本发明属于发酵乳制品领域，尤其是涉及一种基于三元体系制备兼具高贮藏稳定性和强益生特性的复合抗性淀粉凝固型酸奶的方法及应用。
背景技术：
1、随着人们健康意识的不断增强，乳制品在居民膳食结构中的地位明显提高。酸奶作为乳制品中发展较快的品类之一，以其独特的风味、丰富的营养物质广受消费者青睐。
2、传统凝固型酸奶的营养成分单一，向凝固型酸奶中添加膳食纤维是一种提高酸奶营养价值的有效途径。目前市面上添加的膳食纤维有聚葡萄糖、低聚果糖、菊粉等，然而这些膳食纤维的添加需要额外添加稳定剂和乳化剂等食品添加剂以提高酸奶贮藏稳定性。此外，这些膳食纤维的添加在发酵后期会引起酸奶过度酸化的问题，影响酸奶的品质和风味。因此，如何获得一种能够同时改善酸奶贮藏稳定性、提高酸奶品质及其营养价值且不影响口感风味的新型膳食纤维，已成为当前突破酸奶产品研发的关键技术瓶颈。
3、不同种类的抗性淀粉具有不同功能特性。抗性淀粉作为一种新型膳食纤维，能够逃离小肠淀粉酶的消化而进入结肠，被肠道内细菌共同降解产生短链脂肪酸。其中，化学改性淀粉(rs4)通常是在淀粉分子中引入官能团，这些官能团的引入不仅使得淀粉的物理化学性质发生明显变化，也能阻碍淀粉酶水解，交联和乙酰化改性淀粉还能够显著增加丙酸的含量。淀粉-脂质复合物(rs5)因其独特的结构具有良好的酶抗性和益生特性，能够促进产丁酸盐菌群的增殖。此外，rs5也能作为脂肪模拟物，应用于乳制品及烘焙产品中以提高食品的营养健康品质。
4、不同种类抗性淀粉各有其优缺点，目前，关于兼具化学改性淀粉(rs4)和淀粉-脂质复合物(rs5)双重特征的复合抗性淀粉的报道较少，更没有将其应用于凝固型酸奶领域的相关记载。
5、本发明所采用的部分术语/词汇：
6、rs4：化学改性淀粉；
7、rs5：淀粉-脂质复合物，根据热力学性质分为i型复合物和ii型复合物。
8、v型晶体结构：直链淀粉形成单螺旋结构，脂质通过非共价键插入其空腔中，包含脂质的单螺旋结构堆叠成片层晶体，这些片层晶体和无定形区共同被包裹成微米级球晶或棒状结构，这种结构称为v型晶体结构。
9、i型复合物：i型复合物在较低的复合温度(＜60℃)下快速成核形成，且解离温度低于100℃。
10、ii型复合物：ii型复合物在较高的复合温度(＞90℃)下形成，且解离温度高于100℃。
11、复合互作：淀粉链结构与脂质结构之间发生相互作用，进而形成复合抗性淀粉的复合过程。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是为了获得一种在贮藏期间内稳定性高且感官品质良好的凝固型酸奶，即一种兼具高贮藏稳定性和强益生特性的复合抗性淀粉凝固型酸奶。
2、本发明还提供了该复合抗性淀粉凝固型酸奶的制备方法、应用。
3、本发明提供了一种“化学改性淀粉rs4-淀粉-脂质复合物rs5-酸奶”三元复合体系。在本发明中，申请人创造性地将兼具化学改性淀粉(rs4)和淀粉-脂质复合物(rs5)双重特征的复合抗性淀粉引入凝固型酸奶的制作中，形成rs4-rs5-酸奶三元复合体系，这不仅减少了酸奶乳清析出的不良现象，显著提升了酸奶的口感品质以及贮藏稳定性，还丰富了酸奶的营养价值，增加酸奶中短链脂肪酸产生量，尤其是丙酸和丁酸。
4、为实现上述目的，本发明提供了一种含有复合抗性淀粉的凝固型酸奶，主要由以下原料组成：全脂牛奶80～99％(w/w)，白砂糖1～10％(w/w)，复合抗性淀粉0.5～10％(w/w)，发酵剂0.01～0.5％(w/w)；其中复合抗性淀粉主要由rs4和rs5复合互作组成；
5、进一步地，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶85～95％(w/w)，白砂糖5～9％(w/w)，复合抗性淀粉1～8％(w/w)，发酵剂0.05～0.2％(w/w)；
6、更进一步地，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88～93％(w/w)，白砂糖6-8％(w/w)，复合抗性淀粉2～5％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)；
