杜氏鹽藻的脫腥技術(shù)研究

王黎穎，楊國蘭，田甜，閆爽，戴朝玲，徐仰倉，*

（1.天津市海洋環(huán)境保護(hù)與修復(fù)技術(shù)工程中心，天津300457；2.天津科技大學(xué)海洋與環(huán)境學(xué)院，天津300457；3.天津聯(lián)創(chuàng)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測有限公司，天津301800）

杜氏鹽藻（Dunaliella salina）是一種耐鹽堿的單細(xì)胞綠藻，在海洋、鹽湖等環(huán)境下廣泛分布。因杜氏鹽藻生長在惡劣的環(huán)境中，藻體內(nèi)積累了一些特殊的生理活性物質(zhì)，如β-胡蘿卜素、甘油、牛磺酸、多不飽和脂肪酸等[1-2]。目前，杜氏鹽藻已應(yīng)用于食品、保健品及化妝品等行業(yè)[3]。然而，杜氏鹽藻特有的腥味卻在一定程度上限制了產(chǎn)品的深度開發(fā)及應(yīng)用。目前，對(duì)于藻類脫腥技術(shù)的研究重點(diǎn)在大型海藻，如江蘺、海帶、裙帶菜、紫菜等[4-8]，國內(nèi)外關(guān)于微藻的脫腥技術(shù)和揮發(fā)性氣味的研究也僅限于螺旋藻、硅藻等[9-12]，杜氏鹽藻的脫腥技術(shù)研究鮮見報(bào)道。本文研究了茉莉花茶脫除杜氏鹽藻腥味的條件，并檢測了脫腥前后腥味物質(zhì)及β-胡蘿卜素含量的變化。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

杜氏鹽藻（Dunaliella salina）藻粉：無棣綠奇生物工程有限公司；茉莉花茶：市售；β-胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品：德國CNW科技公司（CNW Technologies GmbH）；杜氏鹽藻浸膏：天津天光公司；95%乙醇（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；甲醇（色譜純）：天津市康科德科技有限公司；乙腈（色譜純）：北京化工廠；三氯甲烷（分析純）：上海沃凱生物技術(shù)有限公司；石油醚（色譜純）：天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所。

GC-MS-4000氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國VARIAN公司；手動(dòng)SPME進(jìn)樣器：美國SUPELCO公司；SPME萃取頭：上海安譜科學(xué)儀器有限公司；LC-20A高效液相色譜儀：日本島津公司。

1.2 方法

1.2.1 杜氏鹽藻的脫腥

脫腥的工藝流程：稱取杜氏鹽藻藻粉→加水溶解→杜氏鹽藻脫腥→進(jìn)行感官評(píng)價(jià)→頂空固相微萃取與氣質(zhì)連用相結(jié)合（headspace-solid phase microex traction-gas chromatography-mass spectrum，HS-SPMEGC-MS）驗(yàn)證脫腥效果。

1.2.1.1 溫度對(duì)脫腥效果影響

取6個(gè)250 mL潔凈干燥的錐形瓶，分別裝入4 g杜氏鹽藻藻粉，再加入100 mL蒸餾水，攪拌均勻，分別在 10、20、30、40、50、60、70、80℃溫度下水浴加熱 30min，冷卻后感官評(píng)定各組的腥味程度。

1.2.1.2 水浴時(shí)間對(duì)脫腥效果影響

將茉莉花茶與鹽藻粉按50∶1（mg/g）的比例混合，然后置于40℃的水浴中。改變水浴時(shí)間，測定水浴時(shí)間在0 min～90 min內(nèi)茉莉花茶的脫腥效果。

1.2.1.3 茉莉花茶與鹽藻粉的配比對(duì)脫腥效果影響

配制茉莉花茶與鹽藻粉的比例分別為0、12.5∶1、25 ∶1、37.5 ∶1、50 ∶1、62.5 ∶1（mg/g）。水浴加熱 30 min左右并持續(xù)攪拌，感官評(píng)定其腥味。并將脫腥后的藻溶液冷凍干燥成脫腥藻粉備用。

