膠原蛋白酵素飲品配方的工藝

王帥，王婷婷，范影，胡超

1. 安徽新天生物科技有限公司（阜陽 236600）；2. 潁上縣科學技術學校（阜陽 236200）

膠原蛋白是一種高分子功能性蛋白質，含有大量的親水基團及一些具有生物活性的基團，具有保持肌膚水分、抗氧化、延緩衰老、美容養顏等功效[1]。目前，深海鱈魚是世界上大多數魚膠原蛋白的來源，從鱈魚魚皮中分離的膠原蛋白組織，易于被人體所吸收，利用率比較高，其生物安全性方面也表現得比較優異，因此被廣泛應用于食品保健、美容化妝、生物醫學等各個領域[2-3]。

水果酵素是以多種新鮮水果為原料，經過多種益生菌發酵所產生的含有豐富營養成分以及一些重要的酶類等生物活性物質的混合發酵液。水果酵素含有豐富的能促進腸胃蠕動、提高免疫力等功能的生物活性物質，具有排毒養顏、降血脂、增強抵抗力、維持身體機能平衡和預防疾病的作用[4-6]。

試驗以深海鱈魚膠原蛋白和水果酵素為主要原料，添加山楂汁、蘋果汁、低聚半乳糖、L-蘋果酸等輔料，調配出一款新型的膠原蛋白酵素飲品。膠原蛋白酵素飲品不添加任何人工香精和色素，同時還具有淡淡的魚腥味，酸甜可口、口感優良、風味獨特、營養豐富。此外，試驗還對膠原蛋白酵素飲品的體外消化率和抗疲勞作用進行了初步的探討，也為深海魚膠原蛋白、水果酵素的綜合開發利用開辟了一條新的途徑，填補了市場空白，具有較好的市場前景。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.2 儀器與設備

YXQ-50SII立式壓力蒸汽滅菌器（上海博迅醫療生物儀器股份有限公司）；2WAJ阿貝折射儀（上海光學儀器一廠）；YP502N電子分析天平（上海舜宇恒平科學儀器有限公司）；PHS-3C pH計（上海雷磁儀器有限公司）。

1.3 工藝操作

1.3.1 工藝流程

水、深海魚膠原蛋白、水果酵素、山楂汁、蘋果汁、低聚半乳糖、L-蘋果酸、檸檬酸、三氯蔗糖等原料稱量→溶解→過濾（5 μm濾網）→灌裝→滅菌（115 ℃，20 min）→成品→檢驗

1.3.2 優化試驗

1.3.2.1 單因素試驗

以深海魚膠原蛋白（5.0%）、水果酵素（5.0%）、山楂汁（1.0%）、蘋果汁（0.6%）、低聚半乳糖（0.3%）、L-蘋果酸（0.08%）、檸檬酸（0.08%）和三氯蔗糖（0.005%）添加量為影響因素，通過改變其中一個變量來考察其對感官得分的影響。

1.3.2.2 正交試驗

趙大剛說：“昨天秦隊讓我去查那個標識的事，我跑了很多地方，發現這東西雖然不是很普遍，但是市場上還是有的，我在漢正街專賣一些流行飾品的小商店看到一些類似的，買了幾個回來。”他掏出一大把飾物放在桌上。都與死者身上發現的那個類似，但都又不完全是，一是材質多數為鐵制和塑料制品，二是標識上的紋路也不符合。秦明月想想說，這條線還要跟下去，建議送到省廳去檢驗一下再說。

根據單因素試驗結果，選取對產品感官評價影響顯著的4個因素（深海魚膠原蛋白、水果酵素、檸檬酸、三氯蔗糖的添加量）進行配方優化，設計四因素三水平正交試驗，以感官評分為標準確定最佳工藝配方。

1.4 產品技術指標

1.4.1 感官評分標準

選擇20名潁上縣科學技術學校16～30周歲的師生作為評委，分別從色澤、氣味、口感、組織狀態對調配產品進行評價，取平均值計算并核算最終感官評分，評分標準見表1[7]。最終的感官評分按式（1）計算。

表1 感官評分標準

1.4.2 理化指標檢測

采用pH計測定產品酸度；采用酸堿中和滴定法測定總酸含量；采用阿貝折射儀測定可溶性固形物含量。參照 GB 7101—2015《食品安全國家標準飲料》進行微生物指標檢驗。

1.4.3 體外消化率測試

參照中國藥典模擬腸液環境，用雙縮脲法測定飲品中蛋白質/肽被腸道消化利用的程度[8]。37 ℃水浴環境中將50 mL膠原蛋白酵素飲品加入500 mL模擬腸液中，4 h內每0.5 h取出2 mL×3組作為待測溶液，測定模擬腸液中蛋白質/肽含量[9-10]，以C表示。體外消化率按式（2）計算。

