螺旋藻脫腥工藝的研究

何 融，吳 慧

（廣州工商學(xué)院，廣東 廣州 510850）

螺旋藻富含高質(zhì)量的蛋白質(zhì)、γ -亞麻酸的脂肪酸、類胡蘿卜素、維生素，以及多種微量元素（如鐵、碘、硒、鋅等）。同時(shí)，螺旋藻具有較高的藥理作用，如降血脂、抗氧化、抗感染、抗癌變、抗輻射、抗衰老、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等，但是其藻腥味使得產(chǎn)品的開發(fā)受到極大的制約，因此脫腥成為螺旋藻深加工產(chǎn)品開發(fā)首要解決的問題。螺旋藻中風(fēng)味物質(zhì)成分主要有六氫吡啶衍生物、吡啶衍生物、胺類物質(zhì)、萜類物質(zhì)、甲基吡咯、溴代戊烷、間甲基異丙基苯、鄰甲基乙基苯、5,6 -二甲基己內(nèi)酯和苯乙醛等成分。其中，形成藻腥味的主要成分是萜類物質(zhì)、胺類物質(zhì)和吡啶類物質(zhì)[1-2]。

目前，螺旋藻脫腥工藝研究方法主要有加熱法、真空法、掩蔽法、發(fā)酵法、吸附法、萃取法、酶解法等，單一方法的使用會存在一定的局限性[3-5]。復(fù)合脫腥法具有脫腥效率高、材料成本較低及無需過于先進(jìn)復(fù)雜的儀器等優(yōu)點(diǎn)，因此采用復(fù)合脫腥法可降低螺旋藻制品生產(chǎn)成本，比單一使用的脫腥技術(shù)有更好的脫腥效果，提高人們對螺旋藻制品的接受度。因此，研究采用超聲破壁、萃取及掩蔽法復(fù)合對螺旋藻粉進(jìn)行脫腥，這是一種簡便有效的螺旋藻脫腥方法。復(fù)合脫腥法使用的脫腥劑的材料價(jià)格低廉且操作簡便，不僅能避免單一脫腥方法的缺點(diǎn)，不會對產(chǎn)品的營養(yǎng)成分和感官品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，還能改良脫腥后的螺旋藻產(chǎn)品品質(zhì)，提高螺旋藻深加工產(chǎn)品的品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)原料

螺旋藻粉，云南德科特生物工程有限公司提供；無水乙醇，國藥集團(tuán)化學(xué)公司提供；檸檬酸、L-蘋果酸，河南萬邦化工科技有限公司提供。

1.1.2 儀器設(shè)備

KS-600D 型超聲波洗滌儀，寧波海曙科生超聲設(shè)備有限公司產(chǎn)品；DHG-9053A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 單因素試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱取5 份1.0g 的螺旋藻粉于各離心管中，按照檸檬酸∶蘋果酸質(zhì)量比為1∶1 的配比，制成脫腥劑，脫腥劑用量為1 g，分別加入7 mL 體積分?jǐn)?shù)95%的乙醇溶液，充分混勻后在功率100 W 下超聲20 min；將螺旋藻混合液中的乙醇揮干；烘干殘余水分，分別重新研磨成粉，以感官評定為評價(jià)指標(biāo)，分別探究脫腥劑用量為0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g；檸檬酸∶蘋果酸（m∶m）為3∶7，2∶3，1∶1，3∶2，7∶3；乙醇溶液用量為5.0，5.5，6.0，6.5，7.0 mL；超聲時(shí)間10，20，30，40，50 min 對樣品進(jìn)行腥味評定。

1.2.3 正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，為了尋求更好的脫腥方法，根據(jù)正交表L9（34）試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳脫腥條件。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

1.2.4 驗(yàn)證試驗(yàn)

1.2.5 感官評定

感官質(zhì)量評定對螺旋藻粉脫腥處理前后的氣味和色澤進(jìn)行考查，以15 人感官評定結(jié)果的平均值表示脫腥效果，并將腥味程度劃分為5 個(gè)等級[2]。

螺旋藻腥味評價(jià)見表2。

表2 螺旋藻腥味評價(jià)

