林海生，宋文东，郭健

（1.广东海洋大学食品科技学院，广东 湛江 524088；2.广东海洋大学理学院，广东 湛江 524088；3.广东医学院，广东 湛江 524023）

螺旋藻(Spirulina)，又名蓝藻，属蓝藻门，是一种多细胞、微型、不分枝、无异形细胞的螺旋状体，靠分裂生殖，光合自养，生长于热带的高温碱性湖水中，在地球上已有35亿年的历史，是现存最古老的生命之一，具有悠久的人类使用历史，螺旋藻是目前所知营养成分最全面、最均衡的食品之一，它含有大量的蛋白质、维生素、β-胡萝卜素、不饱和脂肪酸以及钾、镁、碘、磷、硒等矿物质，蛋白质的氨基酸组成与理想蛋白质十分接近，极易被人体吸收利用，现代营养学家称之为“人类营养的微型宝库”，联合国粮食与农业组织（FAO）誉之为“二十一世纪最理想和最完美的食品”[1]。

螺旋藻直接食用口感差，且具有独特的藻腥味。目前螺旋藻应用，主要由藻粉加工成的片剂(或胶囊)，或采用直接添加方式制备成饮料，或与中药材复合制成饮料[2-3]。主要由于饮料生产中螺旋藻容易沉降且有藻腥味，影响饮料的外观和口感。

本实验尝试采用超声波破壁提取螺旋藻有益物质、活性酵母发酵除腥、风味改进等手段将其制成一种天然的“藻茶”，对实际生产有重要指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料

螺旋藻粉（Splatensis，食品级，北海生巴达生物科技有限公司）、明胶、阿拉伯胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、蔗糖酯、蔗糖、乙基麦芽酚、β-环状糊精（以上均为食品级）。活性炭、中性蛋白酶（广西庞博生物科技有限公司），其他试剂均为分析纯。

1.2 主要实验设备

电热恒温水浴锅HHS：上海博讯实业有限公司医疗设；数控超声波清洗器KQ-300DE：昆山市超声仪器有限公司；电子天平FA 1104：上海天平仪器厂；电光分析天平MP200A：上海第二天平仪器厂；日本岛津紫外可见分光光度计UV-2550：北京亚平宁生物科技发展有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藻茶的工艺流程

螺旋藻粉→加水→超声波破壁→发酵除腥→灭酵母→离心→上清液→口感、稳定性调配→均质→灭菌→产品

1.3.2 螺旋藻细胞超声波破壁工艺的研究[4]

取新鲜螺旋藻藻粉，按照一定的物料比加入一定量的蒸馏水，进行超声波破壁，结束后，静置冷却，离心取上清液，稀释后，在200 nm～600 nm的波长范围内进行扫描，确定其最大吸收波长[5]。

在功率500 W超声波作用下分别以提取时间、物料比和提取温度进行单因素试验，取上清液10 mL定容于100 mL容量瓶中，待测。取待测液在该波长下测定各因素下溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，各因素为横坐标作图。

1.3.3 螺旋藻除腥工艺的研究[6]

1.3.3.1 螺旋藻除腥工艺

螺旋藻→超声波破壁→冷却→干酵母发酵→灭酵→脱腥效果评价

按照以上工艺，取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，分别以酵母用量、发酵时间、发酵温度做单因素实验。

1.3.3.2 脱腥效果评价标准

形成藻腥味的主要成分为萜类物质、胺类物质和吡啶类物质。因脱腥效果无法作定量测定，采用感官评价方法。以10人～12人综合脱腥后样品的颜色、腥味和发酵味进行打分。评价标准见表1。

表1 螺旋藻脱腥效果评价标准Table 1 Organoleptic investigation of spirulina fishy smell

1.3.3.3 对比其他脱腥方法

活性碳脱腥法：取一定量的质量分数1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的活性炭，充分搅拌30 min，抽滤，感官评价。

酶解脱腥法：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，在最适pH及温度下作用一定时间，感官评价。

β-环状糊精掩盖法：取一定量1.0%已破壁的螺旋藻溶液，加一定量的β-环状糊精，充分搅拌30 min，感官评价。

1.3.4 稳定剂的选择试验

因螺旋藻的养分中，蛋白质占60%以上，且在常温下，藻细胞水溶液经破壁处理后其蛋白含量可游离提取成水溶状态。本实验对比多种稳定剂和乳化剂，包括明胶、阿拉伯胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、蔗糖酯等，研究其不同浓度对藻茶的稳定作用。

