CN112674167A - 一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，属于乳制品加工技术领域。包括如下步骤：将壳聚糖加入水中，边搅拌边加入一定量的酸，得到壳聚糖溶液；添加无机硒，调整硒浓度，然后缓慢加入VC，搅拌均匀即为活性纳米硒‑壳聚糖复合物。选用牛奶或羊奶或奶粉为原料乳，添加活性纳米硒，对添加了活性纳米硒的奶进行超声处理，超声处理后的奶预热至50‑80℃，然后进行均质，均质后的奶进行杀菌、冷却；冷却后的奶接种乳酸菌，接种后经灌装、发酵、冷却、后熟或发酵、灌装、冷却、后熟及检验后即得富硒酸奶。本发明法生产富硒酸奶具有产品安全性高、生产周期短、生产成本低等优点。因此，本发明具有重要的应用价值和经济价值。

Description

一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法

技术领域

本发明涉及一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，属于食品加工技术领域。

背景技术

硒是维持人体内谷胱甘肽过氧化物酶活性的关键元素，而后者是清除体内自由基的关键酶。此外，缺硒与超过40多种疾病(如克山病、大骨节病、心血管疾病等)的发生高度相关(Miguel Navarro-alarcon and Carmen Cabrera-viqu.Selenium in food and thehuman body:a review[J].Science of the Total Environment,2008,400,115–141)。人类硒的摄入主要通过植物或动物间接从土壤中获得，而我国超过72％的土地(特别是中东部人口密集地区)为缺硒或严重缺硒地区，导致我国有超过3亿以上的人口处于严重缺硒状态(Jing Dawei et al.Selenium enrichment,fruit quality and yield of winterjujube as affected by addition of sodium selenite[J].Scientia Horticulturae,2017,225,1–5；Zhou Fei et al.Influence of processing methods and exogenousselenium species on the content and in vitro bioaccessibility of selenium inPleurotus eryngii[J].Food Chemistry,2021,338,127661)。2004年WHO/FAO推荐成年人每天人均最低硒摄入量为55微克，而目前我国成年人每天人均硒摄入量不足26微克(翟晓娜.壳聚糖纳米砸体系的制备及其物化特性和生物活性的研究[D].北京：中国农业大学，2017；Zhou Fei,et al.Influence of processing methods and exogenous seleniumspecies on the content and in vitro bioaccessibility of selenium in Pleurotuseryngii[J].Food Chemistry,2021,338,127661)。因此，提高我国居民硒摄入量是提高我国居民健康水平的重要途径。但自然界中硒主要以亚硒酸盐和硒酸钠的形式存在，两者均具有毒性。亚硒酸盐和硒酸钠被生物植物吸收后大部分硒仍然以Se⁶⁺和Se⁴⁺形式存在，微生物吸收后可部分将无机硒转化为有机硒。研究证明纳米硒、有机硒的毒性远远低于无机硒，而两者的生物活性(如抗氧化性、免疫活性和含硒酶活等)远高于无机硒，是人体补硒的理想状态(王婷婷.谷肤甘肤纳米硒复合物的制备及其特性研究[D].广州：暨南大学，2010；翟晓娜.壳聚糖纳米砸体系的制备及其物化特性和生物活性的研究[D].北京：中国农业大学，2017)。因此，对我国居民而言提高硒摄入量，特别是有机和纳米活性硒的摄入量具有重要意义。

酸奶是以生牛(羊)乳或乳粉为原料，经杀菌、接种特定有益微生物发酵而制成的酸性饮品，已成为我国居民重要的日常饮品。蛋白质、多肽和氨基酸是纳米硒良好的载体和稳定剂，而酸奶富含蛋白质、多肽和氨基酸。若以酸奶作为硒的载体，开发一种富硒酸奶不但有利于提高我国居民健康水平，而且有利于促进企业提资增效。因此，本发明具有重要的社会意义和经济意义。目前富硒酸奶的生产主要采用(1)富硒原料发酵法(CN201210288242，CN 201610450171.3)或(2)利用微生物将无机硒转化为有机硒法生产酸奶(CN 2003129439.1，CN 201610273002.7，CN 201710316514.1，CN 200310123070)或(3)在酸奶生产过程中直接添加无机硒盐法制备富硒酸奶(CN 201410479372)。上述方法(1)存在富硒原料生产周期长、成本高等缺点；上述方法(2)存在富硒微生物富硒能力有限，而过多的富硒微生物可能导致发酵过程和产品风味异常等问题；上述方法(3)由于无机硒具有毒性，直接添加无机硒存在安全性问题。因此，制备一种安全、经济的富含活性硒的酸奶具有重要的经济价值和社会意义。

