一種天然“藻茶”的研制

林海生，宋文東，郭健

（1.廣東海洋大學(xué)食品科技學(xué)院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學(xué)理學(xué)院，廣東 湛江 524088；3.廣東醫(yī)學(xué)院，廣東 湛江 524023）

螺旋藻(Spirulina)，又名藍(lán)藻，屬藍(lán)藻門(mén)，是一種多細(xì)胞、微型、不分枝、無(wú)異形細(xì)胞的螺旋狀體，靠分裂生殖，光合自養(yǎng)，生長(zhǎng)于熱帶的高溫堿性湖水中，在地球上已有35億年的歷史，是現(xiàn)存最古老的生命之一，具有悠久的人類(lèi)使用歷史，螺旋藻是目前所知營(yíng)養(yǎng)成分最全面、最均衡的食品之一，它含有大量的蛋白質(zhì)、維生素、β-胡蘿卜素、不飽和脂肪酸以及鉀、鎂、碘、磷、硒等礦物質(zhì)，蛋白質(zhì)的氨基酸組成與理想蛋白質(zhì)十分接近，極易被人體吸收利用，現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱(chēng)之為“人類(lèi)營(yíng)養(yǎng)的微型寶庫(kù)”，聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織（FAO）譽(yù)之為“二十一世紀(jì)最理想和最完美的食品”[1]。

螺旋藻直接食用口感差，且具有獨(dú)特的藻腥味。目前螺旋藻應(yīng)用，主要由藻粉加工成的片劑(或膠囊)，或采用直接添加方式制備成飲料，或與中藥材復(fù)合制成飲料[2-3]。主要由于飲料生產(chǎn)中螺旋藻容易沉降且有藻腥味，影響飲料的外觀和口感。

本實(shí)驗(yàn)嘗試采用超聲波破壁提取螺旋藻有益物質(zhì)、活性酵母發(fā)酵除腥、風(fēng)味改進(jìn)等手段將其制成一種天然的“藻茶”，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料

螺旋藻粉（Splatensis，食品級(jí)，北海生巴達(dá)生物科技有限公司）、明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯、蔗糖、乙基麥芽酚、β-環(huán)狀糊精（以上均為食品級(jí)）?；钚蕴?、中性蛋白酶（廣西龐博生物科技有限公司），其他試劑均為分析純。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電熱恒溫水浴鍋HHS：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)；數(shù)控超聲波清洗器KQ-300DE：昆山市超聲儀器有限公司；電子天平FA 1104：上海天平儀器廠(chǎng)；電光分析天平MP200A：上海第二天平儀器廠(chǎng)；日本島津紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)UV-2550：北京亞平寧生物科技發(fā)展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藻茶的工藝流程

螺旋藻粉→加水→超聲波破壁→發(fā)酵除腥→滅酵母→離心→上清液→口感、穩(wěn)定性調(diào)配→均質(zhì)→滅菌→產(chǎn)品

1.3.2 螺旋藻細(xì)胞超聲波破壁工藝的研究[4]

取新鮮螺旋藻藻粉，按照一定的物料比加入一定量的蒸餾水，進(jìn)行超聲波破壁，結(jié)束后，靜置冷卻，離心取上清液，稀釋后，在200 nm～600 nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，確定其最大吸收波長(zhǎng)[5]。

在功率500 W超聲波作用下分別以提取時(shí)間、物料比和提取溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)，取上清液10 mL定容于100 mL容量瓶中，待測(cè)。取待測(cè)液在該波長(zhǎng)下測(cè)定各因素下溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，各因素為橫坐標(biāo)作圖。

1.3.3 螺旋藻除腥工藝的研究[6]

1.3.3.1 螺旋藻除腥工藝

螺旋藻→超聲波破壁→冷卻→干酵母發(fā)酵→滅酵→脫腥效果評(píng)價(jià)

按照以上工藝，取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，分別以酵母用量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度做單因素實(shí)驗(yàn)。

