小球藻在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

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(1.泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)院,福建泉州 362000;2.福建省海洋藻類活性物質(zhì)制備與功能開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建泉州 362000;3.廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系,福建廈門 361005)

小球藻在食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王寶貝1,2,蔡舒琳1,李麗婷1,戴聰杰1,2,盧英華3

(1.泉州師范學(xué)院海洋與食品學(xué)院,福建泉州 362000;2.福建省海洋藻類活性物質(zhì)制備與功能開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建泉州 362000;3.廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)工程與生物工程系,福建廈門 361005)

現(xiàn)代食品工業(yè)正朝著綠色健康、便利的方向發(fā)展,具有保健功能的天然產(chǎn)物將是今后新型食品的一個(gè)重要發(fā)展方向。小球藻因高蛋白、富含類胡蘿卜素、維生素等特點(diǎn),具有多種保健功能,可作為功能性食品或保健品應(yīng)用于食品行業(yè)中。本文綜述了近年來小球藻在保健食品、功能性食品中的研究和應(yīng)用進(jìn)展,著重介紹了小球藻在保健食品及主食、副食、飲料等功能性食品中的具體應(yīng)用和國內(nèi)外研究進(jìn)展,以期為今后小球藻在食品行業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

小球藻,功能性食品,保健食品,食品工業(yè)

現(xiàn)代食品工業(yè)正朝著綠色健康、便利的方向發(fā)展,具有保健功能的天然產(chǎn)物是今后新型食品的一個(gè)重要發(fā)展方向。小球藻(Chlorella)是一種單細(xì)胞綠藻,含有豐富的蛋白質(zhì)、多糖、類胡蘿卜素、維生素等營養(yǎng)成分,具有提高免疫力、抗腫瘤、降血糖和血脂等功能[1-4],在醫(yī)藥、食品及飼料中均有很好的應(yīng)用前景[5]。其最先是作為一種單細(xì)胞蛋白資源被加以開發(fā)利用,之后又在此基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)向開發(fā)生產(chǎn)價(jià)值更高的保健品、美容食品和食品添加劑。時(shí)至今日,小球藻已被世界各地廣泛用作健康食品添加劑和動(dòng)物飼料,美國、日本、以色列和我國臺(tái)灣地區(qū)將小球藻粉作為優(yōu)良飼料添加劑已有30多年的歷史[6]。其中,小球藻在家禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料中的應(yīng)用已取得較好的成果。

本文綜述了近年來小球藻在保健食品、功能性食品中的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上提出小球藻在食品行業(yè)應(yīng)用中存在的亟待解決的問題,以期為今后小球藻在食品行業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

1 小球藻的營養(yǎng)成分及其功能

小球藻細(xì)胞內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、必需氨基酸、多糖、色素、脂肪酸,并富含多種維生素、礦物元素等營養(yǎng)成分,具有全面而均衡的營養(yǎng)價(jià)值和保健功能。

1.1蛋白質(zhì)及氨基酸

小球藻細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)含量可達(dá)55%～65%,是豐富的單細(xì)胞蛋白來源,可作為蛋白營養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)用于食品產(chǎn)業(yè)中[7]。食品蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價(jià)值不僅取決于蛋白質(zhì)含量的高低,還與其中氨基酸的種類密切相關(guān)。研究表明,小球藻中氨基酸種類多達(dá)18種,以谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸含量最高,其中必需氨基酸的含量占總氨基酸含量的42%,達(dá)細(xì)胞干重的20%以上[8-9]。此外,小球藻蛋白質(zhì)還具有清除超氧陰離子自由基、羥自由基[10]和提高免疫力的功效[11]。小球藻蛋白作為免疫激活劑,其抗腫瘤的機(jī)制可能為抑制致癌物的誘變性和基因毒性、增生核細(xì)胞、與宿主或受體一起作用、通過抗原專一性免疫、使T細(xì)胞增殖和活化等[11]。