7、更进一步地，全脂牛奶88.9～91.9％(w/w)，白砂糖7％(w/w)，复合抗性淀粉1～4％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。其中复合抗性淀粉由rs4和rs5复合互作组成；
8、优选地，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88.9～91.9％(w/w)，白砂糖7％(w/w)，复合抗性淀粉4％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。含有4％(w/w)复合抗性淀粉的酸奶组合物，其硬度较低，适合中老年人群；
9、优选地，权利要求3所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88.9～91.9％(w/w)，白砂糖7％(w/w)，复合抗性淀粉2％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。含有2％(w/w)复合抗性淀粉酸奶组合物，其硬度较高，适合青少年人群。
10、本发明所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述复合抗性淀粉由包括以下步骤的方法制成：
11、将一定量的玉米淀粉与去离子水配制成淀粉悬浮液，在68℃下加热5min后冷冻干燥、磨粉得到糊化淀粉备用。将所述糊化淀粉与去离子水混合，制成浓度为10％(w/w)的淀粉悬浮液，调节ph后，逐滴加入辛烯基琥珀酸酐(osa)，反应完成后冷冻干燥回收样品，无水乙醇洗涤、挥发、磨粉后得到所述rs4。将所述rs4重悬于去离子水中，加入甘油二酯后并混合均匀，将淀粉-脂质悬浮液加热搅拌，随后逐渐冷却至25℃后，冷冻干燥回收样品，将所得的样品洗涤、挥发、磨粉后得到所述的复合抗性淀粉。
12、本发明所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，所添加的复合抗性淀粉兼具rs4和rs5的双重功能益生特性，具有19.1-21.1％结晶度范围的v型晶体结构。所添加的复合抗性淀粉主体含量为i型复合物，且tp在90-110℃范围内。85℃时复合抗性淀粉的溶胀力(20-30％)高于糊化淀粉的溶胀力(9.0％)。
13、本发明所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，所添加的复合抗性淀粉主要由rs4和rs5复合互作组成。其中rs4具有a型晶体结构，相比于天然淀粉红外谱图，在1572cm-1和1726cm-1处出现新的特征峰；rs5具有v型晶体结构，相比于天然淀粉红外谱图，在1710cm-1和2857cm-1处出现新的特征峰。
14、本发明中含有复合抗性淀粉的凝固型酸奶，为乳白色粘稠状固体，口味良好，组织细腻，不添加其他食品添加剂。复合抗性淀粉的添加提高了酸奶的持水力和贮藏稳定性，并增加了酸奶中短链脂肪酸的含量，尤其是丙酸和丁酸。
15、本发明复合抗性淀粉的凝固型酸奶，制备方法采用如下方法：
16、预热混匀阶段：牛奶预热后，加入白砂糖和复合抗性淀粉，三者混合均匀；
17、加热杀菌阶段：80-85℃温度条件下灭菌20-30min；
18、接种发酵阶段：待温度冷却后，加入混合菌种(嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌，乳酸乳球菌和双歧杆菌的四者混合)作为发酵剂，混合菌种接种量为0.1-0.5％(w/w)，将接种后的牛奶放置于40-44℃温度条件下发酵；
19、冷却后熟阶段：将发酵后的酸奶置于4℃条件下保存20-24h。
20、进一步地，上述的本发明复合抗性淀粉的凝固型酸奶制备方法如下：
21、(1)全脂牛奶预热后，加入加白砂糖和(1-4％，w/w)的复合抗性淀粉，搅拌均匀；在80-85℃温度条件下加热杀菌20-30min；
22、(2)待冷却至40-44℃时，加入混合菌种(嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、乳酸乳球菌和双歧杆菌四者混合，四者的配比为10∶3∶1∶1～1∶1∶1∶1)作为发酵剂，混合菌种接种量为0.1-0.5％(w/w)，发酵6-10h；放入4℃温度条件下冷却后熟20-24h。
