小球藻紅棗乳酸發酵飲料的研制

龐庭才 ，李 薇 ，胡上英 ，黃 海 ，廖美嫻

（1.北部灣大學，廣西 欽州 535000；2.欽州市檢驗檢測院，廣西 欽州 535000）

小球藻（Chlorella）是一類普生性單細胞綠藻，屬于綠藻門綠藻綱小球藻屬[1]，含豐富的蛋白質、脂肪、多糖、食用纖維、多種維生素以及鈣、鐵、鋅、硒等礦質元素，此外還含有多種活性代謝產物，如：小球藻生長因子、豐富的蛋白質、脂肪、多糖、食用纖維、多種維生素等[2]。有研究表明：小球藻具有增強免疫力、抗氧化、降血壓和降血脂等功效[3-5]。紅棗為鼠李科棗屬植物（Ziziphus jujubaMill.）的成熟果實[6]。研究表明，紅棗中不僅含有豐富的營養成分，還存在著多種生物活性成分，包括紅棗多糖、酚類、皂苷、環核苷酸、生物堿、香精油等，能夠增強免疫功能、抗氧化、抗焦慮、抗炎、改善腸胃環境以及保護肝臟[7-9]。本文以小球藻和紅棗為原料，通過乳酸菌發酵，研制一種既富含小球藻、紅棗多種營養，又保留海藻獨特風味的新型乳酸飲料，以期為小球藻的開發和利用提供相應的技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

小球藻粉（已破壁）：由青島恒達精益貿易有限公司生產；脫脂乳：內蒙古伊利實業集團股份有限公司產品；紅棗：新鄭市實現棗業有限公司產品；白砂糖：廣西貴港甘化股份有限公司產品；檸檬酸：鄭州華康食品科技有限公司產品；乳酸菌：北京川秀國際貿易有限公司產品；羧甲基纖維素鈉（CMC）：上海申光食用化學品有限公司產品。

1.1.2 儀器與設備

EL204 型電子天平，DHG-9030A 型鼓風干燥箱，TDL-5000-CR 型高速冷凍離心機，MH-250 型恒溫培養箱，HH-04 型數顯恒溫水浴鍋。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 小球藻液的制備

稱取小球藻粉 100 g，料水比為 1∶20（g/mL），加入純凈水，攪拌均勻，于60 ℃的水浴中復水1 h。在轉速為5 000 r/min 的條件下，離心10 min，即得到澄清的黃綠色小球藻液。

1.2.2.2 紅棗液的制備

選擇成熟、無蟲害、無損傷的紅棗去核，粉碎后按料液比為 1∶12（g/mL），于 70 ℃浸提 1 h 后，用 6 層紗布過濾，即得到棕紅色、有濃郁棗香的紅棗液。

1.2.2.3 混合

將小球藻液與紅棗液按適當比例混合均勻，即可得到小球藻紅棗原液。

1.2.2.4 發酵

取適量上述制備好的小球藻紅棗原液，按小球藻紅棗原液+脫脂乳=100%加入脫脂乳，接種一定量的乳酸菌，在設定的溫度下發酵。

1.2.2.5 調配與均質

取適量小球藻紅棗發酵液，加入適量的水白糖和檸檬酸；同時加入穩定劑（CMC），60 ℃、25 MPa 條件下均質。

1.2.2.6 灌裝與殺菌

將調配好的小球藻紅棗發酵飲料在85～90 ℃下進行灌裝、殺菌，冷卻。

1.2.2.7 檢測

參照 GB 4789.2—2016[10]和 GB 4789.3—2016[11]進行測定小球藻紅棗乳酸發酵飲料中微生物檢測。

1.2.3 小球藻紅棗原液配比的選擇

將制備好的小球藻原液與紅棗原液分別按1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1（V/V）混合均勻，選擇20 名經過專業感官評定培訓的人員，根據原液在色澤、氣味及口感等方面進行評分以確定小球藻與紅棗原液的最佳配比，感官評分標準詳見表1。

表1 小球藻紅棗原液配比的感官評分標準Table 1 Sensory evaluation criteria of Chlorella and red jujube mix juice

1.2.4 乳酸發酵單因素試驗

1.2.4.1 小球藻紅棗原液添加量的選擇

在乳酸菌添加量0.08%，發酵溫度40 ℃，發酵時間10 h 條件下，考察不同小球藻紅棗原液添加量（10%、30%、50%、70%、90%）對發酵液感官評價的影響。