1.2多糖

多糖在小球藻中的含量僅次于蛋白質(zhì),約為細(xì)胞干重的25%～35%[12-13],具體因藻株和培養(yǎng)方式的不同略有區(qū)別。小球藻多糖具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、抗腫瘤、抗病毒和抗輻射、減輕銅離子等重金屬對(duì)機(jī)體的毒害等多種生物學(xué)活性[14]。一般認(rèn)為小球藻多糖通過促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生,提高人類白細(xì)胞抗原(HLA)以及巨噬細(xì)胞共刺激分子的表達(dá),增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬功能,從而達(dá)到增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功能[15]。Hsu等[16]對(duì)蛋白核小球藻的水溶性多糖進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其主要由乳糖(31.8%)、葡萄糖(20.42%)、半乳糖(10.28%)、甘露糖(5.23%)和木糖(1.27%)等單糖構(gòu)成。小球藻可溶性多糖通過Toll樣受體-4(Toll-like receptor 4,TLR4)介導(dǎo)的蛋白激酶信號(hào)通道誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中炎癥細(xì)胞因子1L-1β的分泌。

1.3多不飽和脂肪酸

小球藻在高光、缺氮等條件下會(huì)積累大量的脂肪酸,其中不飽和脂肪酸含量十分豐富。多不飽和脂肪酸具有調(diào)節(jié)血脂、降血黏、提高集體免疫力等功效[17]。不同小球藻藻株中脂肪酸的種類和含量略有不同,此外培養(yǎng)方式也會(huì)影響細(xì)胞中脂肪酸的含量及組成。鄭雪紅等[18]對(duì)一株小球藻的脂肪酸組成進(jìn)行分析,鑒定出C14∶0,C16∶2,C16∶1,C16∶0,C18∶2,C18∶1,C18∶3,C18∶0,C20∶0共9種脂肪酸,其中不飽和脂肪酸占總脂肪酸的65%。肖艷[19]等采用GC-MS對(duì)一株海水小球藻的脂肪酸進(jìn)行分析,亦從中鑒定出9種脂肪酸,且碳鏈長度多集中在C16-C18之間。其中,十六烷酸(C16∶0)含量最高,十六烷烯酸(C16∶1)次之,二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)第三;其含量分別占脂肪酸總量的24.88%、24.10%和18.45%。張玲等[13]對(duì)Chlorella sorokiniana C74進(jìn)行營養(yǎng)分析,發(fā)現(xiàn)其不飽和脂肪酸含量高達(dá)總脂肪酸的72%,而且以亞油酸和亞麻酸含量最多,分別為22.73%和14.87%。亞油酸、亞麻酸和EPA是人體常用必需的ω-3不飽和脂肪酸,人體內(nèi)無法合成,必須通過食物攝入來補(bǔ)充。因此,可將小球藻作為人體多不飽和脂肪酸的來源應(yīng)用于食品中。

1.4色素、維生素等

小球藻細(xì)胞內(nèi)含有葉綠素、葉黃素、β-胡蘿卜素等色素。葉綠素具有吸附毒素、排除體內(nèi)化學(xué)毒素和重金屬的作用,可用于清除腸、腎、肺血液中的有害物質(zhì)[20],能有效保護(hù)肝、腎等重要排毒器官[21]。葉黃素和β-胡蘿卜素均具有很強(qiáng)的抗氧化能力,可以有效清除機(jī)體新陳代謝產(chǎn)生的各種自由基[22]。其中,葉黃素在保護(hù)視力[23]、防治動(dòng)脈粥樣硬化[24-25]和糖尿病視網(wǎng)膜病變[26]等慢性疾病方面具有良好功效。β-胡蘿卜素不僅能預(yù)防機(jī)體老化和衰老引起的多種退化性疾病,還是維生素A的間接來源,對(duì)防止夜盲癥具有重要意義[14]。

維生素是維持身體健康所必需的一類有機(jī)化合物,其中維生素B1不僅具有保護(hù)神經(jīng)系統(tǒng)的作用,還能促進(jìn)腸胃蠕動(dòng),增加食欲;維生素B3能促進(jìn)血液循環(huán)、預(yù)防和緩解嚴(yán)重的偏頭痛;維生素C和維生素E具有強(qiáng)的抗氧化能力,具有提高免疫力和美容的效果[13]。小球藻細(xì)胞含有維生素B1、維生素B3、維生素C等多種維生素。張玲等[13]對(duì)一株蛋白核小球藻的營養(yǎng)成分進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)其維生素B1、維生素B3是淀粉和瘦牛肉的3.75倍和2.43倍;維生素A和維生素E則是雞蛋黃的1.35倍和1.75倍。小球藻細(xì)胞中的維生素種類齊全,含量豐富,加工成食品或保健品對(duì)改善維生素缺乏的人群的身體健康狀況具有重要的意義。

