螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究

螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究 螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究 摘 要:以螺旋藻、全脂奶粉为主要原料，通过生物发酵技术生产一种天然保健乳饮料，并对加工过程中螺旋藻的破壁、脱腥工艺及稳定剂的选择进行研究，得到螺旋藻发酵乳饮料的最优配方为全脂奶粉添加量 65 %，糖的添加量7 %，乳酸菌添加量 0.1 %，螺旋藻液添加量 1.5 %，稳定剂 CMC 添加量 0.4 %，柠檬酸添加量 0.030 %。 关键词:螺旋藻;破壁;稳定性 Research on Deodorization Process and Fermented Milk Beverage of Spirulina Abstract:With the spirulina， full cream milk powder as the main raw material， a kind of compound beverage of spirulina and milk was produced through fermentation technology. The process ethnics such as broken walls， deodorization of spirulina and stabilizer were discussed， the optimizing product technical parameters were obtained， which are full cream milk powder 65 % ， sugar 7 % ， lactobacillus 0.1 % ， added 1.5 % spirulina solution， 0.4 % CMC and 0.030 % citric acid. Spirulina;deodorization;beverage;stability Key words: 螺旋藻是一种多细胞原核藻类，蛋白质含量高达 60 %,70 %，并具有合理的氨基酸组成(蛋氨酸 1(59 %、 亮氨酸 3(98 %、异亮氨酸 2(66 %、缬氨酸 2(87 %、赖氨 酸 2(42 %、苯丙氨酸 2(48 %)，同时几乎所有的维生素 都可以在螺旋藻中找到 [1-2] 。螺旋藻以其食用安全性和 丰富的营养成分，被联合国粮农组织誉为“21 世纪最 理想的食品” [3] 。大量临床实验证明，长期食用螺旋藻 不仅能强身健体提高免疫力，还可以治疗糖尿病、风 湿、高血压等多种慢性病 [4-5] 。目前螺旋藻主要是以保 健品的形式出现，价格较贵，或者在营养液、面条、方便 面、面包等加工中添加螺旋藻或其提取物，但由于这 些产品大多数都没有很好的解决螺旋藻腥味问题，限 制了螺旋藻市场进一步发展。 目前，乳酸菌发酵饮品大多是以鲜牛奶为主要 原料，利用乳酸菌发酵后调制得到的含活性乳酸菌 的饮料 [6-7] ，产品较单一。本研究以螺旋藻为主要原 料，研究了脱除藻腥味，与鲜牛奶复配，接入益生菌 发酵、调配等，开发了一种新型复合营养型乳酸菌 保健饮料。 1 材料与设备 1.1 试验材料 实验所用的原料:螺旋藻粉，云南程海湖天然螺 旋藻;全脂奶粉，由湖南亚华乳业提供;蔗糖，活性炭， 酒精，果胶，耐酸性羧甲基纤维素(CMC)，阿斯巴甜，安 赛蜜，柠檬酸，柠檬酸钠:均为食品级。选取的菌种:乳 酸菌:嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌:丹尼斯克公司。 1.2 主要仪器与设备 AVA-1000 型高压均质机:APV 公司;磁力加热搅 拌器:金坛市富华仪器有限公司;HJPS-250 型恒温培 养箱;超声波发生器:宁波新芝生物科技股份有限公 司;高速剪切乳化机:上海弗鲁克流体机械制造有限 公司;LG10-2.4A 型高速离心机:上海安亭科学仪器厂; 立式压力蒸汽灭菌器:上海博迅实业有限公司医疗设 食品研发 -?+型 Brookfield 黏度计:美国 Brookfield 公 45备厂;DV 司;PHs-25 型 pH 计:上海禾工科学仪器有限公司; SHB-?A 型 循环水式多用真空泵:郑州长城科工贸有 限公司。 2 试验 2.1 工艺流程 螺旋藻粉?5 %螺旋藻水溶液?超声波破壁?活性炭脱腥 螺旋藻提取液?抽滤?