利用蛹虫草燕麦培养残基制备功能性乳饮料的工艺研究

罗帷，韩美玲，张文琦

（武汉设计工程学院 食品生物与科技学院，武汉430205）

0 引 言

蛹虫草是我国一种重要的药用真菌，具有免疫调节，抗肿瘤，抗氧化，降血糖，保肝等药理作用[1-3]。蛹虫草由于可以人工培养，已作为冬虫夏草的替代品被广泛用于保健食品和药品的开发[4-5]。人工栽培的蛹虫草在子实体采收后，固体培养基残基一般都被丢弃，但其中仍然含有丰富的营养物质。目前已有利用蛹虫草培养残基提取虫草素，酿造开发功能性保健食品的报道[6]，因此从培养残基中提取蛹虫草活性成分具有广阔的市场前景[7-8]。

本试验以燕麦类谷物作为培养基质，通过单因素和正交试验，利用栽培剩下的培养基残基制备功能性乳饮料，既丰富了保健品市场需求，又为蛹虫草固体培养残基的充分利用提供理论参考。

1 实 验

1.1 材料

蛹虫草燕麦培养残基原料均由武汉设计工程学院食品与生物实验中心提供；奶粉、椰子粉、白砂糖均为市售；卡拉胶、β—环糊精、单甘油脂肪酸酯均由国药集团化学试剂有限公司提供；虫草素标品由上海金穗生物科技有限公司提供；腺嘌呤核苷标品由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供；以上原材料和稳定剂均为食品级。

主要仪器设备包括SD-1500 喷雾干燥器：上海沃迪科技有限公司；Agilent 1260 高效液相色谱仪：安捷伦仪器有限公司；JJ-CJ-2FD 超净工作台：苏州净化设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

操作要点：

（1）将采摘完子实体后的蛹虫燕麦残基进行45 ℃（24 h）的恒温干燥，再经粉碎机粉碎后过孔径为50目的筛。

（2）牛奶冲调：以70～75 ℃温水溶解适量奶粉，搅拌溶解均匀。

（3）添加稳定剂、椰子粉、糖：保持牛奶温度70～75 ℃的条件下，添加0.013%的卡拉胶，0.10%单甘油脂肪酸酯作为稳定剂，同时加入适量椰子粉和白砂糖，搅拌溶解15～20 min。蛹虫草的菌香味较浓郁，增加椰子粉可以赋予产品椰奶香气，使乳饮料气味更协调。

（4）均质过滤：将混合后的溶液在滤网中过滤，放于均质机中均质20 min。

（5）喷雾干燥[9]：在均质后溶液中加入1.5%的β-环糊精作为助干剂后，进行喷雾干燥。喷雾干燥工艺参数：蠕动泵转速5 100 mL，撞针间隔为10 s，撞针时间为1 s，进风压力为2 000 kPa待出风温度达80 ℃时，启动蠕动泵进行喷雾干燥。

1.2.2 虫草素和腺苷质量分数的测定[10-12]

（1）标准曲线的制作。精确称取虫草素和腺苷标准品各4 mg（准确到0.0001 g），分别用超纯水溶解并分别稀释成质量浓度为5，10，20，40，80 μg/mL 的样品标准溶液，采用高效液相色谱法测定其中虫草素和腺苷质量分数。色谱柱采用Agilent ZORBAX SB-Ag C18（150mm×4.6mm，5 μm）；流动相：超纯水-甲醇（84：16）；流速1 mL/min;检测波长254 nm；柱温30 ℃；进样量20 μL；进样方式为手动进样。根据标样浓度和峰面积制作标准曲线。

（2）样品前处理方法。准确取粉碎好的样品0.5 g，加入适量的50%甲醇，超声处理30 min，冷却至室温后，加50%甲醇稀释定容至25 mL，摇匀过0.45 μm 的微孔滤膜，取滤液待用。

1.2.3 单因素和正交实验

（1）不同虫草素燕麦原粉添加量对功能乳饮料的影响。按不同蛹虫草燕麦原粉添加量0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，分别添加奶粉10%，白砂糖3%，椰子粉1%（均为质量分数，下同），通过感官评定如表2所示，确定蛹虫草燕麦原粉的最佳添加量。

（2）奶粉添加量对功能乳饮料的影响。按不同奶粉添加量5%，10%，15%，20%，25%，分别添加蛹虫草燕麦原粉的最佳添加量、白砂糖3%、椰子粉1%，通过感官评定表，确定牛奶的最佳添加量。