1.2.2 杜氏鹽藻揮發(fā)性物質(zhì)相對(duì)含量的測定

采用頂空固相微萃取和氣質(zhì)聯(lián)用相結(jié)合（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrum，HS-SPME-GC-MS）的方法[13]。將藻粉裝入頂空瓶約1/3高度處，加蓋封口，60℃水浴加熱30 min。將固相微萃取頭在氣相色譜進(jìn)樣口老化30 min，老化溫度250℃。將老化好的萃取頭插入頂空瓶的頂空部分，60℃條件下萃取30 min。拔出萃取頭，插入設(shè)置好的氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)樣口，于250℃下脫吸附2.5 min后進(jìn)行樣品分析。色譜條件：VF-5ms色譜柱，30 m×0.25 mm×0.25 μm毛細(xì)管柱。程序升溫：初始溫度40℃保持3min，以4℃/min升至150℃，保持1min，以8℃/min升至250℃，保持6min。進(jìn)樣口溫度250℃，分流比：5/1；載氣：He；純度：99.99%；載氣流速：1 mL/min。質(zhì)譜條件：傳輸線溫度280℃；質(zhì)量分析器：離子阱；離子阱溫度：220℃；掃描方式：full/SIS；掃描范圍：43 m/z～500 m/z。通過NIST05譜圖庫對(duì)氣質(zhì)聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrum，GC-MS）檢測的揮發(fā)性成分進(jìn)行解析，再經(jīng)過人工譜圖解析，確定其化學(xué)成分；利用譜圖庫數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按峰面積歸一化法進(jìn)行定量分析，得出各化學(xué)成分在揮發(fā)性物質(zhì)中的相對(duì)含量。

1.2.3 感官評(píng)定[14]

脫腥效果的評(píng)定通過經(jīng)典的嗅覺感官評(píng)定。因脫腥效果無法定量測定，在單因子脫腥試驗(yàn)中招募健康無感冒癥狀且年齡在18歲～25歲之間的志愿者10人，在清凈無其它異味的房間試驗(yàn)以腥味大小評(píng)價(jià)脫腥效果好壞，將樣品放在鼻孔下方10 cm處，嗅其腥味并打分。無腥味為100分，腥味越重，分?jǐn)?shù)越低。去掉最高分和最低分，求剩余8位的平均分。

1.2.4 β-胡蘿卜素含量的測定

藻粉中的β-胡蘿卜素采用高效液相色譜法測定[15-16]，色譜儀為Shimadzu LC-20A；色譜柱類型是HypersiL ODS，5 μm，250 mm × 4.0 mm；流動(dòng)相乙腈與甲醇體積比為15∶85；流速是1.2 mL/min；檢測波長為448 nm；進(jìn)樣量為 10 μL。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下茉莉花茶的脫腥效果

將茉莉花茶與鹽藻粉按50∶1（mg/g）的比例混合，然后置于不同溫度的水浴中30 min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度在40℃以下脫腥效果隨溫度升高緩慢增加，溫度超過40℃脫腥效果快速下降（見圖1）。

圖1 不同溫度下茉莉花茶的脫腥效果Fig.1 The effect of dislocation of jasmine tea at different temperatures

如圖1所示，茉莉花茶的最佳脫腥溫度是40℃。腥味物質(zhì)是一些次生代謝產(chǎn)物或加工過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，溫度越高，釋放的揮發(fā)性腥味物質(zhì)越多。脫腥劑脫出腥味的機(jī)理可能是通過化學(xué)反應(yīng)抑制腥味物質(zhì)的釋放或者分解腥味物質(zhì)，或者是脫腥劑釋放香味、甜味等氣味遮蔽腥味[10-13]。40℃以下茉莉花茶的脫腥效果隨溫度升高而增加，說明此階段茉莉花茶對(duì)腥味的消除強(qiáng)于杜氏鹽藻釋放的腥味，而40℃之后，茉莉花茶的脫腥效果急劇減弱，說明此階段杜氏鹽藻釋放的腥味不能很好的被茉莉花茶消除。

2.2 不同水浴時(shí)間下茉莉花茶脫腥的效果

將茉莉花茶與鹽藻粉按50∶1（mg/g）的比例混合，然后置于40℃的水浴中。改變水浴時(shí)間，測定不同作用時(shí)間下茉莉花茶的脫腥效果見圖2。

如圖2所示，起初隨著水浴時(shí)間的延長，感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)逐漸增高，30 min之后，感官分?jǐn)?shù)又逐漸降低。說明水浴時(shí)間過長，茉莉花自身的有效成分不能遮蔽杜氏鹽藻的腥味，腥味物質(zhì)的大量釋放從而導(dǎo)致感官分?jǐn)?shù)下降。