离心机离心 全脂奶粉和白砂糖干混后溶解?加稳定剂?调配?均质?杀 菌?冷却?接种?控温发酵?后熟?螺旋藻酸奶基料?混合调 配?预热?均质?冷却?分装?成品 ? 糖溶液，柠檬酸，柠檬酸钠，稳定剂 ，水 2.2 螺旋藻提取液的制备 将螺旋藻干粉溶于去离子水中，配成 0.05 g/mL 的螺旋藻溶液。采用超声波进行破壁处理在超声波 功率 180 W 下对螺旋藻破壁 30 min 冷却后，按质量比 为 1 ? 1 加入活性炭粉末，静置 30 min 进行螺旋藻脱 腥。然后，将脱腥后的螺旋藻进行 2 000 r/min 离心 15 min，取上清夜即为螺旋藻提取液。 2.3 螺旋藻发酵乳饮料制备 将调配好的复原乳与螺旋藻提取液混合，在温度 65 ?条件下，进行 20 MPa 和 130 MPa 二级均质 10 min， 然后采用 90 ?~95 ?加热 5 min 进行杀菌，杀菌后的 原液迅速冷却到 40 ?~45 ?，以便接种发酵剂。在无 菌条件下，将 3 %的发酵剂接种于混合基液中，在恒温 培养箱中 43 ?培养 4.5 h。将发酵后的酸奶基料转入 4 ?冰箱中冷藏 12 h，进行冷却后熟。将备用的螺旋 藻提取液和发酵乳按一定比例混合后，加入经过过滤 的糖溶液、稳定剂、水，用柠檬酸调酸至 pH 为 4.0~4.3; 55 ?，由均质机均质，均质压力为 20 先预热到 MPa~25 MPa。均质结束后，在 90 ?杀菌 10 min，冷却 到 15 ?灌装。 2.4 检测方法 酸度测定按 GB 5413.34-2010《乳及乳制品酸度 的测定》;蛋白质测定按 GB 5009.5-2010《蛋白质的测 定》;脂肪测定按 GB 5413.3-2010《脂肪的测定》;微生 物指标的测定分别按照 GB 4789.2-2010《食品微生物 学检验 菌落总数测定》，GB 4789.3-2010《食品微生物 学检验 大肠菌群计数》进行测定。黏度采用 Brookfield 黏度计测定。螺旋藻发酵乳饮料的感官测 定，采用 10 分制评分法，综合评分如表 1 所示，取平均 值作为最终感官评分。 3 结果与分析 3.1 螺旋藻液添加量对产品质量的影响 在奶粉添加量为 65 %，加糖量 7 %，乳酸菌 0.1 %， 稳定剂 CMC 0.5 %，柠檬酸 0.045 %的条件下，考察螺 旋藻液分别添加 1.5 %、2.0 %、2.5 %，对螺旋藻发酵乳 饮料品质的影响。当螺旋藻液的添加量为 2.0 %时， 发酵基料有螺旋藻特有的藻香味，凝乳比较均匀，无 乳清析出，螺旋藻乳饮料细腻滑润，组织均匀无分层; 螺旋藻液添加量为 2.5 %以上时，发酵乳饮料凝固时 藻味越来越浓，乳清析出增多，螺旋藻发酵乳饮料组 织不均匀，甚至难以接受。 3.2 螺旋藻发酵乳饮料的稳定性 在感官评定良好的条件下，为了进一步优化工艺 参数，选取影响螺旋藻发酵乳饮料稳定性因素:螺旋 藻、稳定剂、柠檬酸添加量 3 因素，采用 L 9 (3 3 )正交试 验，试验水平如表 2 所示。以螺旋藻发酵乳饮料 的粘度和 pH 为考察指标，进行试验结果如表 3 所示。 根据正交试验表，制作一批成品，以黏度和 pH 作 为考察的指标，结果如下: 由表 3 可以看出，当以黏度作为考察指标时，3 个 因素的最优组合为 A 2 B 2 C 1 ，对黏度的影响程度为 C,A, pH 作为产品的考察指标时，最优组合为 B ;当以 A 1 B 1 C 1 或者 A 1 B 1 C 2 ，对 pH 的影响程度 A,B,C。 表 1 螺旋藻发酵乳饮料感官评分标准 Table 1 Composition of sensory evaluation score of final beverage product 指标 标准 分数 色泽 (3 分) 微绿色 2.5~3.0 淡绿色 2.0~2.4 色泽较重 ，1.9 滋味和气 味(4 分) 有牛乳特有的滋气味、兼有螺旋藻特有的清香， 无或稍带螺旋藻腥味，但能被接受，风味协调 3.5~4.0 风味较淡，较适口，螺旋藻腥味明显，勉强接受 2.0~3.4 风味较淡，较适口，螺旋藻腥味明显，勉强接受 ，1.9 组织状态 (3 分) 较均匀、瓶底有少量沉淀物 2.5~3.0 均匀、无杂质，瓶底无沉淀物 2.0 ~2.4 不均匀、瓶底沉淀物较多 ，1.9 表 2 L 9 (3 3 )因素水平 Table 2 The factors and levels of L 9 (3 3 )orthogonal test 水平 因素 A 螺旋藻液 添加量/% B 稳定剂(CMC) 添加量/% C 柠檬酸 添加量/% 