新鮮螺旋藻藻泥脫腥處理工藝研究

王琳，余紹蕾，杜偉春，鴨喬

(1.云南綠A生物工程有限公司，云南 昆明 650106； 2.云南綠A生物產(chǎn)業(yè)園有限公司，云南 麗江 674202)

近幾年，隨著人們生活水平提高，保健意識逐漸增強，全天然的藻類生物螺旋藻也越來越多地被人們所熟知。螺旋藻被稱為細胞的能量庫，人體的超級營養(yǎng)包。它富含蛋白質、維生素、不飽和脂肪酸、螺旋藻多糖及微量元素[1]，與人體直接需要的營養(yǎng)物質幾乎一致，并且極易消化吸收。螺旋藻具有較高的藥理作用，在增強機體免疫力[2-3]、抗輻射、抗氧化[4]、抗疲勞、防治心血管疾病[5-7]、防癌抗癌[8]等方面都有一定的效果，但是其嚴重的藻腥味使得產(chǎn)品的開發(fā)受到極大的制約。目前螺旋藻產(chǎn)品主要是以片劑和膠囊為主，產(chǎn)品形式和利用方式比較單一，因此脫腥成為螺旋藻深加工產(chǎn)品開發(fā)首要解決的問題。目前大多研究主要集中在螺旋藻干燥粉的脫腥，而對藻泥脫腥的研究較少，本研究采用多種方法對藻泥進行脫腥，旨在找到一種理想的藻泥脫腥方法，降低生產(chǎn)成本，提高螺旋藻深加工產(chǎn)品的質量。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮螺旋藻藻泥、高活性干酵母粉、糖蜜提取物、胰蛋白酶等高壓均質機、多功能恒溫水浴鍋、超聲波發(fā)生器、旋轉蒸發(fā)儀、真空泵、離心機等。

1.2 方法

1.2.1 材料的準備

取一定量的新鮮藻泥配置成10%的螺旋藻溶液，分別進行超聲波破壁處理和高壓均質機破壁處理，以未破壁處理的作對照。

1.2.2 脫腥方法

采用加熱、掩蔽、發(fā)酵、酶解、真空等方法對螺旋藻進行脫腥單因素試驗。并對脫腥效果較好的因素進行響應面設計。

1.2.3 螺旋藻脫腥后的評定

因脫腥效果無法作定量測定，以20人感官評定結果的平均值表示脫腥效果，并將腥味程度分成5個等級，其中：1表示基本無腥味；2表示腥味較弱；3表示有腥味；4表示腥味一般；5表示腥味偏重。

2 結果與分析

2.1 單因素效果

2.1.1 加熱脫腥

由圖1可見，溫度對螺旋藻脫腥效果的影響比較明顯，隨著溫度的增加，螺旋藻的腥味越來越淡，但是當溫度大于60 ℃時，脫腥變化較小，趨于平穩(wěn)。此外，經(jīng)高壓均質機破壁處理的藻泥脫腥效果較好。

2.1.2 掩蓋脫腥

有研究發(fā)現(xiàn)，糖蜜提取物對異味和異嗅有顯著效果，可顯著遮蓋令人不快的氣味，尤其在減輕魚腥方面具有顯著效果。由圖1可見，糖蜜提取物對螺旋藻的掩蓋脫腥具有一定的效果，但是不同破壁方式之間的脫腥效果差別不大。

圖1 不同條件對螺旋藻脫腥效果的影響

2.1.3 酶解脫腥

有研究顯示，螺旋藻中主要產(chǎn)生腥味的物質可能是藻藍蛋白，因此采用胰蛋白酶對其進行蛋白水解。由圖1看出，胰蛋白酶對螺旋藻的脫腥效果處理并不顯著，并且藻藍蛋白已被分解成小分子，由此推斷，螺旋藻中的主要腥味物質并非藻藍蛋白。

2.1.4 發(fā)酵脫腥

由圖1可知，在酵母粉濃度為8 g·L-1時，脫腥效果最好。經(jīng)破壁處理的螺旋藻的脫腥效果優(yōu)于未破壁處理的螺旋藻。但是反應結束后需要對反應液進行滅酶處理，而高溫會造成螺旋藻中的有效物質分解或轉化，不易于擴大生產(chǎn)。

