利用蛹蟲(chóng)草燕麥培養(yǎng)殘基制備功能性乳飲料的工藝研究

羅帷，韓美玲，張文琦

（武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院 食品生物與科技學(xué)院，武漢430205）

0 引 言

蛹蟲(chóng)草是我國(guó)一種重要的藥用真菌，具有免疫調(diào)節(jié)，抗腫瘤，抗氧化，降血糖，保肝等藥理作用[1-3]。蛹蟲(chóng)草由于可以人工培養(yǎng)，已作為冬蟲(chóng)夏草的替代品被廣泛用于保健食品和藥品的開(kāi)發(fā)[4-5]。人工栽培的蛹蟲(chóng)草在子實(shí)體采收后，固體培養(yǎng)基殘基一般都被丟棄，但其中仍然含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。目前已有利用蛹蟲(chóng)草培養(yǎng)殘基提取蟲(chóng)草素，釀造開(kāi)發(fā)功能性保健食品的報(bào)道[6]，因此從培養(yǎng)殘基中提取蛹蟲(chóng)草活性成分具有廣闊的市場(chǎng)前景[7-8]。

本試驗(yàn)以燕麥類(lèi)谷物作為培養(yǎng)基質(zhì)，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)，利用栽培剩下的培養(yǎng)基殘基制備功能性乳飲料，既豐富了保健品市場(chǎng)需求，又為蛹蟲(chóng)草固體培養(yǎng)殘基的充分利用提供理論參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料

蛹蟲(chóng)草燕麥培養(yǎng)殘基原料均由武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院食品與生物實(shí)驗(yàn)中心提供；奶粉、椰子粉、白砂糖均為市售；卡拉膠、β—環(huán)糊精、單甘油脂肪酸酯均由國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供；蟲(chóng)草素標(biāo)品由上海金穗生物科技有限公司提供；腺嘌呤核苷標(biāo)品由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；以上原材料和穩(wěn)定劑均為食品級(jí)。

主要儀器設(shè)備包括SD-1500 噴霧干燥器：上海沃迪科技有限公司；Agilent 1260 高效液相色譜儀：安捷倫儀器有限公司；JJ-CJ-2FD 超凈工作臺(tái)：蘇州凈化設(shè)備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

操作要點(diǎn)：

（1）將采摘完子實(shí)體后的蛹蟲(chóng)燕麥殘基進(jìn)行45 ℃（24 h）的恒溫干燥，再經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后過(guò)孔徑為50目的篩。

（2）牛奶沖調(diào)：以70～75 ℃溫水溶解適量奶粉，攪拌溶解均勻。

（3）添加穩(wěn)定劑、椰子粉、糖：保持牛奶溫度70～75 ℃的條件下，添加0.013%的卡拉膠，0.10%單甘油脂肪酸酯作為穩(wěn)定劑，同時(shí)加入適量椰子粉和白砂糖，攪拌溶解15～20 min。蛹蟲(chóng)草的菌香味較濃郁，增加椰子粉可以賦予產(chǎn)品椰奶香氣，使乳飲料氣味更協(xié)調(diào)。

（4）均質(zhì)過(guò)濾：將混合后的溶液在濾網(wǎng)中過(guò)濾，放于均質(zhì)機(jī)中均質(zhì)20 min。

（5）噴霧干燥[9]：在均質(zhì)后溶液中加入1.5%的β-環(huán)糊精作為助干劑后，進(jìn)行噴霧干燥。噴霧干燥工藝參數(shù)：蠕動(dòng)泵轉(zhuǎn)速5 100 mL，撞針間隔為10 s，撞針時(shí)間為1 s，進(jìn)風(fēng)壓力為2 000 kPa待出風(fēng)溫度達(dá)80 ℃時(shí)，啟動(dòng)蠕動(dòng)泵進(jìn)行噴霧干燥。

1.2.2 蟲(chóng)草素和腺苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定[10-12]