1.5小球藻生長因子

小球藻生長因子(Chlorella growth factor,CGF)是小球藻的熱水提取物,主要成分為蛋白質(zhì)、氨基酸、多糖、維生素等。它具有顯著的促進(jìn)細(xì)胞生長的功能[27],可使乳酸菌呈4倍增殖[28-29]。此外,CGF還具有激活淋巴細(xì)胞、增強(qiáng)機(jī)體免疫能力、促進(jìn)傷口愈合的作用,還能預(yù)防胃潰瘍、高血壓和心血管等疾病[14],其在保健食品中的應(yīng)用前景十分可觀。韓世群[30]等發(fā)現(xiàn),CGF具有增強(qiáng)小鼠免疫調(diào)節(jié)的生理活性,對(duì)造血功能受損的小鼠有恢復(fù)作用,并具有增強(qiáng)小鼠單核巨噬細(xì)胞的吞噬功能。進(jìn)而,劉海琴等[31]連續(xù)給小鼠喂食不同劑量的CGF 30 d發(fā)現(xiàn),每天喂食150、450 mg/(kg·d)劑量的CGF可以增強(qiáng)二硝基氟苯(DNFB)引起的小鼠遲發(fā)性超敏反應(yīng),對(duì)造血功能受損的小鼠具有恢復(fù)作用,同時(shí)還可以提高小鼠單核-巨噬細(xì)胞吞噬功能,可以增強(qiáng)小鼠免疫能力。

2 小球藻在保健食品中的應(yīng)用

隨著海洋湖泊資源開發(fā)受到廣泛關(guān)注,小球藻因其全面而豐富的營養(yǎng)價(jià)值,在家禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料及食品中已取得較好的應(yīng)用成果。研究表明,在家禽日糧中添加0.2%和0.3%小球藻能提高飼料的攝取率、減少家禽的死亡率[32-33],K?hler等[34]在母豬和仔豬飼料中添加1%小球藻,實(shí)驗(yàn)組的成活數(shù)量提高50%。將其用于水產(chǎn)飼料不僅能作為魚蝦蟹等的開口餌料及飼料營養(yǎng)強(qiáng)化劑,還能在一定程度上改善水產(chǎn)品品質(zhì)及養(yǎng)殖水域的水質(zhì)[35-36]。小球藻還可作為食品添加劑,用于面食、釀酒、發(fā)酵食品等食品的品質(zhì)改良和調(diào)味[37],并能利用其生產(chǎn)葉綠素、脯氨酸、油脂等能為食品起到增色添香和提高營養(yǎng)作用的副產(chǎn)品。日本已在2003年研發(fā)出以小球藻的熱水抽提液為主要原料,輔以多種調(diào)味料制成的小球藻食品添加劑[38]。

同時(shí),生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,推動(dòng)了小球藻產(chǎn)業(yè)化迅速發(fā)展,研究小球藻的營養(yǎng)保健和功能作用對(duì)開發(fā)新的保健功能食品具有重要的意義[39]。目前,小球藻保健食品的形式主要以小球藻片、小球藻粉、小球藻膠囊、小球藻顆粒及小球藻保健飲料為主[40]。

