一種天然“藻茶”的研制

林海生，宋文東，郭健

（1.廣東海洋大學食品科技學院，廣東 湛江 524088；2.廣東海洋大學理學院，廣東 湛江 524088；3.廣東醫學院，廣東 湛江 524023）

螺旋藻(Spirulina)，又名藍藻，屬藍藻門，是一種多細胞、微型、不分枝、無異形細胞的螺旋狀體，靠分裂生殖，光合自養，生長于熱帶的高溫堿性湖水中，在地球上已有35億年的歷史，是現存最古老的生命之一，具有悠久的人類使用歷史，螺旋藻是目前所知營養成分最全面、最均衡的食品之一，它含有大量的蛋白質、維生素、β-胡蘿卜素、不飽和脂肪酸以及鉀、鎂、碘、磷、硒等礦物質，蛋白質的氨基酸組成與理想蛋白質十分接近，極易被人體吸收利用，現代營養學家稱之為“人類營養的微型寶庫”，聯合國糧食與農業組織（FAO）譽之為“二十一世紀最理想和最完美的食品”[1]。

螺旋藻直接食用口感差，且具有獨特的藻腥味。目前螺旋藻應用，主要由藻粉加工成的片劑(或膠囊)，或采用直接添加方式制備成飲料，或與中藥材復合制成飲料[2-3]。主要由于飲料生產中螺旋藻容易沉降且有藻腥味，影響飲料的外觀和口感。

本實驗嘗試采用超聲波破壁提取螺旋藻有益物質、活性酵母發酵除腥、風味改進等手段將其制成一種天然的“藻茶”，對實際生產有重要指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料

螺旋藻粉（Splatensis，食品級，北海生巴達生物科技有限公司）、明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯、蔗糖、乙基麥芽酚、β-環狀糊精（以上均為食品級）。活性炭、中性蛋白酶（廣西龐博生物科技有限公司），其他試劑均為分析純。

1.2 主要實驗設備

電熱恒溫水浴鍋HHS：上海博訊實業有限公司醫療設；數控超聲波清洗器KQ-300DE：昆山市超聲儀器有限公司；電子天平FA 1104：上海天平儀器廠；電光分析天平MP200A：上海第二天平儀器廠；日本島津紫外可見分光光度計UV-2550：北京亞平寧生物科技發展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藻茶的工藝流程

螺旋藻粉→加水→超聲波破壁→發酵除腥→滅酵母→離心→上清液→口感、穩定性調配→均質→滅菌→產品

1.3.2 螺旋藻細胞超聲波破壁工藝的研究[4]

取新鮮螺旋藻藻粉，按照一定的物料比加入一定量的蒸餾水，進行超聲波破壁，結束后，靜置冷卻，離心取上清液，稀釋后，在200 nm～600 nm的波長范圍內進行掃描，確定其最大吸收波長[5]。

在功率500 W超聲波作用下分別以提取時間、物料比和提取溫度進行單因素試驗，取上清液10 mL定容于100 mL容量瓶中，待測。取待測液在該波長下測定各因素下溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標，各因素為橫坐標作圖。

1.3.3 螺旋藻除腥工藝的研究[6]

1.3.3.1 螺旋藻除腥工藝

螺旋藻→超聲波破壁→冷卻→干酵母發酵→滅酵→脫腥效果評價

按照以上工藝，取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，分別以酵母用量、發酵時間、發酵溫度做單因素實驗。

1.3.3.2 脫腥效果評價標準

形成藻腥味的主要成分為萜類物質、胺類物質和吡啶類物質。因脫腥效果無法作定量測定，采用感官評價方法。以10人～12人綜合脫腥后樣品的顏色、腥味和發酵味進行打分。評價標準見表1。

表1 螺旋藻脫腥效果評價標準Table 1 Organoleptic investigation of spirulina fishy smell

1.3.3.3 對比其他脫腥方法

活性碳脫腥法：取一定量的質量分數1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的活性炭，充分攪拌30 min，抽濾，感官評價。

酶解脫腥法：取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的中性蛋白酶，在最適pH及溫度下作用一定時間，感官評價。

β-環狀糊精掩蓋法：取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的β-環狀糊精，充分攪拌30 min，感官評價。

1.3.4 穩定劑的選擇試驗

因螺旋藻的養分中，蛋白質占60%以上，且在常溫下，藻細胞水溶液經破壁處理后其蛋白含量可游離提取成水溶狀態。本實驗對比多種穩定劑和乳化劑，包括明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯等，研究其不同濃度對藻茶的穩定作用。