（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的制作。精確稱(chēng)取蟲(chóng)草素和腺苷標(biāo)準(zhǔn)品各4 mg（準(zhǔn)確到0.0001 g），分別用超純水溶解并分別稀釋成質(zhì)量濃度為5，10，20，40，80 μg/mL 的樣品標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用高效液相色譜法測(cè)定其中蟲(chóng)草素和腺苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。色譜柱采用Agilent ZORBAX SB-Ag C18（150mm×4.6mm，5 μm）；流動(dòng)相：超純水-甲醇（84：16）；流速1 mL/min;檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm；柱溫30 ℃；進(jìn)樣量20 μL；進(jìn)樣方式為手動(dòng)進(jìn)樣。根據(jù)標(biāo)樣濃度和峰面積制作標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

（2）樣品前處理方法。準(zhǔn)確取粉碎好的樣品0.5 g，加入適量的50%甲醇，超聲處理30 min，冷卻至室溫后，加50%甲醇稀釋定容至25 mL，搖勻過(guò)0.45 μm 的微孔濾膜，取濾液待用。

1.2.3 單因素和正交實(shí)驗(yàn)

（1）不同蟲(chóng)草素燕麥原粉添加量對(duì)功能乳飲料的影響。按不同蛹蟲(chóng)草燕麥原粉添加量0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，分別添加奶粉10%，白砂糖3%，椰子粉1%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），通過(guò)感官評(píng)定如表2所示，確定蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的最佳添加量。

（2）奶粉添加量對(duì)功能乳飲料的影響。按不同奶粉添加量5%，10%，15%，20%，25%，分別添加蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的最佳添加量、白砂糖3%、椰子粉1%，通過(guò)感官評(píng)定表，確定牛奶的最佳添加量。

（3）椰子粉添加量對(duì)功能乳飲料的影響。按不同椰子粉添加量0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，分別添加蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的最佳添加量、牛奶的最佳添加量、白砂糖3%，通過(guò)感官評(píng)定表2，確定椰子粉的最佳添加量。

（4）白砂糖添加量對(duì)功能乳飲料的影響。按不同白砂糖添加量1%，2%，3%，4%，5%，分別添加蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的最佳添加量、牛奶的最佳添加量、椰子粉的最佳添加量，通過(guò)感官評(píng)定表2，確定白砂糖的最佳添加量。

（5）正交實(shí)驗(yàn)。根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)L9(34)正交表進(jìn)行4 因素3 水平正交實(shí)驗(yàn)，因素水平如表1 所示，確定制作蛹蟲(chóng)草燕麥功能乳飲料的最佳工藝配方。

表1 因素水平編碼

1.2.4 出風(fēng)溫度對(duì)蛹蟲(chóng)草燕麥粉功能乳飲料速溶粉的影響

按照上述最佳配方配制乳飲料，分別選取出風(fēng)溫度為130，150，170，190，210 ℃進(jìn)行噴霧干燥，并與噴霧干燥之前的產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)感官評(píng)定表3 和蟲(chóng)草素、腺苷含量的測(cè)定，確定最佳出風(fēng)溫度。

1.2.5 感官評(píng)分指標(biāo)

蛹蟲(chóng)草燕麥粉功能乳飲料的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)如表2所示。

表2 蛹蟲(chóng)草燕麥粉功能乳飲料感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

噴霧干燥后蛹蟲(chóng)草燕麥粉功能乳飲料速溶粉的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)如表3所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分別通過(guò)在水中加入不同比例的蟲(chóng)草燕麥粉（0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%），及添加不同比例的奶粉(5%，10%，15%，20%，25%)和椰子粉（0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%）以及白砂糖（1%，2%，3%，4%，5%）制得的功能性乳飲料，并對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，所得結(jié)果圖1～圖4所示。

表3 蛹蟲(chóng)草燕麥粉功能乳飲料速溶粉的感官評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖1 不同蟲(chóng)草燕麥粉添加量的感觀評(píng)分

圖2 不同奶粉添加量的感觀評(píng)分

圖3 不同椰子粉添加量的感觀評(píng)分

圖4 不同白砂糖添加量的感觀評(píng)分

當(dāng)蟲(chóng)草燕麥粉加入量為0.5%時(shí)，功能性乳飲料口感太淡，不夠協(xié)調(diào)，色澤不夠明顯。當(dāng)蟲(chóng)草燕麥粉添加量為1%時(shí)，所制得的功能性乳飲料具有獨(dú)特的蟲(chóng)草與燕麥混合香氣，口感黏滑，有略深的色澤；當(dāng)蟲(chóng)草燕麥粉添加量超過(guò)1%時(shí)，制得的功能性乳飲料蟲(chóng)草燕麥香氣偏重，略帶苦澀味，色澤偏深，且易出現(xiàn)沉淀。這主要在于蟲(chóng)草素燕麥原粉含有濃郁蘑菇味對(duì)成品品質(zhì)有一定損害。因此選擇1%為蟲(chóng)草燕麥粉的最佳添加量。