2.1小球藻單一成分的保健品概況

日本開發(fā)的小球藻片以破壁的小球藻粉和大豆磷脂為主要原料配制而成,其采用獨(dú)特的細(xì)胞破壁專利技術(shù)使產(chǎn)品的有效成分更容易被人體消化吸收。我國臺(tái)灣地區(qū)某公司研制出一種榮獲衛(wèi)生署健康食品(調(diào)節(jié)免疫功能)認(rèn)證的綠藻片及綠藻粉,是我國小球藻健康食品的代表之一。目前國內(nèi)藻類保健食品大多以藻片、藻粉為主,其中藻粉又有破壁與否之分。由于小球藻細(xì)胞被較為堅(jiān)韌的細(xì)胞壁所包裹,營養(yǎng)物質(zhì)大多存在于藻體細(xì)胞內(nèi),不易為機(jī)體吸收。因此,食品加工過程中會(huì)將小球藻粉進(jìn)行破壁預(yù)處理以提高人體對(duì)藻細(xì)胞營養(yǎng)成分的吸收利用率。目前,應(yīng)用于食品工業(yè)中的小球藻常采用研磨法、高壓勻漿法、超聲波破碎法等較為溫和、無毒的物理破壁方法[41]。液氮研磨的小球藻破壁率理想,但該方法效率低、成本高,不適合大規(guī)模生產(chǎn)[42]。相比之下,采用球磨機(jī)更適用于工業(yè)上破碎藻體細(xì)胞。魯龍等[43]采用星式球磨機(jī)破碎小球藻細(xì)胞,并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)當(dāng)藻液濃度為150 g/L、破碎時(shí)間為2.5 h、球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為 400 r/min、藻液與鋼珠的質(zhì)量比為3∶4時(shí),小球藻的破壁效果理想,油脂得率為46.89%。高壓勻漿法常用于破碎藻類細(xì)胞提取藻蛋白,細(xì)胞破碎率隨著壓力的增大、時(shí)間的延長而增加[44]。魯龍等[45]以小球藻發(fā)酵液為原料,對(duì)其高壓均質(zhì)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)當(dāng)藻液濃度為140 g/L、均質(zhì)壓力940 bar、均質(zhì)時(shí)間為14 min時(shí),藻液破碎效果理想,油脂得率最高可達(dá)51.25%。超聲波破碎技術(shù)利用微噴射流和超微束作用機(jī)制[46]使細(xì)胞壁破碎,其破壁率較高,且對(duì)生物活性物質(zhì)的影響較小。劉圣臣等[47]采用超聲波破壁法處理小球藻發(fā)酵液,發(fā)現(xiàn)當(dāng)超聲功率為400 W,破碎時(shí)間/間歇時(shí)間為3 s/3 s時(shí),小球藻的破壁率達(dá)到90%以上。破壁率隨著發(fā)酵液濃度的增大有所下降。雖然延長超聲波作用時(shí)間,可以提高細(xì)胞的破壁率,但由于在處理過程中產(chǎn)生的局部高溫現(xiàn)象,易導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性、不飽和脂肪酸氧化等問題,所以超聲波破碎要注意控制溫度。

與小球藻粉相比,經(jīng)熱水提取制得的小球藻提取物的應(yīng)用范圍更加廣泛,可用于制備小球藻保健口服液,以克服藻片難吞咽、有藻腥味、消化率低的缺點(diǎn)。鄭祖鳳等[48]將新鮮小球藻以1∶10～30比例溶解在無菌水中洗滌后,放入常壓攪拌熱萃取罐,加入小球藻重量1～3倍的水,煮沸萃取1～2 h,得到萃取液。再將萃取液經(jīng)兩臺(tái)串聯(lián)的離心機(jī)連續(xù)離心分離,得到上清液即為小球藻生長因子提取液。該上清液經(jīng)濃縮、滅菌后密封灌裝制成小球藻保健口服液。此法工序短,工藝簡單,生產(chǎn)過程中含小球藻的生長因子損失少,有望得到產(chǎn)業(yè)化的開發(fā)利用。

2.2小球藻復(fù)合配方的保健品概況

復(fù)合配方相對(duì)于單一配方更能實(shí)現(xiàn)食品營養(yǎng)的互補(bǔ)與強(qiáng)化,將小球藻與其他微藻、中藥等營養(yǎng)成分制成復(fù)合配方的保健食品,不僅可以提高其保健效果,還可避免未經(jīng)加工的小球藻本身所帶有的藻腥味。

小球藻降低血糖的方式主要通過調(diào)節(jié)胰島素的敏感性來實(shí)現(xiàn),而螺旋藻則是通過促進(jìn)肝糖原合成或抑制其分解來降低血糖濃度。利用以上兩種微藻在調(diào)節(jié)血糖作用機(jī)制上的互補(bǔ)特性,開發(fā)小球藻保健食品與螺旋藻復(fù)方產(chǎn)品,便有可能通過不同的作用機(jī)制,對(duì)更多不同病因引起的血糖異常升高患者血糖的輔助降低發(fā)揮更有效的作用[49]。然而該復(fù)合配方的開發(fā)還在初步研究階段,目前尚未有小球藻與螺旋藻具體復(fù)配產(chǎn)品的報(bào)道。

小球藻內(nèi)富含的葉綠素和植物纖維素能預(yù)防各種腸胃炎癥及結(jié)腸癌[31],針對(duì)該功能,可將小球藻與其他天然中草藥復(fù)合制備成具有相關(guān)功能的保健品。周建志[50]以小球藻、玫瑰花、黃芪、酸棗仁為原料,通過磨粉、壓片等工藝制得小球藻保健片,該制備工藝簡單,且最大程度保持了小球藻的營養(yǎng)成分。