23、进一步地，上述本发明复合抗性淀粉的凝固型酸奶制备方法如下：
24、(1)将全脂牛奶预热后，加入白砂糖和复合抗性淀粉，三者混合均匀；随后将温度升至80-85℃进行灭菌20-30min；
25、(2)将步骤(1)所得的牛奶冷却至40-44℃，加入混合菌种(嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、乳酸乳球菌和双歧杆菌四者混合，四者的配比为10∶3∶1∶1～1∶1∶1∶1)作为发酵剂，混合菌种接种量为0.1-0.5％(w/w)，随后在40-44℃温度下发酵，将发酵后的酸奶在4℃条件下冷却后熟。
26、以上制备方法中的复合抗性淀粉，具有19.1-21.1％结晶度范围的v型晶体结构。所添加的复合抗性淀粉主体含量为i型复合物，且tp在90-110℃范围内。85℃时复合抗性淀粉的溶胀力(20-30％)高于糊化淀粉的溶胀力(9.0％)。
27、以上制备方法，其中所述步骤(1)中全脂牛奶加热至60℃，在600rpm条件下逐步加入白砂糖和复合抗性淀粉，搅拌30min后，将牛奶在85℃下加热20min。
28、以上制备方法，其中所述步骤(2)中待牛奶冷却至43℃时，加入0.1％(w/w)的发酵剂(嗜热链球菌，保加利亚乳杆菌，乳酸乳杆菌和双歧杆菌四者质量比为10∶3∶1∶1～1∶1∶1∶1)，其活菌数≥1×107cfu/g)，600rpm条件搅拌10min，然后发酵7h；将发酵后的酸奶在4℃条件下后熟24h。
29、进一步地，所述步骤(1)中添加的复合抗性淀粉具有v型晶体结构，主要表现为i型复合物，且分别在60℃和85℃时具有比糊化淀粉更高的溶胀力。
30、进一步地，所述步骤(1)中添加的复合抗性淀粉为白色固体粉末，无刺激性气味，由水热法制备，即将辛烯基琥珀酸淀粉酯与棕榈酸甘油二酯混合制成悬浮液，水浴加热冷却，冷冻干燥24h后进行粉碎，过筛得到复合抗性淀粉。
31、本发明提供的复合抗性淀粉凝固型酸奶具有以下积极效果：
32、(1)rs4-rs5-酸奶三元复合体系，稳定性强、持水力强，赋予酸奶良好的口感品质，技术迭代需求明确。添加复合抗性淀粉的酸奶持水力为80-91％，高于传统凝固型酸奶的持水力(70％)和添加聚葡萄糖酸奶持水力(76％)，贮藏21天后，添加复合抗性淀粉酸奶的持水力(69-87％)依然高于传统凝固型酸奶持水力(59％)和添加聚葡萄糖酸奶持水力(68％)，持水力的显著提升能够有效减少乳清析出的不良现象，有助于提高酸奶品质和稳定性，此外复合抗性淀粉的添加改善了酸奶感官评价，容易得到消费者的认可与接受；，符合酸奶
33、(6)外观指数评分高。本发明复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其酸奶光滑度评分(7.9-9.0)高于传统凝固型酸奶(6.8)，浓稠度评分(7.0-9.3)也高于传统凝固型酸奶(5.9)。
34、(7)多重优点，商业化前景好。本发明复合抗性淀粉凝固型酸奶，兼具高贮藏稳定性、强益生特性等多重特点。一方面储藏稳定性高，提升了食品安全；另一方面，具有潜在改善肠道微生态环境的益生功能，能够更好地满足现代人对营养健康食品的需求。本发明方法中复合抗性淀粉的添加对酸奶的影响呈现出多样性，能够获得不同品质的酸奶产品以适用于不同的消费人群，从而实现了产品特性的动态可控，满足市场的多元化需求。本发明复合抗性淀粉凝固型酸奶具有良好的商业化未来。
35、综上，本发明提供了一种“rs4-rs5-酸奶”三元复合体系、相应的复合抗性淀粉凝固型酸奶制品，以及其制备方法和应用。基于三元体系的复合抗性淀粉凝固型酸奶兼具高贮藏稳定性、高持水性、高益生菌含量特性等多种特点。本发明三元体系可以通过配比的个性优化，分别适用于中老年人群、青少年人群。其中添加4％(w/w)复合抗性淀粉酸奶硬度较低适合中老年人群，添加2％(w/w)复合抗性淀粉酸奶硬度较高适合青少年人群。该凝固型酸奶的制备方法简单高效，产品稳定性质好，具有潜在的改善肠道功能，提高人体免疫力等营养健康效应。