當(dāng)奶粉添加量為5%時(shí)，制得的功能性乳飲料口感不夠協(xié)調(diào)，蟲(chóng)草與燕麥香氣太重，當(dāng)奶粉加入量為10%時(shí)，制得的功能性乳飲料口感柔和，色澤均勻自然；當(dāng)奶粉添加量為15%時(shí)，制得的功能性乳飲料奶味太大，黏滑感較弱，色澤不夠明顯，燕麥蟲(chóng)草香氣較弱。因此選擇10%為最佳奶粉添加量。

當(dāng)椰子粉添加量為0.5%，制得的功能性乳飲料燕麥與蟲(chóng)草過(guò)于濃郁；當(dāng)椰子粉的添加量為1.0%時(shí)，椰奶的香味與燕麥蟲(chóng)草的香味達(dá)到了平衡，口感滑爽，香氣獨(dú)特；當(dāng)椰子粉加入量為1.5%時(shí)，椰奶的香味掩蓋住了蟲(chóng)草燕麥的風(fēng)味，口感變膩。因此選擇1.0%為最佳椰子粉的添加量。

當(dāng)加糖量為2%時(shí)，制得的功能性乳飲料甜度增加；當(dāng)加糖量為3%時(shí)，制得的功能性乳飲料甜味適中，與奶味和燕麥風(fēng)味達(dá)成了均衡；當(dāng)加糖量為4%時(shí)，制得的功能性乳飲料過(guò)于甜膩，質(zhì)地不均勻。因此選擇3%為最佳加糖量。

由上述結(jié)果可以看出，當(dāng)蟲(chóng)草燕麥加入量為1.0%，奶粉為10%，椰子粉為1.0%，白砂糖為3.0%時(shí)所制得的功能性乳飲料感官評(píng)價(jià)最高，在此條件下制得的功能性乳飲料口感滑嫩，質(zhì)地均一，甜味適中，口感較好，感官評(píng)分最高。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照上述單因素試驗(yàn)的制作方法，經(jīng)過(guò)多次單因子對(duì)比試驗(yàn)，在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上選擇蛹蟲(chóng)草燕麥原粉添加量（A）、奶粉添加量（B）、椰子粉添加量（C）和白砂糖添加量（D）4 個(gè)因素，每個(gè)因素3 個(gè)水平，以制得的蛹蟲(chóng)草燕麥功能性飲料感官評(píng)價(jià)為考察指標(biāo)，使用L9(34)正交表安排試驗(yàn)，正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4 可以看出，極差越大表明該因素對(duì)產(chǎn)品感官的影響越大，各因素對(duì)功能乳飲料的影響大小依次為A＞B＞C＞D，即蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的添加量是主要因素，其次是奶粉添加量和椰子粉添加量，最后是白砂糖添加量，則最佳工藝配方為A2B3C1D1，其中蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的添加量為1%，奶粉添加量為15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量為2%；經(jīng)過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，其感官評(píng)分為93分，高于其他組合。

表4 蛹蟲(chóng)草燕麥原粉功能乳飲料的L9(34)的正交實(shí)驗(yàn)

因此，蛹蟲(chóng)草燕麥功能乳飲料的最佳配方為A2B3C1D1，即蛹蟲(chóng)草燕麥原粉的添加量為1%，奶粉添加量為15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量為2%。

2.3 噴霧干燥出風(fēng)溫度的確定

2.3.1 不同出風(fēng)溫度對(duì)乳飲料的影響

按照上述配方得出的產(chǎn)品選擇不同出風(fēng)溫度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，其感官評(píng)分如表5所示。