1 1.5 0.4 0.015 2 2.0 0.5 0.030 3 2.5 0.6 0.045 刘莎莎，等:螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究食品研发 46表 3 螺旋藻发酵乳饮料 L 9 (3 3 )正交试验结果 Table 3 Spirulina fermented beverage sensory evaluation L 9 (3 3 ) orthogonal test results 按照组合 A 2 B 2 C 1 ，组合 A 1 B 1 C 1 和组合 A 1 B 1 C 2 分别 制作 3 组产品，根据螺旋藻发酵乳饮料感官评分标准 A 表 1 进行评分，结果显示，组合 2 B 2 C 1 得分为 7.8 分， 组合 A 1 B 1 C 1 为 7.6 分，组合 A 1 B 1 C 2 为 8.4 分，可见组合 A 1 B 1 C 2 感官更好，确定螺旋藻发酵乳饮料的优化配方 为螺旋藻液添加量 1.5 %，稳定剂 CMC 添加量 0.4 %， 柠檬酸添加量 0.030 %。 按照最佳配方制备出的螺旋藻发酵乳饮料，蛋白 质含量?1.0 g/100 mL;总砷(以 As 计)?0.2 g/L;铅(以 Pb 计)?0.05 mg/L;铜 P(以 Cu 计)?5.0 mg/L;符合 GB 11673-2003《含乳饮料卫生标准》。菌落总数? 1 000 个/g;大肠菌群?40 个/g，没有检出致病菌。感官 指标呈浅色的螺旋藻色泽，均匀一致;具有螺旋藻特 有的清香和奶香味，口感柔和，组织细腻，质地均匀，黏 度适中，清爽润喉。 4 结论 发酵乳饮料具有降低胆固醇、改善胃肠微生态平 衡、防治肝脏疾病、防癌抗癌、提高免疫功能、抗衰老等 作用。在发酵乳饮料中添加螺旋藻，不仅可提高乳饮 料的蛋白质含量，同时由于增添了以螺旋藻多糖为主 的功能性因子，进而可增强发酵乳饮料的保健功能。 本研究将螺旋藻配成 0.05 g/mL 溶液，用超声波 180 W 功率下对螺旋藻破壁 30 min。加入与 发生器在 质量比为 1 ? 1 的活性炭粉处理后，在 2 000 r/min 条件 下，离心 15 min，并通过抽滤可制得无藻腥味螺旋藻 液，解决了螺旋藻的脱腥问题，为在食品中的应用提 供参考。 实验得到螺旋藻发酵乳饮料最佳配方为:全脂奶 粉 65 %，糖 7 %，乳酸菌 0.1 %，螺旋藻液 1.5 %，稳定 剂 CMC 0.4 %，柠檬酸 0.030 %。在 65 ?条件下，采用 20 MPa 和 140 MPa 两级均质 10 min，可获得微绿色， 有牛乳滋味和螺旋藻特有的清香的螺旋藻发酵乳饮 料，具有潜在的市场前景。 参考文献: [1] 张菊华,单杨,李高阳.乳酸菌发酵蔬菜汁的研究进展[J].饮料工 业,2003(6):27-31 J G.Selection and characterization of mixed starter cultures [2] NANCY for lactic acid fermentation of carrot,cabbage,beet and onion veg , etable mixtures[J]. 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Nu, tritional immunol, 1995,13(4):35-45 收稿日期:2012-11-29 试验号 因素 指标 A B C 黏度(/Pa?s) pH 1 1 1 1 13.6 4.17 2 1 2 2 31.8 4.18 3 1 3 3 30.2 4.14 4 2 1 3 53.2 4.20 5 2 2 1 70.4 4.17 6 2 3 2 19.2 4.26 7 3 1 2 14.6 4.15 8 3 2 3 37.4 4.30 9 3 3 1 57.0 4.27 黏度 K 1 25.2 27.1 47 K 2 47.6 46.5 21.9 K 3 36.3 35.5 40.3 R 1 7.5 6.5 8.4 较优水平 A 2 B 2 C 1 主次因素 C,A,B pH K 1 4.16 4.17 4.20 K 2 4.21 4.22 4.20 K 3 4.24 4.22 4.21 R 2 0.08 0.05 0.01 较优水平 A 1 B 1 C 1 主次因素 A,B,C 食品研发刘莎莎，等:螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究 47