2.1.5 真空脫腥

當溫度大于60 ℃時，高壓均質機破壁處理的螺旋藻，會發(fā)生褪色，因此設定溫度為60 ℃。由圖1可知，真空度對螺旋藻脫腥效果非常顯著，經(jīng)過高壓均質機破壁處理的螺旋藻脫腥效果最好。采用真空脫腥并不改變螺旋藻的物理性狀，且該方法操作簡單，是螺旋藻理想的脫腥方法。

2.2 多因素響應面效果

由圖1結果可知，加熱、真空、掩蓋脫腥的效果較好，針對其中的溫度(B)、時間(D)、真空度(C)、糖蜜添加量(A)進行響應面設計。根據(jù)數(shù)據(jù)，對糖蜜提取物濃度、溫度、時間和真空度四因素與感官評定分數(shù)之間的相互關系進行方程擬合，結果見表1。

表1 響應面設計對螺旋藻脫腥效果的影響

由表2可以看出，回歸模型P值<0.0001，說明該模型極具顯著性，R2=0.949 2說明該模型可以用于預測感官評定分數(shù)和最優(yōu)脫腥工藝。方差分析結果表明，一次項中真空度對感官評定分數(shù)有極顯著效果，溫度有顯著效果，二次項中溫度影響極顯著。變異系數(shù)(CV)顯示回歸模型的可信度，CV值越小，實驗穩(wěn)定性越好，可信度越高，本實驗的CV值為5.05%，說明可信度較高。

表2 響應面回歸模型方差分析

注：R2=0.949 2； CV=5.05%；*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01)。

根據(jù)回歸模型做出相應的響應面和等高線見圖2。不同糖蜜提物濃度、真空度、溫度、時間對感官評定分數(shù)的影響，比較響應面最高點和等高線可知，在所選范圍內(nèi)無極值點，隨著時間和真空度的增加，感官評定分數(shù)降低，結合成本考慮，選取真空度為0.06 MPa，時間為2.5 h。

圖2 不同影響因素的響應面設計效果

由Design-Expert 8.0.5軟件得到優(yōu)化條件的處理，確定最優(yōu)提取工藝關鍵因素為糖蜜提取物濃度0.55 g·L-1，溫度61.77 ℃，真空度0.06 MPa，時間2.5 h，理論計算感官評定分數(shù)為0.955。結合實際情況確定糖蜜提取物濃度0.55 g·L-1，溫度62 ℃，真空度0.06 MPa，時間2.5 h。在此基礎上進行驗證實驗，實測感官評定分數(shù)為0.958，與預測值較接近。采用上述脫腥方法與目前已有研究所使用脫腥方法相比，能夠有效提高脫腥效果，由此獲得的螺旋藻粉適用于多種產(chǎn)品的開發(fā)，可進一步擴大螺旋藻粉的適用范圍，提高人群接受度。

3 小結

螺旋藻的藻腥味是以醇類、酮類、烷烴類和芳香族化合物為主，還包括萜類、酸酯類哌嗪類化合物等在內(nèi)的揮發(fā)性物質[9-12]。破壁處理能夠使這些腥味物質溶解，有利于腥味物質的脫除。目前研究較多的是藻粉復溶脫腥，而其干燥-脫腥-干燥的過程大大增加了生產(chǎn)成本。而采用新鮮藻泥脫腥，干燥處理，可有效降低生產(chǎn)成本。本實驗采用加熱、掩蓋、發(fā)酵、酶解、真空等方法對螺旋藻進行脫腥處理，其中采用酵母粉的發(fā)酵處理，存在滅酶問題，不易于擴大生產(chǎn)。因而，采用聯(lián)合加熱、掩蓋、真空方式進行脫腥，在糖蜜提取物濃度0.55 g·L-1，溫度62 ℃，真空度0.06 MPa，時間2.5 h條件下，脫腥效果顯著，且不破壞螺旋藻中有效成分，是一種理想的脫腥方式。