蛹蟲草懸浮型固體飲料制備工藝研究

孟夢(mèng)，張軍，朱振元

（食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

蛹蟲草懸浮型固體飲料制備工藝研究

孟夢(mèng)，張軍，朱振元*

（食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津科技大學(xué)食品工程與生物技術(shù)學(xué)院，天津300457）

利用蛹蟲草子實(shí)體超微粉研制懸浮型固體飲料，以感官評(píng)價(jià)和沖泡后飲料黏度為標(biāo)準(zhǔn)，采用正交試驗(yàn)方法優(yōu)化輔料添加量，得到最優(yōu)配比為。蛹蟲草子實(shí)體超微粉固體飲料配方最佳配方為：產(chǎn)品中蛹蟲草子實(shí)體超微粉添加量為0.5 g，麥芽糊精添加量0.2 g，安賽蜜添加量0.05 g，檸檬酸添加量0.04 g，蘋果酸添加量0.04 g，黃原膠0.06 g，CMC 0.02 g，魔芋膠0.06 g，海藻酸鈉0.04 g。產(chǎn)品的顆粒細(xì)膩，均勻，顏色金黃，能均勻穩(wěn)定的懸浮于水中，有蟲草的菌香氣，1 g產(chǎn)品用100mL水沖泡效果最佳。

蛹蟲草；超微粉；固體飲料

蛹蟲草被稱為北冬蟲夏草或北蟲草，是一種寄生于鱗翅目和鞘翅目等昆蟲蛹體上的大型真菌。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其提高免疫力、抗氧化、抗腫瘤等功能活性成分已逐步被研究證實(shí)[1]，蛹蟲草子實(shí)體的主要化學(xué)成分[2]和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都與冬蟲夏草非常相似。蛹蟲草生產(chǎn)主要是干品和鹽漬品，蛹蟲草干品多用于蛹蟲草多糖的提取，但因其有效成份提取工藝復(fù)雜，提取率不高而限制了蛹蟲草的利用率，利用現(xiàn)代食品工程高新技術(shù)-超微粉技術(shù)[3-5]將蛹蟲草子實(shí)體粉碎至某一粒度，使其組織細(xì)胞高度破壞，其有效成分容易被人體吸收利用，可以提高了功能性成份的利用率，達(dá)到提高蛹蟲草功能成分利用率的目的。因此本實(shí)驗(yàn)以蛹蟲草子實(shí)體為主要原料進(jìn)行蛹蟲草懸浮性固體飲料的研制，有利于充分利用蛹蟲草資源、增加蛹蟲草產(chǎn)品的種類、提高蛹蟲草的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有較高的理論意義和市場(chǎng)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

人工培養(yǎng)的蛹蟲草子實(shí)體：天津東方中濱農(nóng)業(yè)科技有限公司；麥芽糊精、海藻酸鈉：河南領(lǐng)航化工產(chǎn)品有限公司；安賽蜜、檸檬酸、蘋果酸、黃原膠、CMC、魔芋膠：北京北方霞光食品添加劑有限公司；以上原料均為食品級(jí)。

ESJ205-4型電子天平：沈陽(yáng)龍騰電子稱量?jī)x器有限公司；DZF-6020型真空干燥箱：上海益恒科技有限公司；LF-1制冷器：上海思爾達(dá)科學(xué)儀器有限公司；XA-Ⅱ制冷式粉碎機(jī)：江蘇省姜堰市分析儀器廠；ND7變頻行星式球磨機(jī)：南京南大天尊電子有限公司；WFM超細(xì)粉碎振動(dòng)磨：江南大學(xué)食品設(shè)備公司；WQS振動(dòng)篩：上海精密科學(xué)儀器有限公司；SU8000掃描電子顯微鏡：日本日立高新技術(shù)公司；DV-Ⅲ+型流變儀：Brookfield工程實(shí)驗(yàn)室。

1.2 方法

1.2.1 蛹蟲草固體飲料感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

采用模糊數(shù)學(xué)的方法，直接、客觀地對(duì)固體飲料粉進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。感官測(cè)試時(shí)采用了類別標(biāo)示法中的5點(diǎn)類別法，評(píng)價(jià)尺度分為一級(jí)90～99分，二級(jí) 80～89 分，三級(jí) 70～79分，四級(jí) 60～69分，五級(jí)50～59分。固體飲料感官評(píng)分表見(jiàn)表1。