圖2 不同水浴時(shí)間下茉莉花茶的脫腥效果Fig.2 The deodorization effect of jasmine tea under different water bath time

2.3 茉莉花茶與鹽藻粉的不同配比對(duì)脫除杜氏鹽藻粉腥味的效果

茉莉花茶與鹽藻粉不同配比對(duì)脫除杜氏鹽藻粉腥味效果見圖3。

圖3 茉莉花茶與鹽藻粉不同配比的脫腥效果Fig.3 The dislocation effect of different ratios of jasmine tea and salt algae powder

隨著茉莉花茶濃度的增大，杜氏鹽藻溶液的腥味逐漸降低，當(dāng)茉莉花茶與杜氏鹽藻粉濃度之比達(dá)到50∶1（mg/g）時(shí)，藻溶液的感官分?jǐn)?shù)達(dá)到76。此后二者的濃度比雖有增加，但感官分?jǐn)?shù)的增加卻沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另外，當(dāng)茉莉花茶/杜氏鹽藻增為62.5∶1（mg/g）時(shí)，藻溶液略帶苦味，表明茉莉花茶的風(fēng)味已改變了杜氏鹽藻本來的風(fēng)味。因此，茉莉花茶與杜氏鹽藻粉的最佳比例為 50 ∶1（mg/g）。

綜上研究結(jié)果，茉莉花茶的最佳脫腥條件為：茶/藻=50∶1（mg/g）的比例混合茶和藻，然后將混合物置于40℃水浴中攪拌30 min。

2.4 杜氏鹽藻脫醒前后主要揮發(fā)性物質(zhì)的變化

從感官評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)看，茉莉花茶具有脫除杜氏鹽藻粉腥味的功能。但感官評(píng)價(jià)有一定的主觀性，為此用HS-SPME-GC-MS法分析了脫腥前后腥味物質(zhì)的變化。圖4是杜氏鹽藻脫腥前后的GC-MS總離子流圖。

圖4 杜氏鹽藻揮發(fā)性物質(zhì)GC-MS總離子流圖Fig.4 The GC-MS total ion chromatography of volatile compounds in Dunaliella salina

對(duì)總離子流圖進(jìn)行解析，得到脫腥前后揮發(fā)性腥味物質(zhì)的主要種類及相對(duì)含量（見表1）。

表1 脫腥前后杜氏鹽藻粉主要揮發(fā)性腥味物質(zhì)及其含量的變化Table 1 Changes of main volatile odour compounds and their content in Dunaliella salina powder before and after deodorization

由表1可知，未被茉莉花茶處理時(shí)杜氏鹽藻腥味物質(zhì)占總揮發(fā)性物質(zhì)的18.532%，茉莉花茶處理后，腥味物質(zhì)總含量降低了37.5%。脫腥后2-茨醇和異佛爾酮含量分別降低了100%和13.3%，2-茨醇是含量最高的揮發(fā)性腥味物質(zhì)，本身具有樟腦的氣味。研究表明，2-茨醇是二甲基異莰醇的前體物質(zhì)，后者具有較強(qiáng)的泥土味和土臭味[17]。異佛爾酮是杜氏鹽藻中含量較高的另一種揮發(fā)性物質(zhì)，異氟爾酮也是β-胡蘿卜素的降解產(chǎn)物[18]，該物質(zhì)具有樟腦味和土腥味[19]，能刺激流淚。這兩種化合物占總揮發(fā)性物質(zhì)的9.659%，由此得出杜氏鹽藻的主要腥味是樟腦味和土腥味。使用茉莉花茶處理后，有3種腥味物質(zhì)未檢測到，說明茉莉花茶能抑制腥味物質(zhì)的釋放。3，5，5-三甲基-3-環(huán)己烯-1-酮是另一種含量較高的酮類揮發(fā)性腥味物質(zhì)，相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道該物質(zhì)是引起魚腥味的重要物質(zhì)[20]，經(jīng)茉莉花茶處理后的藻液中該物質(zhì)的含量降低了42.9%，可見茉莉花茶能減弱杜氏鹽藻的魚腥味。以上結(jié)果表明茉莉花茶可去除杜氏鹽藻中的樟腦味、土腥味和魚腥味，是一種較好的脫腥劑。這一結(jié)果與感官評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