蛋白质、多肽、氨基酸已经被证实是纳米硒和有机硒制备的良好稳定剂和反应底物，其中蛋白质及其降解产物链上的-NH₂、-COOH、-SH、C＝O、-CN等活性基团与硒化试剂发生反应，从而将无机硒以共价键形式结合到蛋白质及其降解产物链上(王婷婷.谷肤甘肤纳米硒复合物的制备及其特性研究[D].广州：暨南大学，2010)。此外，超声波具有空化效应、机械效应、热效应、化学效应等，合适的超声处理可降低化学反应活化能(Wen Chaoting etal.Advances in ultrasound assisted extraction of bioactive compounds fromcash crops–a review.Ultrasonics Sonochemistry,2018,48,538–549)。由于酸奶发酵过程中超声处理可能破坏酸奶的外观结构(特别是凝固型酸奶)，因此本发明选择在奶原料进行预热、均质和杀菌之前进行超声处理，促进活性纳米硒与奶体系中的有机物进行络合，制备安全、稳定的富含活性硒酸奶。

发明内容

本发明的目的是为了开发一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，按照下述步骤进行：

(1)活性纳米硒-壳聚糖复合物的制备

1)将壳聚糖(脱乙酰度70-98％)加入水中，边搅拌边加入冰醋酸或盐酸或硫酸，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，水：壳聚糖：酸＝100:0.05-5:0.1-10(w/w/w)；

2)将亚硒酸钠或硒酸钠缓慢加入上述1)壳聚糖溶液，调整亚硒酸钠或硒酸钠浓度0.5-10mM/L，搅拌均匀；

3)向上述亚硒酸钠或硒酸钠-壳聚糖溶液中缓慢加入VC，调整亚硒酸钠或硒酸钠与VC的摩尔比为1:1-10，搅拌均匀即为活性纳米硒-壳聚糖复合物；

(2)富硒酸奶的制备

1)原料选择和预处理：选用牛奶或羊奶或奶粉为原料乳，原料乳(奶粉先复水)经验收后加牛奶或羊奶或复水奶重量0-10％的糖及奶重量0-15％的脱脂奶粉进行标准化，同时添加奶重0-0.5％的卡拉胶、0-5％的玉米淀粉、0-0.5％的黄原胶；

2)添加活性纳米硒-壳聚糖复合物：添加活性纳米硒-壳聚糖复合物，使活性纳米硒在预处理后的奶中含量达到50-2500μg/L，搅拌均匀；

3)纳米硒稳定化处理：对添加了活性纳米硒的奶进行超声处理，以促进活性纳米硒与奶中的蛋白质交联和结合进一步稳定活性硒，超声条件为：频率18-100kHz、超声强度10-200W/L、超声时间1-90min；

4)预热、均质、杀菌和冷却：超声处理后的奶预热至50-80℃进行均质，均质条件为10-55MPa，均质后的奶在65-100℃、3-60min条件下杀菌，杀菌结束后冷却至35-50℃；

5)接种：冷却后的奶接种乳酸菌发酵剂，接种菌种和比例为保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌：双歧杆菌：嗜酸乳杆菌＝1：0.1-3：0-3：0-3，总接种量控制1×10³-1×10⁵CFU/mL，接种后搅拌均匀；

6)发酵、搅拌、灌装、冷却、冷藏和检验或灌装、发酵、冷却、冷藏、后熟和检验：接种后的奶在38-47℃、发酵1-10h，结束后搅拌均匀、灌装、冷却至常温、进冷藏车间(0-10℃)后熟(12-36h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶；或者接种后的奶直接灌装，然后发酵，发酵条件为38-47℃、发酵1-10h，发酵结束后冷却至常温、进冷藏车间(0-10℃)后熟(12-36h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶。

本发明方法具有如下优点和有益效果：(1)与直接添加无机硒方法生产的富硒酸奶相比，本发明方法生产的富硒酸奶富含活性硒，所含硒均为纳米硒或者有机硒，其中有机硒含量和比例高，具有更高的安全性；(2)与利用富硒原料奶法生产的富硒酸奶相比，本发明法生产周期更短、生成成本更低；(3)与在牛奶中添加无机纳米硒，再利用微生物将无机硒转化为有机硒法相比，本发明法生产的富硒酸奶不存在残留无机硒风险。因此，本发明具有重要的应用价值和经济价值。

