螺旋藻脱腥及其发酵乳饮料的实验研究

刘莎莎，李保国，郭雯莉

（上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093）

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备厂；DV-Ⅱ+型Brookfield 黏度计：美国Brookfield 公司；PHs-25 型pH 计：上海禾工科学仪器有限公司；SHB-ⅢA 型循环水式多用真空泵：郑州长城科工贸有限公司。

2 试验方法

2.1 工艺流程

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20MPa 和130MPa 二级均质10min，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；先预热到55 ℃，由均质机均质，均质压力为20 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标准。

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

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L9（33）正交试验，试验水平设计如表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。

表2 L9（33）因素水平Table 2 The factors and levels of L9（33）orthogonal test

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A2B2C1，对黏度的影响程度为C＞A＞B；当以pH 作为产品的考察指标时，最优组合为A1B1C1或者A1B1C2，对pH 的影响程度A＞B＞C。

表3 螺旋藻发酵乳饮料L（933）正交试验结果Table 3 Spirulina fermented beverage sensory evaluation L9（33）orthogonal test results

按照组合A2B2C1，组合A1B1C1和组合A1B1C2分别制作3 组产品，根据螺旋藻发酵乳饮料感官评分标准表1 进行评分，结果显示，组合A2B2C1得分为7.8 分，组合A1B1C1为7.6 分，组合A1B1C2为8.4 分，可见组合A1B1C2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，用超声波发生器在180 W 功率下对螺旋藻破壁30 min。加入与质量比为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。

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