1.3.5 天然飲料配方及工藝研究

為了獲得外觀和口感良好，將發酵除腥得到的螺旋藻上清液稀釋至濃度0.1%，分別考察樣品的糖度，增香劑添加量，以得到營養和風味最佳的藻茶。

1.3.6 滅菌試驗

考慮到螺旋藻營養成分的耐熱性，試驗了低溫巴氏滅菌滅菌，對飲料的質量及保存期的影響。

1.3.7 產品特征

蛋白質按GB 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》檢驗；菌落總數、酵母數、致病菌按GB 4789.21-2003《食品衛生微生物學檢驗冷凍飲品、飲料檢驗》測定。

2 結果與討論

2.1 藻茶的特征吸收峰

超聲波破壁提取液在620 nm（峰2）和258 nm（峰6）處有吸收峰且較為穩定，為藻藍蛋白的特征吸收峰，見圖1。

圖1 螺旋藻提取液的紫外可見光譜圖Fig.1 Spectrogram of extract from Spirulina

本實驗以A620作為藻藍蛋白的特征峰進行定量，在該波長下測定各因素下溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標，各因素為橫坐標作圖。

2.2 各因素對超聲波破壁效果的影響

2.2.1 超聲波時間

溫度45℃，物料比1∶100條件下，超聲時間對破壁效果的影響如圖2。

圖2 時間對破壁的影響Fig.2 Effect of time on extraction

從提取效果和經濟成本考慮，選擇超聲波為20min。

2.2.2 物料比

溫度45℃，超聲時間20 min條件下，物料比對破壁效果的影響如圖3。

圖3 物料比對破壁的影響Fig.3 Effect of different liquid to solid on extraction

物料比和藻藍蛋白提取率基本呈線性關系，該因素對破壁效果影響不大。

2.2.3 溫度

物料比1∶100，超聲時間20 min條件下，溫度對破壁效果的影響如圖4。

圖4 溫度對破壁的影響Fig.4 Effect of temperature on extraction

隨著溫度升高，破壁效果明顯增強，但溫度超過45℃，吸光度趨于平緩，說明溫度影響藻藍蛋白的穩定性。因而選擇溫度為45℃較為合適。

綜上所述：超聲波對螺旋藻破壁的影響因素中，溫度控制較為重要，以溫度為45℃為宜，物料比為1 g/100 mL，超聲時間20 min，破壁效果較好。

2.3 脫腥工藝

2.3.1 活性酵母用量

發酵溫度為35℃，葡萄糖添加量為0.4%，發酵時間為60min，分別添加活性酵母0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%，通過感官腥味評價法，得分如圖5所示。

圖5 活性酵母用量對脫腥效果的影響Fig.5 Effect of activeferment addition on spirulina deodorization

酵母添加量為0.10%得分最高。

2.3.2 發酵溫度

活性酵母用量為0.10%，葡萄糖添加量為0.4%，在溫度為 25、30、35、40、45 ℃，發酵時間為 60 min，通過感官腥味評價法，得分如圖6所示。

圖6 發酵溫度對脫腥效果的影響Fig.6 Effect of fermenting temperature on spirulina deodorization

由圖6可知，發酵溫度為35℃時除腥效果最好，溫度再升高，對發酵不利，可能是溫度升高導致部分酵母死亡而影響發酵效果。

2.3.3 發酵時間

發酵溫度為35℃，葡萄糖添加量為0.4%，添加活性酵母 0.1%，發酵時間分別為 30、40、50、60、70、80min，通過感官腥味評價法，得分如圖7所示。

圖7 發酵時間對脫腥效果的影響Fig.7 Effect of fermenting time on spirulina deodorization

由圖7可知，當發酵時間60 min最為合適，發酵時間再延長，脫腥效果沒有明顯的改善。

綜合以上各因素的影響，選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發酵溫度為35℃，發酵時間60min的發酵工藝，該條件下發酵效果最好，達到產品要求目的。經擴大試驗，得到的發酵液無腥味，淡綠色，具有輕微酵香味和螺旋藻具有的藻香味，綜合評分為27.6。

2.4 其他除腥方法的效果對比

其他除腥方法的效果對比，見表2。

表2 其他除腥方法的效果對比Table 2 Comparison of the other spirulina deodorization methods

由表2可知，相比而言，酵母發酵法效果最佳，其最佳工藝條件為：選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發酵溫度為35℃，發酵時間60 min，在此條件下得到的發酵液感覺不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，顏色為螺旋藻所固有的顏色。