未經(jīng)加工的普通藻粉存在藻腥味重、不易服用以及消化吸收率低等缺點(diǎn)。當(dāng)前小球藻的藻腥味的去除主要通過掩蔽法,如在生產(chǎn)小球藻口服營養(yǎng)液時(shí),添加適量的中藥材保健食品抽提液,用以掩蔽和調(diào)和藻腥味,使產(chǎn)品的口感和風(fēng)味更易為消費(fèi)者接受。其中,β-環(huán)糊精除腥效果好,且小球藻有效成分的損失及其對(duì)產(chǎn)品本身色澤感官性狀的影響也較小[9]。

近年來,也有學(xué)者采用發(fā)酵法對(duì)小球藻提取液進(jìn)行脫腥,用以制備小球藻發(fā)酵飲料。龐庭才等[51]以破壁的小球藻粉為原料,采用發(fā)酵脫腥的方法,在小球藻發(fā)酵液(80 mL)中接入甜酒酵母,并加入2 g糖、1 g蜂蜜、0.2 g檸檬酸,調(diào)配制成的一種小球藻發(fā)酵保健飲料。其最佳發(fā)酵脫腥的工藝參數(shù)為:糖量6%、時(shí)間9 h、接種量3 g、溫度28 ℃,此法制出的飲料顏色為澄清黃綠色,無藻腥味,營養(yǎng)豐富,且具有良好的風(fēng)味口感。

3 小球藻在功能性食品中的研發(fā)與應(yīng)用

隨著生活水平的日益提升,人們對(duì)膳食營養(yǎng)的要求也不斷提高。小球藻可作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加到食品中,制成具有海藻風(fēng)味的小球藻功能性食品。作為理想的保健食品和預(yù)防或輔助藥物,小球藻早已被FAO列為21世紀(jì)人類的健康食品[14]。我國衛(wèi)生部在2012年正式批準(zhǔn)蛋白核小球藻作為新資源食品。

3.1小球藻在主食中的應(yīng)用

按照“十三五”的預(yù)計(jì)，2020年，全國60歲以上老年人口將增加到約為2.55億人，根據(jù)民政部數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，按照5%最弱老年群體入住養(yǎng)老機(jī)構(gòu)計(jì)算，需要1.275×107張床位，對(duì)比“十二五”的6.727×106張的養(yǎng)老床位數(shù)，缺口約為6×106張。不考慮土地費(fèi)用，僅床位建設(shè)就需要上千億元的投資。

近年來國內(nèi)外已研發(fā)出多種營養(yǎng)功能性面條,如胡蘿卜面條、西蘭花營養(yǎng)面條、黑豆?fàn)I養(yǎng)面條等,這對(duì)于豐富功能性食品的種類、提高人們的膳食營養(yǎng)與健康水平具有十分重要的意義[52]。在制作面條、米粉等主食的原料中添加小球藻粉,不僅能賦予成品更加豐富均衡的營養(yǎng)及獨(dú)特的色香味,還能增加面團(tuán)的延展性和柔軟性,避免食品在烹飪過程中品質(zhì)下降及糊爛易斷。

日本已研制并批量生產(chǎn)小球藻面條,小球藻的添加量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%～1.0%[9]。我國趙景歧[53]以小麥粉為主要原料(60%～70%),輔以小球藻粉(20%～30%)、蕎麥粉(5%～10%)、玉米粉(5%～10%)、雞蛋(2%～4%)、食鹽(0.5%～1.0%)和食用堿(0.8%～1.0%),加水揉制(料水比為30∶1.5),壓制成厚度為0.5～1.0 mm的面片,再切制成細(xì)條,然后干燥制成營養(yǎng)掛面。該小球藻營養(yǎng)掛面口感爽滑,小球藻內(nèi)大量的膳食纖維使面條更加勁道,經(jīng)久耐煮,且不會(huì)發(fā)生糊鍋現(xiàn)象,還能補(bǔ)充各種人體所需的營養(yǎng)素。

傳統(tǒng)米粉的風(fēng)味和口感較為空洞單調(diào),為改善其感官品質(zhì)及營養(yǎng)價(jià)值,胡上英等[54]以糯米粉為主要原料,添加適量小球藻粉制成具有較高營養(yǎng)價(jià)值的小球藻米粉。其最佳工藝參數(shù)為:小球藻粉9.0%、水量45.0%、食鹽3.5%、玉米淀粉磷酸酯4.0%。在此條件下研制出的小球藻米粉口味清香爽滑,有正常的藻香味(經(jīng)烘焙的小球藻粉味道醇香,與未烘焙前的新鮮藻粉的氣味完全不同)和米粉色澤,復(fù)水率高,斷條率低,粘彈性好。