1.3.3.2 脫腥效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

形成藻腥味的主要成分為萜類(lèi)物質(zhì)、胺類(lèi)物質(zhì)和吡啶類(lèi)物質(zhì)。因脫腥效果無(wú)法作定量測(cè)定，采用感官評(píng)價(jià)方法。以10人～12人綜合脫腥后樣品的顏色、腥味和發(fā)酵味進(jìn)行打分。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 螺旋藻脫腥效果評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Organoleptic investigation of spirulina fishy smell

1.3.3.3 對(duì)比其他脫腥方法

活性碳脫腥法：取一定量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的活性炭，充分?jǐn)嚢?0 min，抽濾，感官評(píng)價(jià)。

酶解脫腥法：取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的中性蛋白酶，在最適pH及溫度下作用一定時(shí)間，感官評(píng)價(jià)。

β-環(huán)狀糊精掩蓋法：取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的β-環(huán)狀糊精，充分?jǐn)嚢?0 min，感官評(píng)價(jià)。

1.3.4 穩(wěn)定劑的選擇試驗(yàn)

因螺旋藻的養(yǎng)分中，蛋白質(zhì)占60%以上，且在常溫下，藻細(xì)胞水溶液經(jīng)破壁處理后其蛋白含量可游離提取成水溶狀態(tài)。本實(shí)驗(yàn)對(duì)比多種穩(wěn)定劑和乳化劑，包括明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯等，研究其不同濃度對(duì)藻茶的穩(wěn)定作用。

1.3.5 天然飲料配方及工藝研究

為了獲得外觀和口感良好，將發(fā)酵除腥得到的螺旋藻上清液稀釋至濃度0.1%，分別考察樣品的糖度，增香劑添加量，以得到營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味最佳的藻茶。

1.3.6 滅菌試驗(yàn)

考慮到螺旋藻營(yíng)養(yǎng)成分的耐熱性，試驗(yàn)了低溫巴氏滅菌滅菌，對(duì)飲料的質(zhì)量及保存期的影響。

1.3.7 產(chǎn)品特征

蛋白質(zhì)按GB 5009.5-2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》檢驗(yàn)；菌落總數(shù)、酵母數(shù)、致病菌按GB 4789.21-2003《食品衛(wèi)生微生物學(xué)檢驗(yàn)冷凍飲品、飲料檢驗(yàn)》測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 藻茶的特征吸收峰

超聲波破壁提取液在620 nm（峰2）和258 nm（峰6）處有吸收峰且較為穩(wěn)定，為藻藍(lán)蛋白的特征吸收峰，見(jiàn)圖1。

圖1 螺旋藻提取液的紫外可見(jiàn)光譜圖Fig.1 Spectrogram of extract from Spirulina

本實(shí)驗(yàn)以A620作為藻藍(lán)蛋白的特征峰進(jìn)行定量，在該波長(zhǎng)下測(cè)定各因素下溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，各因素為橫坐標(biāo)作圖。

2.2 各因素對(duì)超聲波破壁效果的影響

2.2.1 超聲波時(shí)間

溫度45℃，物料比1∶100條件下，超聲時(shí)間對(duì)破壁效果的影響如圖2。

圖2 時(shí)間對(duì)破壁的影響Fig.2 Effect of time on extraction

從提取效果和經(jīng)濟(jì)成本考慮，選擇超聲波為20min。

2.2.2 物料比

溫度45℃，超聲時(shí)間20 min條件下，物料比對(duì)破壁效果的影響如圖3。

圖3 物料比對(duì)破壁的影響Fig.3 Effect of different liquid to solid on extraction

物料比和藻藍(lán)蛋白提取率基本呈線(xiàn)性關(guān)系，該因素對(duì)破壁效果影響不大。

2.2.3 溫度

物料比1∶100，超聲時(shí)間20 min條件下，溫度對(duì)破壁效果的影響如圖4。

圖4 溫度對(duì)破壁的影響Fig.4 Effect of temperature on extraction

隨著溫度升高，破壁效果明顯增強(qiáng)，但溫度超過(guò)45℃，吸光度趨于平緩，說(shuō)明溫度影響藻藍(lán)蛋白的穩(wěn)定性。因而選擇溫度為45℃較為合適。