1.3.5 天然饮料配方及工艺研究

为了获得外观和口感良好，将发酵除腥得到的螺旋藻上清液稀释至浓度0.1%，分别考察样品的糖度，增香剂添加量，以得到营养和风味最佳的藻茶。

1.3.6 灭菌试验

考虑到螺旋藻营养成分的耐热性，试验了低温巴氏灭菌灭菌，对饮料的质量及保存期的影响。

1.3.7 产品特征

蛋白质按GB 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》检验；菌落总数、酵母数、致病菌按GB 4789.21-2003《食品卫生微生物学检验冷冻饮品、饮料检验》测定。

2 结果与讨论

2.1 藻茶的特征吸收峰

超声波破壁提取液在620 nm（峰2）和258 nm（峰6）处有吸收峰且较为稳定，为藻蓝蛋白的特征吸收峰，见图1。

图1 螺旋藻提取液的紫外可见光谱图Fig.1 Spectrogram of extract from Spirulina

本实验以A620作为藻蓝蛋白的特征峰进行定量，在该波长下测定各因素下溶液的吸光度，以吸光度为纵坐标，各因素为横坐标作图。

2.2 各因素对超声波破壁效果的影响

2.2.1 超声波时间

温度45℃，物料比1∶100条件下，超声时间对破壁效果的影响如图2。

图2 时间对破壁的影响Fig.2 Effect of time on extraction

从提取效果和经济成本考虑，选择超声波为20min。

2.2.2 物料比

温度45℃，超声时间20 min条件下，物料比对破壁效果的影响如图3。

图3 物料比对破壁的影响Fig.3 Effect of different liquid to solid on extraction

物料比和藻蓝蛋白提取率基本呈线性关系，该因素对破壁效果影响不大。

2.2.3 温度

物料比1∶100，超声时间20 min条件下，温度对破壁效果的影响如图4。

图4 温度对破壁的影响Fig.4 Effect of temperature on extraction

随着温度升高，破壁效果明显增强，但温度超过45℃，吸光度趋于平缓，说明温度影响藻蓝蛋白的稳定性。因而选择温度为45℃较为合适。

综上所述：超声波对螺旋藻破壁的影响因素中，温度控制较为重要，以温度为45℃为宜，物料比为1 g/100 mL，超声时间20 min，破壁效果较好。

2.3 脱腥工艺

2.3.1 活性酵母用量

发酵温度为35℃，葡萄糖添加量为0.4%，发酵时间为60min，分别添加活性酵母0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%，通过感官腥味评价法，得分如图5所示。

图5 活性酵母用量对脱腥效果的影响Fig.5 Effect of activeferment addition on spirulina deodorization

酵母添加量为0.10%得分最高。

2.3.2 发酵温度

活性酵母用量为0.10%，葡萄糖添加量为0.4%，在温度为 25、30、35、40、45 ℃，发酵时间为 60 min，通过感官腥味评价法，得分如图6所示。

图6 发酵温度对脱腥效果的影响Fig.6 Effect of fermenting temperature on spirulina deodorization

由图6可知，发酵温度为35℃时除腥效果最好，温度再升高，对发酵不利，可能是温度升高导致部分酵母死亡而影响发酵效果。

2.3.3 发酵时间

发酵温度为35℃，葡萄糖添加量为0.4%，添加活性酵母 0.1%，发酵时间分别为 30、40、50、60、70、80min，通过感官腥味评价法，得分如图7所示。

图7 发酵时间对脱腥效果的影响Fig.7 Effect of fermenting time on spirulina deodorization

由图7可知，当发酵时间60 min最为合适，发酵时间再延长，脱腥效果没有明显的改善。

综合以上各因素的影响，选用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量为0.10%，发酵温度为35℃，发酵时间60min的发酵工艺，该条件下发酵效果最好，达到产品要求目的。经扩大试验，得到的发酵液无腥味，淡绿色，具有轻微酵香味和螺旋藻具有的藻香味，综合评分为27.6。

2.4 其他除腥方法的效果对比

其他除腥方法的效果对比，见表2。

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

由表2可知，相比而言，酵母发酵法效果最佳，其最佳工艺条件为：选用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量为0.10%，发酵温度为35℃，发酵时间60 min，在此条件下得到的发酵液感觉不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，颜色为螺旋藻所固有的颜色。