3.2小球藻在副食中的應(yīng)用

傳統(tǒng)烘焙產(chǎn)品存在著保存期限短,營養(yǎng)價(jià)值低等不足。小球藻的保水作用及豐富多樣的營養(yǎng)素恰能與之互補(bǔ)強(qiáng)化,不僅能提高傳統(tǒng)烘焙產(chǎn)品的營養(yǎng)價(jià)值,還可賦予其小球藻特有的色澤與風(fēng)味,制成各種高營養(yǎng)價(jià)值的休閑食品。

3.2.1 小球藻面包 面包在存放過程中會(huì)發(fā)生顯著的老化現(xiàn)象:面包芯的硬度和粗糙度增加,易掉渣;面包皮軟化,失去脆性和光澤;風(fēng)味變劣,芳香消失,消化吸收率降低;面包瓤中淀粉凝沉,可溶性淀粉減少等[55]。藻體具有持水作用,可延緩淀粉老化變硬,延長保存期限[9]。小球藻面包的制作與普通面包并無太大差別,只是在原材料中添加了小球藻粉。普通面包制作采用一次發(fā)酵或二次發(fā)酵均可;而小球藻面包的制作一般采用二次發(fā)酵,該法所制的面包的風(fēng)味口感和外觀性狀會(huì)比一次發(fā)酵的面包更好一些。通過二次發(fā)酵法制備小球藻面包的工藝流程為:75%面粉、水、植物油、乳化劑、改良劑、酵母等→混料和面→第一次發(fā)酵(28 ℃,3 h)→第二次調(diào)制面團(tuán),加入小球藻以及糖、雞蛋、奶粉等余料→第二次發(fā)酵(28 ℃,1 h)→調(diào)制整形→醒發(fā)(34 ℃,1 h)→烘烤(220 ℃,10 min)→冷卻→成品面包[56]。添加小球藻的面包成品,無論顏色、形態(tài)、內(nèi)部色澤及口感均較未添加時(shí)好。研究表明小球藻的添加量占面粉質(zhì)量的0.1%～1.0%為宜[57]

劉琦[58]將小球藻粉和金藻粉以不同比例與面包的其它原料混合制成三種不同的微藻面包,與未添加藻粉的面包進(jìn)行營養(yǎng)指標(biāo)檢測(cè)和感官評(píng)定。營養(yǎng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果表明,添加藻粉的三組面包品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值均有不同程度的提高,添加藻粉的三種面包中脂肪含量均極顯著低于空白對(duì)照組,添加1%小球藻粉的面包其蛋白質(zhì)、總糖及水分含量極顯著高于對(duì)照組。其中,蛋白質(zhì)及總糖含量較對(duì)照組提高了1.5%左右。此外,添加微藻雖賦予了面包更高的營養(yǎng)價(jià)值,但口感、氣味等可能尚未得到大眾的認(rèn)可。因此,產(chǎn)品在口感、氣味等方面的改良將是今后微藻在食品應(yīng)用推廣中需要進(jìn)一步完善和研究的方面之一。

3.2.2 小球藻餅干 傳統(tǒng)普通餅干的營養(yǎng)成分單調(diào),主要是糖和油脂,且熱量高。開發(fā)添加小球藻的新型營養(yǎng)餅干,綜合小球藻本身所富有的多種營養(yǎng)物質(zhì),能彌補(bǔ)市場上傳統(tǒng)餅干類產(chǎn)品在營養(yǎng)的不足[59]。若在餅干中加入小球藻,即可實(shí)現(xiàn)營養(yǎng)的互補(bǔ)與強(qiáng)化。

上世紀(jì)80年代,日本就研制開發(fā)成功小球藻餅干,或單獨(dú)添加小球藻,或在添加小球藻的同時(shí),適當(dāng)添加蔬菜汁或海帶等。添加量控制在0.2%～2%之間[56]。

近年,我國湯永強(qiáng)[60]為提高傳統(tǒng)餅干的營養(yǎng)價(jià)值,將小球藻同面粉、水組合,其中小球藻占食品組分總質(zhì)量的0.9%,面粉占食品組分總質(zhì)量的90%以上,加入適量的水混合攪拌,得到面粉和小球藻的混合物用以制作餅干。小球藻的加入,能在豐富餅干口味的同時(shí)提高其營養(yǎng)價(jià)值,有效利用了小球藻的資源,為普通大眾提供了營養(yǎng)高、且能長期安全食用的食品。