表1 固體飲料感官評(píng)分表Table 1 Sensory evaluation of solid beverage

1.2.2 蛹蟲草超微粉最佳配置工藝

將蛹蟲草子實(shí)體在鼓風(fēng)干燥箱60℃烘干，在XA-Ⅱ制冷式粉碎機(jī)中初步粉碎得到粗粉，在ND7變頻行星式球磨機(jī)中微粉碎得到細(xì)粉，最后在超細(xì)粉碎振動(dòng)磨中超微粉碎。用激光粒度儀分析粒度分布。用振動(dòng)篩篩分得到蛹蟲草超微粉。

1.2.2.1 單因素試驗(yàn)

1）麥芽糊精添加量的確定

分別選擇 0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6 g 麥芽糊精進(jìn)行單因素試驗(yàn)，固定添加蛹蟲草超微粉0.5 g，檸檬酸添加量為0.05 g，蘋果酸添加量為0.05 g，安賽蜜添加量為0.05 g，先觀察評(píng)價(jià)粉末，再用100 mL水沖泡，利用評(píng)分法得出確定麥芽糊精的最佳添加量。

2）安賽蜜添加量的確定

分別選擇 0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07 g 安賽蜜量進(jìn)行單因素試驗(yàn)，固定添加蛹蟲草超微粉0.5 g，檸檬酸添加量為0.05 g，蘋果酸添加量為0.05 g，麥芽糊精添加量為0.5 g，先觀察粉末，再用100 mL水沖泡，利用評(píng)分法得出確定安賽蜜的最佳添加量。

3）檸檬酸添加量的確定

分別選擇 0.025、0.05、0.075、0.1、0.125、0.15 g 檸檬酸進(jìn)行單因素試驗(yàn)，固定添加蛹蟲草超微粉0.5 g，安賽蜜添加量為0.05 g，蘋果酸添加量為0.05 g，麥芽糊精添加量為0.5 g，先觀察粉末，再用100 mL水沖泡，利用評(píng)分法得出檸檬酸最佳添加量。

4）蘋果酸添加量的確定

分別選擇 0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11 g 蘋果酸進(jìn)行單因素試驗(yàn)，固定添加蛹蟲草超微粉0.5 g，安賽蜜添加量為0.05 g，檸檬酸添加量為0.05 g，麥芽糊精添加量為0.5 g，觀察粉末之后用100 mL水進(jìn)行沖泡，利用感官評(píng)分法得出蘋果酸最佳添加量。

1.2.2.2 正交試驗(yàn)

蛹蟲草超微粉固體飲料配方L9（34）正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2。

表2 配方正交試驗(yàn)因素水平Table 2 Factor and levels of the orthogonal experimental of formala

1.2.3 蛹蟲草超微粉固體飲料懸浮劑優(yōu)化

1）選蛹蟲草超微粉固體飲料懸浮劑種類的初步篩選

分別配制0.2%濃度的黃原膠、CMC、卡拉膠、魔芋膠、刺槐豆膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠溶液，室溫下添加0.5%超微蟲草粉固體飲料優(yōu)化配方，攪拌均勻后靜置24 h后觀察不同懸浮劑的懸浮劑性能。

2）黃原膠、CMC、魔芋膠和海藻酸鈉的懸浮性能，不同添加量對(duì)飲料黏度的影響

每100 mL水中黃原膠、CMC、魔芋膠和海藻酸鈉的添加量分別為 0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12 g，用流變儀檢測(cè)其不同添加量對(duì)飲料黏度的影響。

3）對(duì)超微粉固體飲料的懸浮劑進(jìn)行正交試驗(yàn)