1.2.4.2 發酵時間的選擇

在小球藻紅棗原液30%，乳酸菌0.08%，發酵溫度 40 ℃條件下，考察不同發酵時間（8、9、10、11、12 h）對發酵液感官評價的影響。

1.2.4.3 發酵溫度的選擇

在小球藻紅棗原液30%，乳酸菌0.08%，發酵時間 10h 條件下，考察不同發酵溫度（36、38、40、42、44℃）對發酵液感官評價的影響。

1.2.4.4 乳酸菌接種量的選擇

在小球藻紅棗原液30%，發酵溫度40 ℃，發酵時間10 h 條件下，考察不同乳酸菌添加量（0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%）對發酵液感官評價的影響。

1.2.5 乳酸發酵正交試驗設計

在單因素試驗的基礎上，對小球藻紅棗原液添加量（A）、發酵時間（B）、發酵溫度（C）、乳酸菌接種量（D）四個因素設計L9（34）正交試驗（見表2）。根據感官評分標準（見表3），以確定最佳的發酵工藝參數。

表2 乳酸發酵試驗因素水平表Table 2 Factor and level of fermentation tests by lactobacillus

表3 小球藻紅棗發酵液感官評分標準Table 3 Sensory evaluation criteria of Chlorella and red jujube fermentation broth

1.2.6 飲料調配正交試驗設計

為改善小球藻紅棗發酵液的口感及狀態，參考現有藻類飲料的研究[12-13]，選擇小球藻紅棗發酵液（A）、白砂糖（B）、檸檬酸（C）、CMC（D）添加量 4 個因素進行L9（34）正交試驗（見表4）。跟據感官評分標準（見表5），以確定飲料的最佳調配配方。

表4 飲料調配正交試驗因素水平表Table 4 Factor and level of orthogonal tests for beverage formula

表5 飲料調配感官評分標準Table 5 Sensory evaluation criteria for formulated beverage

1.2.7 測定項目與方法

1.2.7.1 酸度

采用滴定法測定[14]。將發酵過的混合液在5 000 r/min 條件下，離心10 min。用移液管量取上層澄清液25 mL 到100 mL 錐形瓶中，加1%的酚酞溶液2～3滴，用己標定的氫氧化鈉溶液滴定至微紅色，30 s 不變色，即為終點。重復滴定1 次（兩次誤差0.05%范圍內）按下式計算樣液中酸的含量（以乳酸計）。

式中：X為 100 mL 樣品中酸含量（%）；N為 NaOH 的當量濃度（mol/L）；V為滴定時消耗 NaOH 體積（mL）；W為樣品的體積（mL）；V1為樣品稀釋的體積（mL）；V2為滴定用去樣品液的體積（mL）；0.09 為乳酸的1 mg當量的質量。

1.2.7.2 分層率

采用離心法[15]測定。將生產后的溶液放置一段時間，取8 mL 樣品，放入離心管中，在1 500～2 000 r/min的轉速下離心5 min，取出靜置30 min 后測量上清液的高度。

式中:A為分層率（%）；h為離心后上清液的高度（cm）；H為樣品的總高度（cm）。

1.2.8 數據處理

每次試驗平行測定3 次，結果取平均值，數據分析由Origin10 軟件完成。

2 結果與分析

2.1 小球藻液與紅棗液原液配比的確定

由表6 可知，當小球藻液與紅棗液體積比為3∶7時，小球藻紅棗原液的評分最高。按這個配比可得到色澤鮮艷，具有海藻、紅棗清香，口感適宜的復合原汁。隨著小球藻液添加量的增加，海腥味過重，顏色黃綠，感官得分降低。當紅棗液添加量增加，小球藻液添加量減少，復合原汁味道過濃，紅棗的氣味雖然覆蓋了海腥味，但整體口感不佳，感官得分下降。

表6 小球藻液與紅棗液原液配比試驗結果Table 6 Experiment results of different ratio of Chlorella juice to red jujube juice

2.2 乳酸發酵單因素試驗

2.2.1 小球藻紅棗原液添加量的確定

由表7 可以看出，當小球藻紅棗原液添加量為50%時，感官評價最好，原液配比低于50%時，由于脫脂乳含量較多，發酵液的組織狀態好，但是色澤氣味欠佳，酸度過大；但當原液配比高于50%時，隨著脫脂乳含量的減少，發酵液的穩定性差、出現分層，且酸度偏小。因此，選擇小球藻紅棗原液添加量為50%，得到的發酵液的色澤呈淡乳黃色、均勻無分層，氣味適宜。

表7 原液添加量對發酵液感官品質的影響Table 7 Effect of dosage of original juice on the sensory quality of fermentation broth

2.2.2 發酵時間的確定

由表8 可知，當發酵時間為10 h 時，小球藻紅棗發酵液的感官評分最高。當發酵時間低于10 h，乳酸菌發酵不充分，小球藻、紅棗的氣味較重且酸味較淡，口感一般；但當發酵時間大于10 h 時，乳酸菌發酵過度，酸味過重或產生其他異味，從而影響小球藻紅棗發酵液感官評價得分。因此，最佳發酵時間選10 h。