3.3小球藻在飲料類食品中的應(yīng)用

小球藻因其廣為人知的營養(yǎng)價(jià)值而備受青睞,國內(nèi)外已研發(fā)出許多具有特色的小球藻健康飲品。

早在20世紀(jì)80年代,日本市場就曾推出以小球藻提取液和麥芽提取液配制而成的飲料,還成功開發(fā)了以小球藻浸提物為主要原料,加入蜂蜜和梅汁調(diào)配而成的蜂蜜綠藻精[61]。韓國學(xué)者[62]則以0.1%～5%小球藻粉為原料,添加0.01%～5%蜂蜜、0.001%～0.5%柚子提取物、0.001%～0.1%酶解甜葉菊、0.001%～1%檸檬酸、0.01%～5%葡萄聚糖和90%～99%海洋深層水制成一款功能型飲料。我國關(guān)于小球藻在飲料中的應(yīng)用研究起步較晚,近年,龐庭才等[63]研制出一種以小球藻粉為原料,采用超聲波輔助提取小球藻多糖,再利用木瓜蛋白酶與中性蛋白酶進(jìn)行水解藻蛋白,合并濾液后,按一定比例添加適量蜂蜜、白糖、檸檬酸直接配制而成的澄清型小球藻保健飲料。經(jīng)研究表明,提取藻多糖的最佳工藝為:料液比1∶15,pH7,溫度60 ℃,時(shí)間30 r/min,小球藻多糖提取得率為18.94 mg/g。水解藻蛋白的最佳工藝為:底物濃度100 g/L,混合酶量12000 U/g,pH6.5,溫度55 ℃,小球藻蛋白水解度達(dá)27.83%。該產(chǎn)品營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特,是一款老少皆宜的營養(yǎng)保健飲品。小球藻還能調(diào)節(jié)乳酸桿菌與鏈球菌的數(shù)量比值、延長乳酸制品的保質(zhì)期、改善品質(zhì)、增加營養(yǎng)等功能。實(shí)驗(yàn)表明[64]加入CGF能延長乳酸制品的保存期,保存72 h后乳酸菌數(shù)為原來的90.2%。因此,在乳酸發(fā)酵時(shí)添加CGF對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善品質(zhì)和增加營養(yǎng)有顯著的效應(yīng)。劉進(jìn)杰等[65]將小球藻提取液添加入牛乳中,經(jīng)乳酸菌發(fā)酵,制得一種兼具小球藻和酸乳雙重營養(yǎng)的新型食品。然而,由于小球藻略有腥味,其添加量會(huì)影響酸乳成品的品質(zhì),故一般建議添加量不高于8%為宜。

小球藻胞內(nèi)活性物質(zhì)還可以顯著促進(jìn)啤酒發(fā)酵過程中酵母的生長,加快發(fā)酵進(jìn)程,延緩酵母菌的死亡時(shí)間。韓士群[64]等發(fā)現(xiàn)添加小球藻的實(shí)驗(yàn)組啤酒酵母菌數(shù)量是對(duì)照組的14.98倍,乳酸菌數(shù)量是對(duì)照組的2.2倍。因此,小球藻對(duì)酵母工業(yè)、釀酒工業(yè)生產(chǎn)亦有良好的應(yīng)用前景。此外,添加了小球藻進(jìn)行發(fā)酵的啤酒還含有小球藻生長因子(Chlorella growth factor,CGF)、各種氨基酸等多種營養(yǎng)物質(zhì),大大提升了啤酒的營養(yǎng)價(jià)值。已有實(shí)驗(yàn)表明[57],加入0.1%、0.4%、0.5%、0.84%、1.0%的CGF后24 h計(jì)數(shù)啤酒酵母菌的數(shù)量分別為對(duì)照組的3.75、6.09、6.95、10.84、14.98倍?？梢?CGF能大幅度提高啤酒酵母菌生長速度,并且效果隨CGF濃度的增加而增強(qiáng)。