蛹蟲草超微粉固體飲料懸浮劑L9（34）正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表3。

2 結(jié)果與分析

2.1 蛹蟲草超微粉分析結(jié)果

超微粉碎技術(shù)，可打破植物細(xì)胞壁，使存于細(xì)胞內(nèi)的有效成分充分暴露出來(lái)，避免滲透提取過(guò)程，極大地提高有效成分的提取速率與得率[6-8]。因此試驗(yàn)所用原料的大小，對(duì)原料的溶解性有直接的影響，原料越小，顆粒越細(xì)其溶解效果越好，反之亦然。試驗(yàn)所用的蛹蟲草子實(shí)體經(jīng)過(guò)超微粉碎，有效的提高了產(chǎn)品的利用效果。

表3 懸浮劑正交試驗(yàn)因素水平Table 3 Factors and levels of orthogonal experimental of suspension

2.1.1 蛹蟲草超微粉粒徑分析結(jié)果

蛹蟲草超微粉粒度分布曲線見(jiàn)圖1，蛹蟲草超微粉和普通粉的粒徑比較見(jiàn)表4。

圖1 蛹蟲草超微粉粒度分布曲線Fig.1 Particle size distribution curve of Cordyceps militaris ultra micro powder

表4 蛹蟲草超微粉和普通粉的粒徑比較Table 4 Comparison of Cordyceps militaris ultra micro powder and common powder particle size

由圖1可知，蛹蟲草超微粉的粒徑分布曲線，根據(jù)粒徑累計(jì)分布曲線可以看出粒徑分布范圍在2.149μm～61.74 μm 之間，所有粒子粒徑均小于 61.74 μm，粒徑分布區(qū)間曲線可以看出，粒徑區(qū)間在20.14μm～29.24μm所占百分比最大，為37.08%。由表4可以得出，蛹蟲草子實(shí)體超微粉的大小為22.50 μm，相比于普通粉要小100 μm左右，超微粉中位徑的變小，比表面積的增大，有利于溶解于水，使其中活性物質(zhì)更易于溶出。

2.1.2 蛹蟲草超微粉電鏡掃描結(jié)果

圖2、3為蛹蟲草超微粉和普通粉放大500倍的電鏡掃描圖，可以看出與普通粉碎相比，經(jīng)超微粉碎后，蛹蟲草粉的粒徑更均勻，細(xì)胞破壁的情況增多，有利于細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的流通，增大了活性物質(zhì)的溶出效率。

2.2 蛹蟲草超微粉固體懸浮飲料制作工藝的探索

2.2.1 單因素試驗(yàn)

在飲料制品中，甜味劑、酸味劑添加量對(duì)飲料風(fēng)味也會(huì)有很大的影響，由于蔗糖添加量過(guò)大，對(duì)固體粉的顏色影響較大，所以選用甜度較高的安賽蜜作為甜味劑，蘋果酸、檸檬酸作為酸味劑，以其添加量做單因素試驗(yàn)，20名感官評(píng)價(jià)員采用的綜合感官評(píng)價(jià)法對(duì)不同原料配比的飲料進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，根據(jù)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)表1，確定復(fù)合飲料各成分的最佳添加量。

圖2 蛹蟲草子實(shí)體普通粉碎x500電鏡掃描圖Fig.2 Cordyceps militaris ordinary pulverization of x500 SEM image

圖3 蛹蟲草子實(shí)體超微粉碎x500電鏡掃描圖Fig.3 Cordyceps militaris ultrafine x500 SEM image

2.2.1.1 麥芽糊精添加量的確定

麥芽糊精添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖4。

圖4 麥芽糊精添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.4 Influence of adding amount of dextrin on sensory score

對(duì)不同麥芽糊精添加量進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，根據(jù)其色澤、形態(tài)、氣味進(jìn)行打分，隨著麥芽糊精添加量的增多，感官評(píng)分出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)麥芽糊精添加量為0.3 g時(shí)，感官評(píng)分最高，為90.34分，繼續(xù)增加其添加量，使固體飲料顏色發(fā)白，影響其色澤。

2.2.1.2 安賽蜜添加量的確定

安賽蜜添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖5。

圖5 安賽蜜添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.5 Influence of adding amount of acesulfame on sensory score