附图说明

图1为稳定的纳米硒-壳聚糖复合物(A)和不稳定的硒溶液(B)

具体实施方式

下面结合实例对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。

本发明所涉及的乳酸菌数测定参照GB4789.35—2016方法，所涉及的总硒、有机硒和无机硒含量的测定方法参照GB 5009.93-2017和Jing Dawei等方法(Seleniumenrichment,fruit quality and yield of winter jujube as affected by additionof sodium selenite[J].Scientia Horticulturae,2017,225,1-5)。

活性纳米硒-壳聚糖复合物的制备

由表1可知，活性纳米硒-壳聚糖复合的稳定性随着壳聚糖浓度、脱乙酰度和Vc/硒的摩尔比的比值提高而提高，说明这三个参数对活性纳米硒-壳聚糖复合物的稳定性具有重要影响。活性纳米硒-壳聚糖复合物是浅红色至血红色的溶液(图1A)，无活性的硒是灰色至黑色不稳定溶液(图1B)。因此，选择合适的壳聚糖浓度、脱乙酰度及硒和Vc摩尔比对制备富含活性硒发酵酸奶尤为重要。

表1 壳聚糖浓度、脱乙酰度及硒和Vc摩尔比对活性纳米硒-壳聚糖复合物稳定性的影响

注：研究壳聚糖浓度对活性纳米硒-壳聚糖复合物稳定性的影响时，脱乙酰度和硒与Vc摩尔比分别为85％和1:5；研究脱乙酰度对活性纳米硒-壳聚糖复合物稳定性的影响时，壳聚糖浓度和硒与Vc摩尔比分别为1％和1:5；研究硒与Vc摩尔比对活性纳米硒-壳聚糖复合物稳定性的影响时，壳聚糖浓度和脱乙酰度和分别为1％和85％。

实施例1 一种以鲜牛奶为原料制备富硒发酵奶的方法

将0.05g壳聚糖(脱乙酰度70％)加入100mL水中，边搅拌边加入0.1mL冰醋酸，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；将亚硒酸钠缓慢加入上述壳聚糖溶液，调整亚硒酸钠浓度0.5mM/L，搅拌均匀；向上述亚硒酸钠-壳聚糖溶液中缓慢加入VC，调整亚硒酸钠与VC的摩尔比为1:1，搅拌均匀即为活性纳米硒-壳聚糖复合物。牛奶经验收后加奶重量10％的糖进行标准化，同时添加奶重0.5％的卡拉胶、5％的玉米淀粉；标准化后的牛奶添加活性纳米硒，使活性纳米硒含量达到50μg/L，搅拌均匀；对添加了活性纳米硒的牛奶进行超声处理，以促进活性纳米硒与牛奶中的蛋白质交联和结合进一步稳定活性硒，超声条件为：频率18kHz、超声强度10W/L、超声时间90min；超声后的牛奶预热至50℃进行均质，均质条件为55MPa，均质后的牛奶在65℃、60min条件下杀菌，杀菌结束后冷却至35℃；冷却后的牛奶接种乳酸菌发酵剂，接种菌种和比例为保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌：双歧杆菌＝1：0.1：3，总接种量控制1×10³CFU/mL，接种后搅拌均匀；接种后的牛奶直接灌装，然后发酵，发酵条件为38℃、发酵10h，发酵结束后冷却至常温、进冷藏车间(0℃)后熟(36h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶。

利用本发明方法生产的富含活性硒酸奶总硒、有机硒、无机硒含量、有机硒占总硒比例和乳酸菌含量分别为81.7μg/L、61.3μg/L、20.4μg/L、75％和1.1×10⁷CFU/mL。与常规直接添加亚硒酸钠的对照富硒酸奶(硒元素添加量、超声条件及其他加工条件均与实施例1相同)相比，采用本发明方法生产的酸奶总硒含量与对照富硒酸奶相同，但其有机硒含量和乳酸菌含量比对照富硒酸奶高20.9％和1.2倍。此外，按照实施例1方法生产的富硒酸奶与按照实施例1方法(未进行超声处理)生产的富硒酸奶相比，两者总硒含量相同，但超声处理的富硒酸奶的有机硒含量比未超声处理富硒酸奶的相应值提高13.2％，说明超声处理可提高纳米硒与牛奶中蛋白质的结合，提高有机硒含量。综上可知，采用本发明方法生产富硒酸奶可显著提高其有机硒和乳酸菌含量，提高富硒酸奶安全性、有利于人体对硒的吸收利用。因此，本发明具有重要的经济价值和社会意义。