3.4小球藻在其他食品中的應(yīng)用

近年來,小球藻在食品中的應(yīng)用形式越來越多,除上述幾種常見應(yīng)用形式,小球藻還可用于豆制品、調(diào)味品和油炸物等食品中。在制造豆腐時(shí)添加小球藻浸提液,可賦予豆腐天然的淡綠色及小球藻特有的風(fēng)味,且成品豆腐的質(zhì)地細(xì)嫩,凝固狀態(tài)好并富有彈性[66];加工豆豉食品時(shí),在待接種的豆豉菌中加入小球藻浸提物,可促進(jìn)豆豉菌的生長,從而促進(jìn)發(fā)酵,穩(wěn)定發(fā)酵溫度,賦予成品亮白的色澤;在番茄醬、蛋黃醬、沙司、醬油、食醋等調(diào)味品中添加小球藻浸提物鹽溶液,可使口感更加醇厚柔和;制作油炸食品時(shí),在油中添加0.3%～1.0%小球藻浸提液,可賦予成品小球藻特有的藻綠色及其營養(yǎng)成分,使成品的感官性狀有所改善等[67]。

4 存在的問題及展望

雖然小球藻具有豐富的營養(yǎng),且其作為食品及綠色天然的營養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)用于食品中將成為一種新興的食品時(shí)尚與潮流,但由于部分未經(jīng)加工的小球藻本身所具有的特殊藻腥味無法順應(yīng)大眾主流,使得小球藻在食品中的應(yīng)用推廣受限[63],未能將其可利用的價(jià)值最大化地應(yīng)用于食品方面。在生產(chǎn)含小球藻的食品時(shí),一般需要添加適當(dāng)?shù)南憔?、中草藥或其他物質(zhì)來掩蓋其自帶的不良風(fēng)味,但效果往往差強(qiáng)人意。此外,小球藻原粉的藍(lán)綠色較濃,且藻細(xì)胞在溶液中易沉淀而影響飲料的外觀[61]。因此,如何去除小球藻的藻腥味、提高小球藻的色澤、品質(zhì)等穩(wěn)定性成為研究、開發(fā)和推廣小球藻食品亟待解決的兩大問題。

現(xiàn)階段應(yīng)圍繞如何去除小球藻藻腥味、研發(fā)更加節(jié)能溫和的破壁技術(shù)及提高小球藻產(chǎn)品穩(wěn)定性展開相應(yīng)研究。今后小球藻除腥應(yīng)在現(xiàn)有的發(fā)酵法、掩蔽法等基礎(chǔ)方法上進(jìn)行進(jìn)一步的探索和創(chuàng)新,在盡可能保障不損失小球藻營養(yǎng)物質(zhì)的前提下研發(fā)最有效的除腥方法。而未來小球藻破壁技術(shù)應(yīng)該朝兩個(gè)方向發(fā)展,一是不斷開發(fā)新的物理、化學(xué)破壁方法,以彌補(bǔ)原有方法的不足;二是同時(shí)使用多種傳統(tǒng)的物理或化學(xué)破壁方法,每種方法有自己的長處與不足,相互配合使用,能夠起到取長補(bǔ)短的效果[41]。國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)對(duì)小球藻在食品中的應(yīng)用和推廣正不斷進(jìn)行探索,隨著研究的推進(jìn)和技術(shù)的不斷完善,將會(huì)有越來越多的高品質(zhì)的小球藻食品為大眾所接受。

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ApplicationsofChlorellainfoodindustry

WANGBao-bei1,2,CAIShu-lin1,LILi-ting1,DAICong-jie1,2,LUYing-hua3

(1.College of Oceanology and Food Science,Quanzhou Normal University,Quanzhou 362000,China; 2.Fujian Province Key Laboratory for the Development of Bioactive Material from Marine Algae,Quanzhou 362000,China; 3.Department of Chemical and Biochemical Engineering,College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiamen University,Xiamen 361005,China)

Modern food industry aimed at green,healthy and more convenient foods. The use of natural ingredients with functional activity was an attractive way to design new foods. Due to its high in protein content and richness in carotenoids and vitamins,Chlorellahad many healthcare functions and could be used in food industry as a functional food and nutrition enhancing agent. Research progress in the applications ofChlorellain health food and functional foods in recent years,especially in staple food,baked food,and beverage,was reviewed in this paper in order to provide valuable information for the further application ofChlorellain food industry.

Chlorella;functional food;health food;food industry

2017-03-08

王寶貝(1982-)，女，博士，講師，研究方向：微藻資源化利用, E-mail:baobeiw@qztc.edu.cn。

國家自然科學(xué)基金(41606177)；福建省高校產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目(2015N5006)；福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目(JA15393)；泉州市科技局校地協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目(2016N056)。

TS202.3

:A

:1002-0306(2017)17-0341-07

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.066