綜上所述：超聲波對(duì)螺旋藻破壁的影響因素中，溫度控制較為重要，以溫度為45℃為宜，物料比為1 g/100 mL，超聲時(shí)間20 min，破壁效果較好。

2.3 脫腥工藝

2.3.1 活性酵母用量

發(fā)酵溫度為35℃，葡萄糖添加量為0.4%，發(fā)酵時(shí)間為60min，分別添加活性酵母0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%，通過(guò)感官腥味評(píng)價(jià)法，得分如圖5所示。

圖5 活性酵母用量對(duì)脫腥效果的影響Fig.5 Effect of activeferment addition on spirulina deodorization

酵母添加量為0.10%得分最高。

2.3.2 發(fā)酵溫度

活性酵母用量為0.10%，葡萄糖添加量為0.4%，在溫度為 25、30、35、40、45 ℃，發(fā)酵時(shí)間為 60 min，通過(guò)感官腥味評(píng)價(jià)法，得分如圖6所示。

圖6 發(fā)酵溫度對(duì)脫腥效果的影響Fig.6 Effect of fermenting temperature on spirulina deodorization

由圖6可知，發(fā)酵溫度為35℃時(shí)除腥效果最好，溫度再升高，對(duì)發(fā)酵不利，可能是溫度升高導(dǎo)致部分酵母死亡而影響發(fā)酵效果。

2.3.3 發(fā)酵時(shí)間

發(fā)酵溫度為35℃，葡萄糖添加量為0.4%，添加活性酵母 0.1%，發(fā)酵時(shí)間分別為 30、40、50、60、70、80min，通過(guò)感官腥味評(píng)價(jià)法，得分如圖7所示。

圖7 發(fā)酵時(shí)間對(duì)脫腥效果的影響Fig.7 Effect of fermenting time on spirulina deodorization

由圖7可知，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間60 min最為合適，發(fā)酵時(shí)間再延長(zhǎng)，脫腥效果沒(méi)有明顯的改善。

綜合以上各因素的影響，選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵時(shí)間60min的發(fā)酵工藝，該條件下發(fā)酵效果最好，達(dá)到產(chǎn)品要求目的。經(jīng)擴(kuò)大試驗(yàn)，得到的發(fā)酵液無(wú)腥味，淡綠色，具有輕微酵香味和螺旋藻具有的藻香味，綜合評(píng)分為27.6。

2.4 其他除腥方法的效果對(duì)比

其他除腥方法的效果對(duì)比，見(jiàn)表2。

表2 其他除腥方法的效果對(duì)比Table 2 Comparison of the other spirulina deodorization methods

由表2可知，相比而言，酵母發(fā)酵法效果最佳，其最佳工藝條件為：選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵時(shí)間60 min，在此條件下得到的發(fā)酵液感覺(jué)不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，顏色為螺旋藻所固有的顏色。

2.5 穩(wěn)定劑及螺旋藻飲料風(fēng)味的改進(jìn)提高

配制上清液0.2%（相當(dāng)于原粉量）的脫腥藻清液進(jìn)行風(fēng)味改良和穩(wěn)定性試驗(yàn)。該發(fā)酵除腥的螺旋藻具有淡淡的藻清香味道，在其風(fēng)味改進(jìn)上只考慮甜度和香味，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最終確定加入蔗糖的濃度為5.0%～6.5%，乙基麥芽酚的用量為：0.08%～0.12%。

在對(duì)比明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯對(duì)藻茶的穩(wěn)定作用中，羧甲基纖維素鈉的穩(wěn)定效果較好，其用量為0.2%即可達(dá)到良好的穩(wěn)定效果。

結(jié)論為蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麥芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纖維素鈉：0.2%，該配方即可獲得具有良好藻香味的穩(wěn)定的“藻茶”。