实施例2 一种以鲜羊奶为原料制备富硒发酵奶的方法

将5g壳聚糖(脱乙酰度98％)加入100mL水中，边搅拌边加入10mL盐酸，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；将硒酸钠缓慢加入上述壳聚糖溶液，调整硒酸钠浓度10mM/L，搅拌均匀；向上述硒酸钠-壳聚糖溶液中缓慢加入VC，调整硒酸钠与VC的摩尔比为1:10，搅拌均匀即为活性纳米硒-壳聚糖复合物。羊奶经验收后加羊奶重量15％的脱脂奶粉进行标准化，同时添加奶重0.5％的黄原胶；标准化后的羊奶添加活性纳米硒，使活性纳米硒在预处理后的奶中含量达到2500μg/L，搅拌均匀；对添加了活性纳米硒的羊奶进行超声处理，以促进活性纳米硒与羊奶中的蛋白质交联和结合进一步稳定活性硒，超声条件为：频率100kHz、超声强度200W/L、超声时间1min；超声处理过的羊奶预热至80℃进行均质，均质条件为10MPa，均质后的奶在100℃、3min条件下杀菌，杀菌结束后冷却至50℃；冷却后的羊奶接种乳酸菌发酵剂，接种菌种和比例为保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌：嗜酸乳杆菌＝1：3：3，总接种量控制1×10⁵CFU/mL，接种后搅拌均匀；接种后的羊奶在47℃、发酵1h，结束后搅拌均匀、灌装、冷却至常温、进冷藏车间(10℃)后熟(12h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶。

利用本发明方法生产的富含活性硒酸奶总硒、有机硒、无机硒含量、有机硒占总硒比例和乳酸菌含量分别为2526.2μg/L、1834.0μg/L、692.2μg/L、72.6％和5.3×10⁶CFU/mL。与常规直接添加亚硒酸钠的对照富硒酸奶(硒元素添加量、超声条件及其他加工条件均与实施例2相同)相比，采用本发明方法生产的酸奶总硒含量与对照富硒酸奶相同，但其有机硒含量和乳酸菌含量比对照富硒酸奶高18.1％和0.6倍。此外，按照实施例2方法生产的富硒酸奶与按照实施例2方法(未进行超声处理)生产的富硒酸奶相比，两者总硒和乳酸菌含量相同，但超声处理的富硒酸奶的有机硒含量比未超声处理富硒酸奶的有机硒含量高11.8％，说明超声处理可提高纳米硒与牛奶中蛋白质的结合，提高有机硒含量。综上可知，采用本发明方法生产富硒酸奶可显著提高其有机硒和乳酸菌含量，提高富硒酸奶安全性、有利于人体对硒的吸收利用。因此，本发明具有重要的经济价值和社会意义。

实施例3 一种以奶粉为原料制备富硒发酵奶的方法

将2g壳聚糖(脱乙酰度84％)加入100mL水中，边搅拌边加入5mL硫酸，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液；将亚硒酸钠缓慢加入上述壳聚糖溶液，调整亚硒酸钠浓度5mM/L，搅拌均匀；向上述亚硒酸钠-壳聚糖溶液中缓慢加入VC，调整亚硒酸钠与VC的摩尔比为1:5，搅拌均匀即为活性纳米硒-壳聚糖复合物。奶粉先复水，经验收后加复水奶重量5％的糖及奶重量7％的脱脂奶粉进行标准化，同时添加奶重0.2％的卡拉胶、1％的玉米淀粉、0.1％的黄原胶；标准化后的复原乳添加活性纳米硒，使活性纳米硒在预处理后的奶中含量达到1000μg/L，搅拌均匀；对添加了活性纳米硒的复原奶进行超声处理，以促进活性纳米硒与复原奶中的蛋白质交联和结合进一步稳定活性硒，超声条件为：频率60kHz、超声强度100W/L、超声时间10min；超声处理后的复原奶预热至65℃进行均质，均质条件为25MPa，均质后的复原奶在80℃、30min条件下杀菌，杀菌结束后冷却至40℃；冷却后的复原奶接种乳酸菌发酵剂，接种菌种和比例为保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌：双歧杆菌：嗜酸乳杆菌＝1：1：1：1，总接种量控制1×10⁴CFU/mL，接种后搅拌均匀；接种后的复原奶在43℃、发酵3h，结束后搅拌均匀、灌装、冷却至常温、进冷藏车间(4℃)后熟(24h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶。