對(duì)不同安賽蜜添加量進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，隨著安賽蜜添加量的增多，產(chǎn)品的分值相應(yīng)提高，當(dāng)安賽蜜加入量為0.05 g時(shí)，產(chǎn)品的感官狀態(tài)達(dá)到最優(yōu)，之后隨著加入量的增加分值有所下降，因?yàn)檫^(guò)量的安賽蜜使產(chǎn)品的味道過(guò)于甜膩，影響了人們的喜好。

2.2.1.3 檸檬酸添加量的確定

檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖6。

產(chǎn)品的感官評(píng)分隨著檸檬酸添加量的增多出現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，當(dāng)檸檬酸添加量為0.05 g產(chǎn)品的感官分值最大，為93.26分，造成此現(xiàn)象的原因是由于少量的檸檬酸可以增加產(chǎn)品的酸味，但過(guò)量使用使產(chǎn)品的酸度過(guò)大，影響其口感。

2.2.1.4 蘋果酸添加量的確定

蘋果酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響見(jiàn)圖7。

由圖可知，感官評(píng)分隨著蘋果酸含量的增多先上升，當(dāng)其添加量為0.05 g時(shí)最大，之后出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，原因和檸檬酸的相同，都是過(guò)量導(dǎo)致產(chǎn)品的酸味過(guò)強(qiáng)，蘋果酸和檸檬酸的配合使用，使產(chǎn)品的酸味更柔和。

圖6 檸檬酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.6 Influence of adding amount of citric acid on sensory score

圖7 蘋果酸添加量對(duì)產(chǎn)品感官評(píng)分的影響Fig.7 Influence of adding amount of malic acid on sensory score

2.2.2 蛹蟲草超微粉固體飲料正交試驗(yàn)

單因素試驗(yàn)結(jié)果得出麥芽糊精、安賽蜜、檸檬酸、蘋果酸在各自單因素水平上的最佳添加量分別為0.3、0.05、0.05、0.05 g，結(jié)合單因素試驗(yàn)結(jié)果，考慮幾種因素相互作用的影響，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)。蛹蟲草超微粉固體飲料配方L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5，蛹蟲草超微固體飲料正交試驗(yàn)方差分析見(jiàn)表6。

表5 配方正交試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of orthogonal experimental of formula

由極差分析和方差分析可知，所選各因素在試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)飲料的感官評(píng)分有不同影響，各因素對(duì)感官評(píng)分影響的排序?yàn)镈>B>C>A，其中，蘋果酸含量和安賽蜜含量對(duì)超微蛹蟲草固體飲料的感官有顯著的影響。通過(guò)極差分析可知，最佳的超微蛹蟲草粉的最佳制作工藝條件為A1B2C1D1，即蛹蟲草子實(shí)體超微粉添加量為0.5 g，麥芽糊精添加量0.2 g，安賽蜜添加量0.05 g，檸檬酸添加量0.04 g，蘋果酸添加量0.04 g。按A1B2C1D1條件進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，感官評(píng)分的平均值為95.35，高于表5中每一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果，故A1B2C1D1為最佳提取工藝條件。

表6 配方正交試驗(yàn)方差分析Table 6 Variance analysis of orthogonal experiment of formula

2.2.3 蛹蟲草超微粉固體飲料懸浮劑種類的初步篩選

1）分別配制0.2%濃度的黃原膠、CMC、卡拉膠、魔芋膠、刺槐豆膠、海藻酸鈉、瓜爾豆膠溶液，室溫下添加0.5%超微蟲草粉固體飲料優(yōu)化配方，攪拌均勻后靜置24 h后觀察不同懸浮劑的懸浮劑性能，結(jié)果顯示：低濃度時(shí)，黃原膠、CMC、魔芋膠和海藻酸鈉對(duì)蛹蟲草超微粉的懸浮效果較好，尤其以黃原膠的懸浮效果最好。故后續(xù)試驗(yàn)中主要研究黃原膠、CMC、魔芋膠和海藻酸鈉的懸浮性能，選擇最佳添加量并在懸浮劑配方中考慮其配合使用。

2）不同膠添加量對(duì)黏度的影響

不同膠添加量對(duì)黏度的影響見(jiàn)圖8。

圖8 添加不同濃度的膠對(duì)產(chǎn)品黏度的影響Fig.8 Effects of adding different concentrations of glue on the viscosity of product