2.6 滅菌方法及其穩(wěn)定性

螺旋藻飲料營(yíng)養(yǎng)豐富，故必須殺菌徹底才能保證質(zhì)量。由于考慮到高溫滅菌會(huì)使螺旋藻的活性物質(zhì)變性，因而采用水浴低溫（70℃～80℃）長(zhǎng)時(shí)間巴氏殺菌（60 min），滅菌效果良好，達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，在4℃左右的低溫下冷藏才有3個(gè)月以上保存期。產(chǎn)品在620 nm（峰2）和258 nm（峰4）處有吸收峰且較為穩(wěn)定，為藻藍(lán)蛋白的特征吸收峰。見(jiàn)圖8。

圖8 “藻茶”的紫外可見(jiàn)光譜圖Fig.8 Spectrogram of The Algae tea

3 產(chǎn)品特性

3.1 感官指標(biāo)

色澤：淺綠色；性狀：半透明、均一液體；滋味：與香味具有螺旋藻清香味；味感：協(xié)調(diào)、柔和、無(wú)異味。無(wú)肉眼可見(jiàn)的外來(lái)雜質(zhì)，振搖后無(wú)絮狀沉淀，不變味，無(wú)變黏稠的現(xiàn)象；久置允許有少量的蛋白沉淀物。

3.2 營(yíng)養(yǎng)和微生物指標(biāo)

總蛋白質(zhì)含量：（3.03±0.15）mg/mL；菌落總數(shù)=83 個(gè)/mL；酵母數(shù)=9個(gè)/100 mL；致病菌未檢出。

4 結(jié)論與討論

1）螺旋藻提取液及產(chǎn)品“藻茶”在 620 nm和258 nm處有吸收峰且較為穩(wěn)定，為藻藍(lán)蛋白的特征吸收峰，可以利用特征峰進(jìn)行定量分析。利用該特征峰建立一套產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)方法是下一步試驗(yàn)的方向。

2）超聲波對(duì)螺旋藻破壁試驗(yàn)中，以溫度為45℃為宜，物料比為1 g/100 mL，超聲時(shí)間20 min，破壁效果較好，該工藝操作簡(jiǎn)單，條件易于控制，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，優(yōu)于其他破壁方法。

3）酵母發(fā)酵法除腥優(yōu)于其他除腥方法，其最佳工藝條件為:選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發(fā)酵溫度為35℃，發(fā)酵時(shí)間60 min，在此條件下得到的發(fā)酵液感覺(jué)不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，顏色為螺旋藻所固有的顏色。該工藝操作簡(jiǎn)單，效果良好，解決螺旋藻加工中一大難題。經(jīng)發(fā)酵的藻液也可以直接加工成其他螺旋藻產(chǎn)品，例如螺旋藻乳液、螺旋藻藻醬等。

4）天然“藻茶”的調(diào)配工藝為：蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麥芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纖維素鈉：0.2%，該配方即可獲得具有良好藻香味的穩(wěn)定的“藻茶”。也可以在天然“藻茶”的基礎(chǔ)上結(jié)合消費(fèi)者的喜好，添加各種口味的添加劑而制成其他產(chǎn)品。

5）產(chǎn)品特點(diǎn)：天然藻香味，色澤和風(fēng)味獨(dú)特，符合食品衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的綠色產(chǎn)品。

[1]黃圣基,萬(wàn)青.螺旋藻的營(yíng)養(yǎng)成分[J].食品研究與開(kāi)發(fā),1995,16(4):43-46

[2]楊雪蓮,郭敬斌.螺旋藻的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前景[J].飲料工業(yè),2004,7(2):6

[3]楊志雷,林奇,汪善榮.新型飲料——螺旋藻保健飲料的研制[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1998,13(2):183-187

[4]林海生,宋文東,陳金瑞,等.超聲波提取紅海欖果實(shí)總黃酮工藝研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2009,30(9):4-7

[5]張少斌,梁玉金,郭俊美,等.螺旋藻藻藍(lán)蛋白在碳酸飲料中的穩(wěn)定性研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2010,31(2):4-6

[6]孫向軍,姚曉敏,陸衛(wèi)鋒.螺旋藻飲料脫腥工藝的探討[J].食品研究與開(kāi)發(fā),2001,22(2):38-40