2.5 穩定劑及螺旋藻飲料風味的改進提高

配制上清液0.2%（相當于原粉量）的脫腥藻清液進行風味改良和穩定性試驗。該發酵除腥的螺旋藻具有淡淡的藻清香味道，在其風味改進上只考慮甜度和香味，經過多次試驗，最終確定加入蔗糖的濃度為5.0%～6.5%，乙基麥芽酚的用量為：0.08%～0.12%。

在對比明膠、阿拉伯膠、卡拉膠、羧甲基纖維素鈉、蔗糖酯對藻茶的穩定作用中，羧甲基纖維素鈉的穩定效果較好，其用量為0.2%即可達到良好的穩定效果。

結論為蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麥芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纖維素鈉：0.2%，該配方即可獲得具有良好藻香味的穩定的“藻茶”。

2.6 滅菌方法及其穩定性

螺旋藻飲料營養豐富，故必須殺菌徹底才能保證質量。由于考慮到高溫滅菌會使螺旋藻的活性物質變性，因而采用水浴低溫（70℃～80℃）長時間巴氏殺菌（60 min），滅菌效果良好，達到衛生標準，在4℃左右的低溫下冷藏才有3個月以上保存期。產品在620 nm（峰2）和258 nm（峰4）處有吸收峰且較為穩定，為藻藍蛋白的特征吸收峰。見圖8。

圖8 “藻茶”的紫外可見光譜圖Fig.8 Spectrogram of The Algae tea

3 產品特性

3.1 感官指標

色澤：淺綠色；性狀：半透明、均一液體；滋味：與香味具有螺旋藻清香味；味感：協調、柔和、無異味。無肉眼可見的外來雜質，振搖后無絮狀沉淀，不變味，無變黏稠的現象；久置允許有少量的蛋白沉淀物。

3.2 營養和微生物指標

總蛋白質含量：（3.03±0.15）mg/mL；菌落總數=83 個/mL；酵母數=9個/100 mL；致病菌未檢出。

4 結論與討論

1）螺旋藻提取液及產品“藻茶”在 620 nm和258 nm處有吸收峰且較為穩定，為藻藍蛋白的特征吸收峰，可以利用特征峰進行定量分析。利用該特征峰建立一套產品標準的檢測方法是下一步試驗的方向。

2）超聲波對螺旋藻破壁試驗中，以溫度為45℃為宜，物料比為1 g/100 mL，超聲時間20 min，破壁效果較好，該工藝操作簡單，條件易于控制，適用于工業化生產，優于其他破壁方法。

3）酵母發酵法除腥優于其他除腥方法，其最佳工藝條件為:選用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量為0.10%，發酵溫度為35℃，發酵時間60 min，在此條件下得到的發酵液感覺不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，顏色為螺旋藻所固有的顏色。該工藝操作簡單，效果良好，解決螺旋藻加工中一大難題。經發酵的藻液也可以直接加工成其他螺旋藻產品，例如螺旋藻乳液、螺旋藻藻醬等。

4）天然“藻茶”的調配工藝為：蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麥芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纖維素鈉：0.2%，該配方即可獲得具有良好藻香味的穩定的“藻茶”。也可以在天然“藻茶”的基礎上結合消費者的喜好，添加各種口味的添加劑而制成其他產品。

5）產品特點：天然藻香味，色澤和風味獨特，符合食品衛生質量標準的綠色產品。

[1]黃圣基,萬青.螺旋藻的營養成分[J].食品研究與開發,1995,16(4):43-46

[2]楊雪蓮,郭敬斌.螺旋藻的開發及應用前景[J].飲料工業,2004,7(2):6

[3]楊志雷,林奇,汪善榮.新型飲料——螺旋藻保健飲料的研制[J].云南農業大學學報,1998,13(2):183-187

[4]林海生,宋文東,陳金瑞,等.超聲波提取紅海欖果實總黃酮工藝研究[J].食品研究與開發,2009,30(9):4-7

[5]張少斌,梁玉金,郭俊美,等.螺旋藻藻藍蛋白在碳酸飲料中的穩定性研究[J].食品研究與開發,2010,31(2):4-6

[6]孫向軍,姚曉敏,陸衛鋒.螺旋藻飲料脫腥工藝的探討[J].食品研究與開發,2001,22(2):38-40