表8 發酵時間對發酵液感官品質的影響Table 8 Effect of fermentation time on the sensory quality of fermentation broth

2.2.3 發酵溫度的確定

由表9 可知，隨著發酵溫度的升高，小球藻紅棗發酵液的感官評分逐漸升高后降低，發酵溫度為42 ℃時，感官評分最高。這是因為當發酵溫度較低時，乳酸菌生長速度過慢，使發酵液風味偏淡；但發酵溫度過高，乳酸菌生長速度過快，使發酵液的乳酸味過重或產生異味，影響小球藻、紅棗的香味，從而降低發酵液的感官評分。因此，選擇適宜的發酵溫度為 42 ℃。

表9 發酵溫度對發酵液感官品質的影響Table 9 Effect of fermentation temperature on the sensory quality of fermentation broth

2.2.4 接種量的確定

由表10 可知，當乳酸菌接種量為0.10%時，發酵液的感官評分最高。因為乳酸菌接種量低于0.10%時，小球藻紅棗復合液發酵不充分；乳酸菌接種量大于0.10%時，發酵過度，酸味過濃或產生其他異味。因此，選擇最佳乳酸菌接種量為0.10%。

表10 接種量對發酵液感官品質的影響Table 10 Effect of inoculum dosage on the sensory quality of fermentation broth

2.3 發酵條件正交試驗結果

由表11 中對感官評分的極差分析得出：最佳發酵條件為A1B1C2D2，影響感官評分各因素的主次順序為：小球藻紅棗原液（A）＞發酵溫度（C）＞發酵時間（B）＞接種量（D）。對酸度的極差分析得出：最佳發酵條件為A1B3C2D2，各個因素對酸度的影響主次順序為：接種量（D）＞小球藻紅棗原液（A）＞發酵時間（B）＞發酵溫度（C）。綜合感官評分和酸度，確定最佳發酵條件為A1B1C2D2，即小球藻紅棗原液30%，脫脂乳70%，發酵時間9 h，發酵溫度42 ℃，接種量0.10%。

表11 發酵條件正交試驗結果Table 11 Orthogonal experimental results of fermentation conditions

2.4 飲料調配正交試驗結果

由表12 中感官評分的極差分析得出，飲料調配的最佳配方為：A1B2C2D2，影響飲料感官評分各因素的主次順序為：檸檬酸添加量（C）＞白砂糖添加量（B）＞小球藻紅棗發酵液添加量（A）＞CMC 添加量（D）；由分層率的極差分析得出，飲料調配的最佳配方為：A1B2C2D3，影響飲料分層率各因素的主次順序為：小球藻紅棗發酵液添加量（A）＞CMC 添加量（D）＞白砂糖添加量（B）＞檸檬酸添加量（C）。根據感官評分和分層率綜合考慮，雖然分層率隨著穩定劑添加量的增加而減小，但會導致飲料偏稠，口感較差，因此選擇最佳調配配方為A1B2C2D2，即小球藻紅棗發酵液50 mL，水 50 mL，白砂糖 5 g，檸檬酸 0.2%，穩定劑（CMC）0.2%。

表12 調配正交試驗結果Table 12 Orthogonal experimental results of beverage formula

2.5 微生物檢測

小球藻紅棗酸奶發酵結束后，進行產品微生物指標檢測，分析結果為：細菌總數為22 CFU/mL，大腸桿菌未檢測出，成品質地細膩，色澤均勻，呈淺乳黃色，酸甜適宜，具有淡淡的海藻與紅棗獨特香氣，品質達到GB 19302—2010《食品安全國家標準發酵乳》[16]對發酵乳的指標要求。

3 結論

采用小球藻、紅棗與脫脂乳混合發酵的方法，通過單因素試驗和正交試驗優化制備飲料原液，并對小球藻紅棗發酵液進行調配，從而獲得最佳的飲料制作配方。結果表明，小球藻液與紅棗液的最佳配比為3∶7（V/V），小球藻紅棗發酵液最佳發酵條件為：小球藻紅棗原液添加量30%，脫脂乳70%，發酵時間9 h，發酵溫度42 ℃，接種量0.10%；最佳調配配方為：小球藻紅棗發酵液50 mL，水50 mL，白砂糖5 g，檸檬酸0.2%，穩定劑（CMC）0.2%。本方法研制的小球藻紅棗發酵飲料無藻腥味，既保留了小球藻和紅棗的良好風味，兼具有紅棗豐富的營養成分，是一款適合各年齡層消費者選用的飲品。