經(jīng)茉莉花茶處理后的杜氏鹽藻藻粉，出現(xiàn)了一些新的揮發(fā)性化合物（見表1），如植醇，6-甲基-6-（5-甲基呋喃-2-基）庚-2-酮、水楊酸甲酯等。植醇和6-甲基-6-（5-甲基呋喃-2-基）庚-2-酮均具有芳香氣味，水楊酸甲酯是茉莉花茶的揮發(fā)性香氣成分[21]。這些香味化合物的產(chǎn)生，在一定程度上遮蔽了杜氏鹽藻粉的腥臭味，這或許是茉莉花茶去除腥味的另一原因。

2.5 脫腥過程中β-胡蘿卜素含量的變化

β-胡蘿卜素是杜氏鹽藻的標(biāo)志性化合物，也是衡量藻粉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。杜氏鹽藻粉脫腥的過程中，可能會(huì)降低其品質(zhì)。為此，我們用HPLC檢測了脫腥前后β-胡蘿卜素含量的變化，結(jié)果見圖5。

圖5 茉莉花茶脫腥對(duì)杜氏鹽藻粉β-胡蘿卜素含量的影響Fig.5 The effect of jasmine tea deodorization on β-carotene content in Dunaliella salina

結(jié)果表明，用茉莉花茶處理后，杜氏鹽藻粉中的β-胡蘿卜素含量降低了19.57%，而在同樣條件下未經(jīng)茉莉花茶處理的杜氏鹽藻β-胡蘿卜素含量降低了31.49%，說明茉莉花茶有抑制β-胡蘿卜素分解的功能。β-胡蘿卜素是一個(gè)含有多個(gè)雙鍵的萜類化合物，極易被光、氧氣、熱氧化[22]。茉莉花茶含有多種酚類物質(zhì)，具有很強(qiáng)的抗氧化功能。由此推測茉莉花茶中的酚類物質(zhì)保護(hù)了藻粉中的β-胡蘿卜素。

3 結(jié)論與討論

本文研究茉莉花茶對(duì)杜氏鹽藻腥味的脫除效果，得到茉莉花茶的最佳脫腥條件：茉莉花茶/杜氏鹽藻粉=50∶1（mg/g），40℃水浴中攪拌 30 min。采用頂空固相微萃取與氣質(zhì)聯(lián)用的方法檢測到杜氏鹽藻的主要呈腥物質(zhì)為：2-茨醇、異佛爾酮、3，5，5-三甲基-3-環(huán)己烯-1-酮、4，4-二甲基-環(huán)己-2-烯-1-醇、2，6-二甲基-5-庚烯醛、2，4，4-三甲基-2-環(huán)己烯-1-醇。它們占總腥味物質(zhì)的91.6%。茉莉花茶處理后，上述腥味物質(zhì)含量均下降，其中2-茨醇、4，4-二甲基-環(huán)己-2-烯-1-醇和2，6-二甲基-5-庚烯醛未檢測到，表明茉莉花茶脫除腥味的主要機(jī)理是抑制腥味物質(zhì)的揮發(fā)或產(chǎn)生。經(jīng)過茉莉花茶處理后產(chǎn)生了一些香味物質(zhì)如水楊酸甲酯、芐醇等，這些香味物質(zhì)的產(chǎn)生，也會(huì)遮蔽杜氏鹽藻的腥味。由此可得出茉莉花茶通過化學(xué)途徑和物理途徑兩種方式來消除杜氏鹽藻的腥味。2-茨醇、異佛爾酮、3，5，5-三甲基-3-環(huán)己烯-1-酮是杜氏鹽藻含量最高的3種腥味物質(zhì)，具有樟腦味、土腥味和魚腥味，茉莉花茶使其含量降低了65.3%，表明茉莉花茶主要去除了上述3種腥味。β-胡蘿卜素是杜氏鹽藻的重要功能性物質(zhì)，杜氏鹽藻粉經(jīng)茉莉花茶處理后，β-胡蘿卜素的損失量減少了。以上試驗(yàn)表明茉莉花茶不但能去除杜氏鹽藻的腥味，還有助于抑制β-胡蘿卜素的分解。本研究結(jié)果為深度開發(fā)利用杜氏鹽藻提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。