如圖8所示，相同種類的膠添加不同濃度時(shí)黏度有很大區(qū)別，黏度隨著膠添加量的增加逐漸增大，當(dāng)添加濃度超過(guò)0.06 g/mL時(shí)，黏度呈指數(shù)型增大；相同添加濃度的不同種類膠，黏度也不盡相同，由圖可知黃原膠的黏度較好，由于飲料的黏度過(guò)大不利于飲料的口感，所以膠的添加量不宜過(guò)大，黃原膠、CMC魔芋膠與海藻酸鈉的添加量選擇在0.04%左右。

2.2.4 蛹蟲草超微粉固體飲料懸浮劑配方優(yōu)化

根據(jù)蛹蟲草懸浮劑初步篩選的結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步正交試驗(yàn)優(yōu)化，得到懸浮效果更優(yōu)的復(fù)合懸浮劑。超微蛹蟲草固體飲料懸浮劑配方L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，方差分析見(jiàn)表8。

表7 懸浮劑正交試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of orthogonal experimental of suspension

表8 懸浮劑正交試驗(yàn)方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal experiment of suspension

通過(guò)正交試驗(yàn)分析結(jié)果表明，各因素對(duì)飲料的黏度有不同的影響，其中A>C>D>B，，即黃原膠對(duì)蛹蟲草超微粉固體飲料的黏度影響最大，其次為魔芋膠和海藻酸鈉，CMS影響較小。綜合考慮，從表中K值的大小可知，懸浮劑配方的最佳提取條件為A3B1C3D2，黃原膠0.06 g，CMC 0.02 g，魔芋膠 0.06 g，海藻酸鈉 0.04 g，將所配置飲料用100 mL溫水沖飲，所得感官評(píng)分為97.34分。

3 討論

本試驗(yàn)對(duì)蛹蟲草子實(shí)體超微粉固體飲的制備工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)蛹蟲草超微粉粒徑分析以及掃描電鏡結(jié)果可知，蛹蟲草子實(shí)體超微粉比于普通粉要小100 μm左右，有利于溶解于水，使其中活性物質(zhì)更易于溶出。蛹蟲草子實(shí)體超微粉固體飲料配方最佳配方為：產(chǎn)品中蛹蟲草子實(shí)體超微粉添加量為0.5 g，麥芽糊精添加量0.2 g，安賽蜜添加量0.05 g，檸檬酸添加量0.04 g，蘋果酸添加量 0.04 g，黃原膠 0.06 g，CMC 0.02 g，魔芋膠0.06 g，海藻酸鈉0.04 g，將所得產(chǎn)品用100 mL溫水沖飲，產(chǎn)品的顆粒細(xì)膩，均勻，顏色金黃，有蟲草的菌香氣，感官評(píng)分為97.34分。

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Study on Preparation Technique of Cordyceps Militaris Suspended Solid Beverage

MENG Meng，ZHANG Jun，ZHU Zhen-yuan*
（Key Laboratory of Food Nutrition and Safety，Ministry of Education，College of Food Engineering and Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China）

The ultra-micro powder of Cordyceps militaris was directly used to develop the suspension solid beverage.The orthogonal experiment was used to optimize the supplementary material content with the indicators of sensory evaluation and viscosity.The results indicated that the optimal amount of the raw material were 0.5 g of Cordyceps militaris ultra micro powder,0.2 g of maltodextrin,0.05 g of acesulfame,0.04 g of citric acid,0.04 g of malic acid,0.06 g of xanthan gum,0.02 g of CMC,0.06 g of konjac gum and 0.04 g of sodium alginate.The product had good quality with exquisite and uniform particles,golden in color and could stably suspend in water with fragrance of Cordyceps.The optimal ratio of product and water was 1：100(g/mL).

Cordyceps militaris；ultra micro powder；solid beverage

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.14.017

國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目（2011GB2A100009）；天津科技大學(xué)科學(xué)研究基金資助項(xiàng)目（20120106）

孟夢(mèng)（1988—），女（漢），碩士研究生，研究方向：生物資源與功能食品。

*通信作者：朱振元，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向：生物資源與功能食品。

2015-08-04