（3）椰子粉添加量对功能乳饮料的影响。按不同椰子粉添加量0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，分别添加蛹虫草燕麦原粉的最佳添加量、牛奶的最佳添加量、白砂糖3%，通过感官评定表2，确定椰子粉的最佳添加量。

（4）白砂糖添加量对功能乳饮料的影响。按不同白砂糖添加量1%，2%，3%，4%，5%，分别添加蛹虫草燕麦原粉的最佳添加量、牛奶的最佳添加量、椰子粉的最佳添加量，通过感官评定表2，确定白砂糖的最佳添加量。

（5）正交实验。根据单因素实验结果，设计L9(34)正交表进行4 因素3 水平正交实验，因素水平如表1 所示，确定制作蛹虫草燕麦功能乳饮料的最佳工艺配方。

表1 因素水平编码

1.2.4 出风温度对蛹虫草燕麦粉功能乳饮料速溶粉的影响

按照上述最佳配方配制乳饮料，分别选取出风温度为130，150，170，190，210 ℃进行喷雾干燥，并与喷雾干燥之前的产品进行对比。通过感官评定表3 和虫草素、腺苷含量的测定，确定最佳出风温度。

1.2.5 感官评分指标

蛹虫草燕麦粉功能乳饮料的感官评价指标如表2所示。

表2 蛹虫草燕麦粉功能乳饮料感官评价指标

喷雾干燥后蛹虫草燕麦粉功能乳饮料速溶粉的感官评价指标如表3所示。

2 结果与分析

2.1 单因素实验结果

分别通过在水中加入不同比例的虫草燕麦粉（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%）制得的功能性乳饮料，并对产品进行感官评定，所得结果图1～图4所示。

表3 蛹虫草燕麦粉功能乳饮料速溶粉的感官评价指标

图1 不同虫草燕麦粉添加量的感观评分

图2 不同奶粉添加量的感观评分

图3 不同椰子粉添加量的感观评分

图4 不同白砂糖添加量的感观评分

当虫草燕麦粉加入量为0.5%时，功能性乳饮料口感太淡，不够协调，色泽不够明显。当虫草燕麦粉添加量为1%时，所制得的功能性乳饮料具有独特的虫草与燕麦混合香气，口感黏滑，有略深的色泽；当虫草燕麦粉添加量超过1%时，制得的功能性乳饮料虫草燕麦香气偏重，略带苦涩味，色泽偏深，且易出现沉淀。这主要在于虫草素燕麦原粉含有浓郁蘑菇味对成品品质有一定损害。因此选择1%为虫草燕麦粉的最佳添加量。

当奶粉添加量为5%时，制得的功能性乳饮料口感不够协调，虫草与燕麦香气太重，当奶粉加入量为10%时，制得的功能性乳饮料口感柔和，色泽均匀自然；当奶粉添加量为15%时，制得的功能性乳饮料奶味太大，黏滑感较弱，色泽不够明显，燕麦虫草香气较弱。因此选择10%为最佳奶粉添加量。

当椰子粉添加量为0.5%，制得的功能性乳饮料燕麦与虫草过于浓郁；当椰子粉的添加量为1.0%时，椰奶的香味与燕麦虫草的香味达到了平衡，口感滑爽，香气独特；当椰子粉加入量为1.5%时，椰奶的香味掩盖住了虫草燕麦的风味，口感变腻。因此选择1.0%为最佳椰子粉的添加量。

当加糖量为2%时，制得的功能性乳饮料甜度增加；当加糖量为3%时，制得的功能性乳饮料甜味适中，与奶味和燕麦风味达成了均衡；当加糖量为4%时，制得的功能性乳饮料过于甜腻，质地不均匀。因此选择3%为最佳加糖量。

由上述结果可以看出，当虫草燕麦加入量为1.0%，奶粉为10%，椰子粉为1.0%，白砂糖为3.0%时所制得的功能性乳饮料感官评价最高，在此条件下制得的功能性乳饮料口感滑嫩，质地均一，甜味适中，口感较好，感官评分最高。