圖5 不同出風(fēng)溫度條件下噴霧干燥后的產(chǎn)品

由圖5 和表5 分析可知，當(dāng)出風(fēng)溫度為170 ℃時(shí)感官評(píng)分最高為93 分，出粉量也是最好的。從圖5 中得知在130 ℃時(shí)感官評(píng)分較低，色澤偏淡棕色，產(chǎn)品顆粒較大，出粉率也較低。主要原因是出風(fēng)溫度過(guò)低，造成所得顆粒水分含量較高，較黏稠，顆粒較粗。隨著進(jìn)風(fēng)溫度的上升，粉末沾壁量降低，顆粒變細(xì)微，在170 ℃時(shí)達(dá)到最佳，產(chǎn)品粉末均勻細(xì)致，沖調(diào)性好，色澤呈淺黃色，出粉率較高。但隨著溫度的繼續(xù)升高，如圖5 所示，在210 ℃時(shí)產(chǎn)品顆粒變硬有些焦糊，色澤呈現(xiàn)焦黃色，有結(jié)塊狀，質(zhì)感變差，感官評(píng)分最低。

表5 不同出風(fēng)溫度下的感官評(píng)分

2.3.2 蟲(chóng)草素和腺苷標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

根據(jù)蟲(chóng)草素、腺苷濃度和峰面積響應(yīng)值之間的關(guān)系，得到回歸方程分別為Y=33.159X+38.829，R2=0.999997；Y=41.497X-96.309，R2=0.99995。

2.3.3 乳飲料中蟲(chóng)草素和腺苷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分析

圖6 乳飲料中蟲(chóng)草素和腺苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由圖6 可以看出，隨著出風(fēng)溫度的升高，相對(duì)噴霧干燥前的樣品，乳飲料中的蟲(chóng)草素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和腺苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的減小的趨勢(shì)，主要是溫度升高后蟲(chóng)草素和腺苷不太穩(wěn)定，會(huì)有部分分解，在出風(fēng)溫度為170 ℃時(shí)，乳飲料中的蟲(chóng)草素和腺苷質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到了較大的保留。結(jié)合圖6 和表5 可知，當(dāng)出風(fēng)溫度為170 ℃時(shí)感官評(píng)分較高，且此溫度下蟲(chóng)草素和腺苷保留較好，為功能性乳飲料提供了更好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功效。

3 結(jié) 論

本研究是以采完子實(shí)體的蛹蟲(chóng)草燕麥殘基為原料，利用其中保留的蟲(chóng)草活性成分，以及燕麥的膳食纖維，研究開(kāi)發(fā)功能性乳飲料。蛹蟲(chóng)草燕麥功能性乳飲料的最優(yōu)的產(chǎn)品配方是：蛹蟲(chóng)草燕麥原粉添加量1%，奶粉添加量15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量2%，卡拉膠0.013%，單甘油脂肪酸酯0.10%（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。在此條件下感官評(píng)分最高，為93 分。在噴霧干燥出風(fēng)溫度為170 ℃時(shí)蟲(chóng)草素和腺苷保留度最佳，分別為1.1311 mg/g 和0.3541 mg/g（均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。此時(shí)的功能性乳飲料呈現(xiàn)淺黃色，沖調(diào)性好，顆粒細(xì)致均一，質(zhì)地柔軟，口感滑潤(rùn)，微甜里帶著蟲(chóng)草燕麥所獨(dú)特的菌香燕麥味。

現(xiàn)在市面上常見(jiàn)的主要是碳酸和果汁類(lèi)飲料，具有保健功能尤其以蛹蟲(chóng)草為原料的保健飲料并不多見(jiàn)，有報(bào)道的一般也都是以干燥粉碎后的蛹蟲(chóng)草子實(shí)體為原料。由于蛹蟲(chóng)草子實(shí)體本身價(jià)格不低，因此也在一定程度上限制了其用于保健飲料的開(kāi)發(fā)。蛹蟲(chóng)草被大量人工栽培后，隨著子實(shí)體的采收，培養(yǎng)殘基一般被丟棄，而其中仍然含有一定的保健成分。以蛹蟲(chóng)草殘基為原料開(kāi)發(fā)保健飲料，可以降低生產(chǎn)成本，具有較好的市場(chǎng)價(jià)值，為將來(lái)合理利用蛹蟲(chóng)草培養(yǎng)殘基開(kāi)發(fā)保健食品提供參考。