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 脫腥劑用量的確定

研究中使用的脫腥劑由檸檬酸和蘋果酸組成，因?yàn)槁菪逍任兜闹饕獊碓词禽祁愇镔|(zhì)、胺類物質(zhì)和吡啶類物質(zhì)，而檸檬酸、蘋果酸這類酸性物質(zhì)能中和呈弱堿性的胺類物質(zhì)，發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，將胺類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為銨鹽，而銨鹽不具有味道，從而達(dá)到脫除腥味的目的。

脫腥劑用量影響評價(jià)見表3。

表3 脫腥劑用量影響評價(jià)

由表3 可知，相同配比的脫腥劑用量不同，對螺旋藻粉脫腥效果影響差異較大。當(dāng)脫腥劑用量為1 g 時(shí)，脫腥效果最佳，此時(shí)所得產(chǎn)品感官評價(jià)為無腥味、有些許酸味；當(dāng)脫腥劑用量高于1 g 時(shí)，脫腥效果降低，且酸味加重，分析原因可能是脫腥劑添加過度，導(dǎo)致螺旋藻脫腥溶液的濃度過大，不利于脫腥劑與腥味成分的充分反應(yīng)，同時(shí)脫腥劑的酸味殘留較多；當(dāng)脫腥劑用量低于1 g 時(shí)，脫腥效果也降低，原因可能是脫腥劑用量較低，不足以將螺旋藻中的腥味成分反應(yīng)完全，導(dǎo)致還有殘留的部分腥味物質(zhì)。因此，最佳脫腥劑用量為1 g。

2.1.2 脫腥劑配比的確定

研究中的脫腥劑由檸檬酸和蘋果酸按比例組成，由于蘋果酸的酸度較大，對腥味物質(zhì)的脫腥效果較好；檸檬酸的酸味柔和，可在一定程度上減緩蘋果酸所產(chǎn)生的刺激性酸味。

脫腥劑配比影響評價(jià)見表4。

表4 脫腥劑配比影響評價(jià)

由表4 可知，檸檬酸與蘋果酸不同配比對螺旋藻脫腥效果影響較大。當(dāng)檸檬酸與蘋果酸質(zhì)量比為3∶2 時(shí)脫腥效果最佳，此時(shí)所得產(chǎn)品感官評價(jià)為基本無腥味、酸味；當(dāng)檸檬酸與蘋果酸質(zhì)量比小于3∶2 時(shí)，會使脫腥后的螺旋藻粉帶有較嚴(yán)重的酸味，由于蘋果酸的酸感呈刺激性爽快酸味所致；當(dāng)檸檬酸與蘋果酸質(zhì)量比大于3∶2 時(shí)，脫腥劑對螺旋藻粉的脫腥效果會隨檸檬酸含量增加逐漸下降，分析原因可能是螺旋藻中的腥味成分較為復(fù)雜，需要二者適當(dāng)?shù)谋壤拍苓_(dá)到最佳脫腥效果，一旦其中一種比例較高，可能會導(dǎo)致某些腥味物質(zhì)無法被掩蔽。因此，檸檬酸和蘋果酸的質(zhì)量比為3∶2。

2.1.3 95%乙醇用量的確定

研究采用95%乙醇溶液作為腥味萃取劑，利用乙醇易揮發(fā)的特點(diǎn)，可溶于乙醇的腥味成分可伴隨著乙醇的揮發(fā)而脫離原有體系，從而達(dá)到脫腥的目的。

95% 乙醇用量影響評價(jià)見表5。

表5 95% 乙醇用量影響評價(jià)

由表5 可知，當(dāng)95%乙醇用量為6 mL 時(shí)，脫腥效果顯著，幾乎達(dá)到無任何腥味、酸味、異味的標(biāo)準(zhǔn)；在此基礎(chǔ)上減少95%乙醇溶液用量，脫腥效果明顯降低，分析原因可能是乙醇溶液用量過低，腥味物質(zhì)萃取不充分，導(dǎo)致腥味及酸味殘余較多；當(dāng)在此基礎(chǔ)上增加95%乙醇溶液用量，脫腥效果降低，原因則可能是螺旋藻脫腥溶液濃度過低，導(dǎo)致脫腥劑與螺旋藻腥味成分反應(yīng)不完全。同時(shí)，在這一變量中最終所得樣品的酸味均隨95%乙醇溶液用量增加而降低，乙醇在脫腥過程中應(yīng)當(dāng)還具有一定的除酸效果。因此，95%乙醇用量為6 mL。

