue in the presence of sodium dodecyl sulphate[J].Clinica Chimica Acta;International Journal of Clinical Chemistry, 1984, 143(3):321-328.
[19] WANG K Q, LUO S Z, ZHONG X Y, et al.Changes in chemical interactions and protein conformation during heat-induced wheat gluten gel formation[J].Food Chemistry, 2017, 214:393-399.
[20] SRIPRABLOM J, LUANGPITUKSA P, WONGKONGKATEP J, et al.Influence of pH and ionic strength on the physical and rheological properties and stability of whey protein stabilized O/W emulsions containing xanthan gum[J].Journal of Food Engineering, 2019, 242:141-152.
[21] HUANG T, TU Z C, SHANGGUAN X C, et al.Characteristics of fish gelatin-anionic polysaccharide complexes and their applications in yoghurt:Rheology and tribology[J].Food Chemistry, 2021, 343:128413.
[22] 罗园, 覃小丽, 谢仁香, 等.不同氧化度的魔芋葡甘露聚糖对凝固型酸奶品质的影响[J].食品工业科技, 2024, 45(14):106-113.
LUO Y, QIN X L, XIE R X, et al.Effect of konjac glucomannan with different oxidizing degrees on the quality of set-type yoghurt[J].Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(14):106-113.
[23] YU H S, CHENG X Y, LI H, et al.Effects and improvement mechanisms of ultrasonic pretreatment on the quality of fermented skim milk[J].Ultrasonics Sonochemistry, 2024, 108:106958.
[24] FENG Y H.Konjac glucomannan:Properties, preparation, and health effects[J].Theoretical and Natural Science, 2024, 62(1):123-130.
[25] YANG H B, KANG W L, YU Y, et al.A new approach to evaluate the particle growth and sedimentation of dispersed polymer microsphere profile control system based on multiple light scattering[J].Powder Technology, 2017, 315:477-485.
[26] 钟媛, 华晓晗, 崔未宁, 等.纤维素衍生物-大豆分离蛋白稳定的Pickering乳液构建及性质比较[J].现代食品科技, 2025, 41(4):1-13.
ZHONG Y, HUA X H, CUI W N, et al.Preparation and properties of Pickering emulsions stabilized by cellulose derivatives and soy protein isolate[J].Modern Food Science and Technology, 2025, 41(4):1-13.
[27] ZHANG Y H, WANG Y C, ZHANG R N, et al.Tuning the rheological and tribological properties to simulate oral processing of novel high internal phase oleogel-in-water emulsions[J].Food Hydrocolloids, 2022, 131:107757.
[28] HU Y X, BIAN Q Q, ZI Y, et al.Molecular modification of low-dissolution soy protein isolates by anionic xanthan gum, neutral guar gum, or neutral konjac glucomannan to improve the protein dissolution and stabilize fish oil emulsion[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 267:131521.
[29] DAI S H, CORKE H, SHAH N P.Utilization of konjac glucomannan as a fat replacer in low-fat and skimmed yogurt[J].Journal of Dairy Science, 2016, 99(9):7063-7074.
[30] ZHANG X X, WAN S J, LIANG S J, et al.Rheological and tribological properties of skimmed milk gels:The impact of fish collagen peptides-polysaccharides complexes during acidification[J].Food Chemistry, 2025, 483:144203.
[31] GUO L P, YOKOYAMA W, CHEN L, et al.Characterization and physicochemical properties analysis of konjac glucomannan:Implications for structure-properties relationships[J].Food Hydrocolloids, 2021, 120:106818.
[32] ZHANG Y T, TONG C L, CHEN Y Y, et al.Advances in the construction and application of konjac glucomannan-based delivery systems[J].International Journal of Biological Macromolecules, 2024, 262:129940.
[33] CHI X L, YANG Q Y, SU Y F, et al.Effect of prebiotics on rheological properties and flavor characteristics of Streptococcus thermophilus fermented milk[J].Current Research in Food Science, 2024, 9:100839.
[34] YU B B, GONG X L, ZHANG N, et al.Glycation modification of protein hydrolysate from channel catfish (Ictalurus punetaus) viscera to mitigate undesirable flavor:Unraveling structure and flavor characteristics[J].Food Chemistry:X, 2024, 24:101993.
[35] HARA A T, ELKINGTON-STAUSS D, UNGAR P S, et al.Three-dimensional surface texture characterization of in situ simulated erosive tooth wear[J].Journal of Dental Research, 2021, 100(11):1236-1242.