2.5 稳定剂及螺旋藻饮料风味的改进提高

配制上清液0.2%（相当于原粉量）的脱腥藻清液进行风味改良和稳定性试验。该发酵除腥的螺旋藻具有淡淡的藻清香味道，在其风味改进上只考虑甜度和香味，经过多次试验，最终确定加入蔗糖的浓度为5.0%～6.5%，乙基麦芽酚的用量为：0.08%～0.12%。

在对比明胶、阿拉伯胶、卡拉胶、羧甲基纤维素钠、蔗糖酯对藻茶的稳定作用中，羧甲基纤维素钠的稳定效果较好，其用量为0.2%即可达到良好的稳定效果。

结论为蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麦芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纤维素钠：0.2%，该配方即可获得具有良好藻香味的稳定的“藻茶”。

2.6 灭菌方法及其稳定性

螺旋藻饮料营养丰富，故必须杀菌彻底才能保证质量。由于考虑到高温灭菌会使螺旋藻的活性物质变性，因而采用水浴低温（70℃～80℃）长时间巴氏杀菌（60 min），灭菌效果良好，达到卫生标准，在4℃左右的低温下冷藏才有3个月以上保存期。产品在620 nm（峰2）和258 nm（峰4）处有吸收峰且较为稳定，为藻蓝蛋白的特征吸收峰。见图8。

图8 “藻茶”的紫外可见光谱图Fig.8 Spectrogram of The Algae tea

3 产品特性

3.1 感官指标

色泽：浅绿色；性状：半透明、均一液体；滋味：与香味具有螺旋藻清香味；味感：协调、柔和、无异味。无肉眼可见的外来杂质，振摇后无絮状沉淀，不变味，无变黏稠的现象；久置允许有少量的蛋白沉淀物。

3.2 营养和微生物指标

总蛋白质含量：（3.03±0.15）mg/mL；菌落总数=83 个/mL；酵母数=9个/100 mL；致病菌未检出。

4 结论与讨论

1）螺旋藻提取液及产品“藻茶”在 620 nm和258 nm处有吸收峰且较为稳定，为藻蓝蛋白的特征吸收峰，可以利用特征峰进行定量分析。利用该特征峰建立一套产品标准的检测方法是下一步试验的方向。

2）超声波对螺旋藻破壁试验中，以温度为45℃为宜，物料比为1 g/100 mL，超声时间20 min，破壁效果较好，该工艺操作简单，条件易于控制，适用于工业化生产，优于其他破壁方法。

3）酵母发酵法除腥优于其他除腥方法，其最佳工艺条件为:选用葡萄糖添加量0.4%，酵母添加量为0.10%，发酵温度为35℃，发酵时间60 min，在此条件下得到的发酵液感觉不到螺旋藻腥味的存在，具有淡淡的清香味，颜色为螺旋藻所固有的颜色。该工艺操作简单，效果良好，解决螺旋藻加工中一大难题。经发酵的藻液也可以直接加工成其他螺旋藻产品，例如螺旋藻乳液、螺旋藻藻酱等。

4）天然“藻茶”的调配工艺为：蔗糖：5.0%～6.5%；乙基麦芽酚：0.08%～0.12%；羧甲基纤维素钠：0.2%，该配方即可获得具有良好藻香味的稳定的“藻茶”。也可以在天然“藻茶”的基础上结合消费者的喜好，添加各种口味的添加剂而制成其他产品。

5）产品特点：天然藻香味，色泽和风味独特，符合食品卫生质量标准的绿色产品。

[1]黄圣基,万青.螺旋藻的营养成分[J].食品研究与开发,1995,16(4):43-46

[2]杨雪莲,郭敬斌.螺旋藻的开发及应用前景[J].饮料工业,2004,7(2):6

[3]杨志雷,林奇,汪善荣.新型饮料——螺旋藻保健饮料的研制[J].云南农业大学学报,1998,13(2):183-187

[4]林海生,宋文东,陈金瑞,等.超声波提取红海榄果实总黄酮工艺研究[J].食品研究与开发,2009,30(9):4-7

[5]张少斌,梁玉金,郭俊美,等.螺旋藻藻蓝蛋白在碳酸饮料中的稳定性研究[J].食品研究与开发,2010,31(2):4-6

[6]孙向军,姚晓敏,陆卫锋.螺旋藻饮料脱腥工艺的探讨[J].食品研究与开发,2001,22(2):38-40