1.一种含有复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶80～99％(w/w)，白砂糖1～10％(w/w)，复合抗性淀粉0.5～10％(w/w)，发酵剂0.01～0.5％(w/w)，其中的复合抗性淀粉主要由经糊化处理的玉米淀粉化学改性后，与脂质复合互作后所得，主要成分由rs4和rs5复合互作构成。
2.权利要求1所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶85～95％(w/w)，白砂糖5～9％(w/w)，复合抗性淀粉1～8％(w/w)，发酵剂0.05～0.2％(w/w)。
3.权利要求1所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述复合抗性淀粉由包括以下步骤的方法制成：
4.权利要求2所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88～93％(w/w)，白砂糖6-8％(w/w)，复合抗性淀粉2～5％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。
5.权利要求4所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88.9～91.9％(w/w)，白砂糖7％(w/w)，复合抗性淀粉4％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。
6.权利要求4所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶，其特征在于，所述酸奶由以下原料制成：全脂牛奶88.9～91.9％(w/w)，白砂糖7％(w/w)，复合抗性淀粉2％(w/w)，发酵剂0.1％(w/w)。
7.一种制备权利要求1-6所述的含有复合抗性淀粉的凝固型酸奶的方法：
8.权利要求7所述的含有复合抗性淀粉的凝固型酸奶的方法，其特征在于：
9.权利要求8所述方法，其特征在于，步骤(1)将全脂牛奶加热至60℃，在600rpm搅拌条件下逐步加入白砂糖和复合抗性淀粉，搅拌30min。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)将预热混匀后的牛奶在85℃下加热20min。
11.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤(2)的发酵剂，包含嗜热链球菌，保加利亚乳杆菌，乳酸乳杆菌和双歧杆菌，四者质量比为10：3：1∶1～1：1：1：1。
12.根据权利要求11所述方法，其特征在于，步骤(2)的发酵剂，其活菌数≥1×107 cfu/g。
13.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤(2)待上述牛奶冷却至43℃时，加入0.1％(w/w)的发酵剂，600rpm条件搅拌10min。然后发酵7h。
14.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)发酵后的酸奶置于4℃下保存24h。
15.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所添加的复合抗性淀粉主要由rs4和rs5复合互作组成，兼具rs4和rs5的双重功能益生特性，且具有19.1-21∶1％结晶度范围的v型晶体结构。所添加的复合抗性淀粉主体含量为i型复合物，且tp在90-110℃范围内。85℃时复合抗性淀粉的溶胀力(20-30％)高于糊化淀粉的溶胀力(9.0％)。
16.根据权利要求1～6所述的复合抗性淀粉，其特征在于，其中rs4具有a型晶体结构，相比于天然淀粉在1572cm-1和1726cm-1处出现新的吸收峰；rs5具有v型晶体结构，相比于天然淀粉在1710cm-1和2857cm-1出现新的吸收峰。
17.根据权利要求1-6所述的复合抗性淀粉的凝固型酸奶在中老年、青少年酸奶消费人群中的应用。