利用本发明方法生产的富含活性硒酸奶总硒、有机硒、无机硒含量、有机硒占总硒比例和乳酸菌含量分别为1028.3μg/L、899.8μg/L、128.5μg/L、87.5％和3.2×10⁷CFU/mL。与常规直接添加亚硒酸钠的对照富硒酸奶相比，采用本发明方法生产的酸奶总硒含量与对照富硒酸奶(硒元素添加量、超声条件及其他加工条件均与实施例3相同)相同，但其有机硒含量和乳酸菌含量比对照富硒酸奶高32.2％和2.3倍。此外，按照实施例3方法生产的富硒酸奶与按照实施例3方法(未进行超声处理)生产的富硒酸奶相比，两者总硒和乳酸菌含量相同，但超声处理的富硒酸奶的有机硒含量比未超声处理富硒酸奶的有机硒含量高19.6％，说明超声处理可提高纳米硒与牛奶中蛋白质的结合，提高有机硒含量。综上可知，采用本发明方法生产富硒酸奶可显著提高其有机硒和乳酸菌含量，提高富硒酸奶安全性、有利于人体对硒的吸收利用。因此，本发明具有重要的经济价值和社会意义。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做出各种改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定范围为准。

Claims (3)

1.一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，其特征在于按照下述步骤进行：

(1)活性纳米硒-壳聚糖复合物的制备

1)将壳聚糖加入水中，边搅拌边加入冰醋酸或盐酸或硫酸，搅拌均匀，得到壳聚糖溶液，水：壳聚糖：酸＝100:0.05-5:0.1-10(w/w/w)；

2)将亚硒酸钠或硒酸钠缓慢加入上述1)壳聚糖溶液，调整亚硒酸钠或硒酸钠浓度0.5-10mM/L，搅拌均匀；

3)向上述亚硒酸钠或硒酸钠-壳聚糖溶液中缓慢加入VC，调整亚硒酸钠或硒酸钠与VC的摩尔比为1:1-10，搅拌均匀即为活性纳米硒-壳聚糖复合物；

(2)富硒酸奶的制备

1)原料选择和预处理：选用牛奶或羊奶或奶粉为原料乳，原料乳(奶粉先复水)经验收后加牛奶或羊奶或复水奶重量0-10％的糖及奶重量0-15％的脱脂奶粉进行标准化，同时添加奶重0-0.5％的卡拉胶、0-5％的玉米淀粉、0-0.5％的黄原胶；

2)添加活性纳米硒：添加活性纳米硒，使活性纳米硒在预处理后的奶中含量达到50-2500μg/L，搅拌均匀；

3)纳米硒稳定化处理：对添加了活性纳米硒的奶进行超声处理，以促进活性纳米硒与奶中的蛋白质交联和结合进一步稳定活性硒；

4)预热、均质、杀菌和冷却：超声处理后的奶预热至50-80℃进行均质，均质条件为10-55MPa，均质后的奶在65-100℃、3-60min条件下杀菌，杀菌结束后冷却至35-50℃；

5)接种：冷却后的奶接种乳酸菌发酵剂，接种菌种和比例为保加利亚乳杆菌：嗜热链球菌：双歧杆菌：嗜酸乳杆菌＝1：0.1-3：0-3：0-3，总接种量控制1×10³-1×10⁵CFU/mL，接种后搅拌均匀；

6)发酵、搅拌、灌装、冷却、冷藏和检验或灌装、发酵、冷却、冷藏、后熟和检验：接种后的奶在38-47℃、发酵1-10h，结束后搅拌均匀、灌装、冷却至常温、进冷藏车间(0-10℃)后熟(12-36h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶；或者接种后的奶直接灌装，然后发酵，发酵条件为38-47℃、发酵1-10h，发酵结束后冷却至常温、进冷藏车间(0-10℃)后熟(12-36h)，按照国家标准GB 19302—2010检验合格即得到富硒酸奶。

2.根据权利要求1所述的一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，其特征在于步骤(1)中壳聚糖的脱乙酰度为70-98％。

3.根据权利要求1所述的一种以活性纳米硒为硒源制备富硒酸奶的方法，其特征在于步骤(2)中超声条件为：频率18-100kHz、超声强度10-200W/L、超声时间1-90min。

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