2.1.4 超聲時(shí)間的確定

超聲處理的加入對于絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)來說，都有使反應(yīng)物充分接觸、提高反應(yīng)速率的作用。對比加入相同的脫腥劑用量、配比及95%乙醇用量的情況下，進(jìn)行不同超聲時(shí)間對螺旋藻粉脫腥效果的影響。

超聲時(shí)間影響評價(jià)見表6。

表6 超聲時(shí)間影響評價(jià)

由表6 可知，超聲時(shí)間為20 min 的情況下，對螺旋藻粉的脫腥效果最佳。分析原因可能是超聲波的破壁作用使螺旋藻細(xì)胞破裂內(nèi)容物釋放出來，增加脫腥劑和乙醇溶液與螺旋藻中腥味物質(zhì)的接觸面積[6]；隨著超聲時(shí)間的增加，破壁率提高，混合液中腥味物質(zhì)濃度增加，脫腥劑添加量相對不足所致脫腥效果不顯著。因此，超聲時(shí)間為20 min 時(shí)脫腥效果最佳。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表進(jìn)行試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果表明，RB＞RC＞RD＞RA，即試驗(yàn)因素對螺旋藻脫腥效果影響程度從大到小依次為脫腥劑配比、95%乙醇用量、超聲時(shí)間、脫腥劑用量。通過平均值分析可得出理論最佳組合為A3B3C1D2，即脫腥劑用量1.5 g，脫腥劑配比3∶2，95%乙醇用量5.5 mL，超聲時(shí)間20 min。由于正交試驗(yàn)中沒有該組合，因此需進(jìn)一步展開驗(yàn)證試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)結(jié)果分析見表7。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.3 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果分析

驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)見表8。

表8 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果評價(jià)

由表8 可知，正交分析中所得最佳水平為第6 組，將此試驗(yàn)組平行試驗(yàn)3 次后，感官評分均值4.63 分，脫腥效果綜合評價(jià)為有少許腥味及酸味；將通過平均值分析所得的理論最佳組合水平平行試驗(yàn)3 次后，感官評分均值4.98 分，脫腥效果綜合評價(jià)為無腥味及酸味。通過驗(yàn)證試驗(yàn)，A3B3C1D2組合的感官評分是所有組合中的最高分。因此，可得出螺旋藻脫腥的最佳工藝為脫腥劑用量1.5 g，脫腥劑配比3 ∶2，95%乙醇用量5.5 mL，超聲時(shí)間20 min。

3 結(jié)論

采用正交試驗(yàn)優(yōu)選得到螺旋藻粉復(fù)合脫腥工藝影響因素大小順序?yàn)槊撔葎┡浔龋?5%乙醇用量＞超聲時(shí)間＞脫腥劑用量。優(yōu)選出的螺旋藻粉脫腥工藝為選用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液5.5 mL，脫腥劑配比（檸檬酸∶蘋果酸）3∶2，脫腥劑用量1.5 g，超聲時(shí)間20 min。在此最佳脫腥工藝條件下，螺旋藻粉脫腥效果最佳，重新干燥后得到的螺旋藻粉色澤呈墨綠色，基本無腥味、酸味，說明該脫腥工藝穩(wěn)定、可行。

螺旋藻粉作為營養(yǎng)價(jià)值極高的食品，所得螺旋藻脫腥工藝脫腥效果好，生產(chǎn)成本低，易于量產(chǎn)。在工業(yè)化生產(chǎn)中，可以通過添加食用乙醇作為脫腥溶劑，最后通過酒精揮發(fā)再干燥制成脫腥螺旋藻粉末。作為半成品，脫腥螺旋藻粉末可進(jìn)行再加工生產(chǎn)成為螺旋藻膠囊、螺旋藻飲品及螺旋藻片劑等保健品，為保健食品領(lǐng)域中的螺旋藻制品開拓新的脫腥生產(chǎn)工藝思路。