2.2 正交实验结果

按照上述单因素试验的制作方法，经过多次单因子对比试验，在单因素试验结果基础上选择蛹虫草燕麦原粉添加量（A）、奶粉添加量（B）、椰子粉添加量（C）和白砂糖添加量（D）4 个因素，每个因素3 个水平，以制得的蛹虫草燕麦功能性饮料感官评价为考察指标，使用L9(34)正交表安排试验，正交实验结果如表4所示。

由表4 可以看出，极差越大表明该因素对产品感官的影响越大，各因素对功能乳饮料的影响大小依次为A＞B＞C＞D，即蛹虫草燕麦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，则最佳工艺配方为A2B3C1D1，其中蛹虫草燕麦原粉的添加量为1%，奶粉添加量为15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量为2%；经过验证实验，其感官评分为93分，高于其他组合。

表4 蛹虫草燕麦原粉功能乳饮料的L9(34)的正交实验

因此，蛹虫草燕麦功能乳饮料的最佳配方为A2B3C1D1，即蛹虫草燕麦原粉的添加量为1%，奶粉添加量为15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量为2%。

2.3 喷雾干燥出风温度的确定

2.3.1 不同出风温度对乳饮料的影响

按照上述配方得出的产品选择不同出风温度的实验结果如图5所示，其感官评分如表5所示。

图5 不同出风温度条件下喷雾干燥后的产品

由图5 和表5 分析可知，当出风温度为170 ℃时感官评分最高为93 分，出粉量也是最好的。从图5 中得知在130 ℃时感官评分较低，色泽偏淡棕色，产品颗粒较大，出粉率也较低。主要原因是出风温度过低，造成所得颗粒水分含量较高，较黏稠，颗粒较粗。随着进风温度的上升，粉末沾壁量降低，颗粒变细微，在170 ℃时达到最佳，产品粉末均匀细致，冲调性好，色泽呈浅黄色，出粉率较高。但随着温度的继续升高，如图5 所示，在210 ℃时产品颗粒变硬有些焦糊，色泽呈现焦黄色，有结块状，质感变差，感官评分最低。

表5 不同出风温度下的感官评分

2.3.2 虫草素和腺苷标准曲线

根据虫草素、腺苷浓度和峰面积响应值之间的关系，得到回归方程分别为Y=33.159X+38.829，R2=0.999997；Y=41.497X-96.309，R2=0.99995。

2.3.3 乳饮料中虫草素和腺苷的质量分数分析

图6 乳饮料中虫草素和腺苷质量分数

由图6 可以看出，随着出风温度的升高，相对喷雾干燥前的样品，乳饮料中的虫草素质量分数和腺苷质量分数均有不同程度的减小的趋势，主要是温度升高后虫草素和腺苷不太稳定，会有部分分解，在出风温度为170 ℃时，乳饮料中的虫草素和腺苷质量分数得到了较大的保留。结合图6 和表5 可知，当出风温度为170 ℃时感官评分较高，且此温度下虫草素和腺苷保留较好，为功能性乳饮料提供了更好的营养价值和保健功效。

3 结 论

本研究是以采完子实体的蛹虫草燕麦残基为原料，利用其中保留的虫草活性成分，以及燕麦的膳食纤维，研究开发功能性乳饮料。蛹虫草燕麦功能性乳饮料的最优的产品配方是：蛹虫草燕麦原粉添加量1%，奶粉添加量15%，椰子粉添加量0.5%，白砂糖添加量2%，卡拉胶0.013%，单甘油脂肪酸酯0.10%（均为质量分数）。在此条件下感官评分最高，为93 分。在喷雾干燥出风温度为170 ℃时虫草素和腺苷保留度最佳，分别为1.1311 mg/g 和0.3541 mg/g（均为质量分数）。此时的功能性乳饮料呈现浅黄色，冲调性好，颗粒细致均一，质地柔软，口感滑润，微甜里带着虫草燕麦所独特的菌香燕麦味。

现在市面上常见的主要是碳酸和果汁类饮料，具有保健功能尤其以蛹虫草为原料的保健饮料并不多见，有报道的一般也都是以干燥粉碎后的蛹虫草子实体为原料。由于蛹虫草子实体本身价格不低，因此也在一定程度上限制了其用于保健饮料的开发。蛹虫草被大量人工栽培后，随着子实体的采收，培养残基一般被丢弃，而其中仍然含有一定的保健成分。以蛹虫草残基为原料开发保健饮料，可以降低生产成本，具有较好的市场价值，为将来合理利用蛹虫草培养残基开发保健食品提供参考。