式中：C0為未消化時的蛋白質濃度；Ct為不同消化時間的蛋白質濃度。

1.4.4 力竭運動能力測試[11]

選取24只約25 g的雌性小鼠，隨機分成4組，每組6只小鼠，試驗組進行樣品灌胃，灌胃量分別為1，3和5 mg，對照組的灌胃量為3 mg的生理鹽水。0.5 h后，4個水深30 cm的水箱中分別放入6只尾部負重為5%體質量鉛皮的小鼠進行負重游泳，水溫為30±1 ℃，負重游泳時間為游泳開始時間至力竭的時間。力竭的判斷標準：小鼠連續3次沉入水中不能上浮。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 深海魚膠原蛋白添加量的影響

從圖1中可以看出，膠原蛋白酵素飲品的感官評分隨著其添加量的增加而不斷的上升，當深海魚膠原蛋白添加量為5.0%時，感官評分達到最高，當繼續增加深海魚膠原蛋白的添加量時，感官品質評分開始呈現下降。這可能是因為隨著深海魚膠原蛋白添加量的增加，深海魚膠原蛋白中的游離氨基與水果酵素中的還原糖或者羰基化合物發生Maillard反應，生成醛、還原酮、類黑精等影響食品色澤和風味的化合物，使飲品的感官評分在添加量為5.0%時達到最高[12]。因此，飲品中深海魚膠原蛋白的最佳添加量為5.0%。

圖1 深海魚膠原蛋白添加量對飲品的影響

2.1.2 水果酵素添加量的影響

如圖2所示，其感官評分在水果酵素添加量為5%達到最優。水果酵素作為一種新型發酵飲品，風味獨特，營養豐富，適量地添加到膠原蛋白酵素飲品中，具有協調飲品酸甜可口、中和膠原蛋白魚腥澀味的作用，使飲品富含深海魚膠原蛋白和水果酵素特有的復合氣味，感官評分較好[13]。但是，過多地添加會導致膠原蛋白酵素飲品色澤發暗，且滅菌后產生焦糖味，影響產品品質，導致感官評分隨著水果酵素添加量增加而快速降低。因此，膠原蛋白酵素飲品中水果酵素的適宜添加量為5%。

圖2 水果酵素添加量對飲品的影響

2.1.3 其他原輔料添加量的影響

由圖3可知，山楂汁添加量是非顯著影響因素，膠原蛋白酵素飲品中山楂汁的最佳工藝配方為1.0%。如圖4所示，色澤、氣味、口感、組織狀態等評分在蘋果汁添加量為0.6%時達到最優，為其最佳工藝配方。如圖5所示，當低聚半乳糖的添加量為0.3%時，口感較好，為膠原蛋白酵素飲品的最適添加量。

圖3 山楂汁添加量對飲品的影響

圖4 蘋果汁添加量對復合飲料的影響

圖5 低聚半乳糖添加量對飲品的影響

同時添加L-蘋果酸與檸檬酸，可使飲品具有強烈的果實風味[14]。從圖6和圖7可以看出，當L-蘋果酸添加量為0.08%、檸檬酸添加量為0.08%時，口感較好，感官評分達到最高。由圖8可知，當膠原蛋白酵素飲品中三氯蔗糖添加量為0.005%時，感官評分最高，為最適添加量。

圖6 L-蘋果酸添加量對飲品的影響

圖7 檸檬酸添加量對飲品的影響

圖8 三氯蔗糖添加量對飲品的影響

2.2 正交試驗

根據單因素工藝優化的結果，以深海魚膠原蛋白、水果酵素、檸檬酸和三氯蔗糖的添加量為顯著影響因素進行正交試驗，以感官評分標準進行感官評分。正交試驗設計及結果見表2。根據R值分析可知，膠原蛋白酵素飲品調配過程中起決定性作用的是水果酵素添加量（B）和深海魚膠原蛋白添加量（A），其次是三氯蔗糖添加量（D）和檸檬酸添加量（C）。由K值可知：深海魚膠原蛋白添加量影響大小關系為K2＞K1＞K3；水果酵素添加量影響大小關系為K2＞K1＞K3；檸檬酸添加量影響大小關系為K2＞K1＞K3；三氯蔗糖添加量影響大小關系K2＞K1＞K3。分析可得最優組合為A2B2C2D2。因該最優組合不在正交試驗設計表中，故對該組合的優異性及準確性進行驗證。按此組合對該方案重新進行補充試驗，平行試驗3次[15]，平均感官評分為90.82分（高于表2中評分），由此可得該組合是合理可行的，為最優組合。膠原蛋白酵素飲品最佳工藝配方為深海魚膠原蛋白添加量5.0%、水果酵素添加量5.0%、檸檬酸添加量0.08%、三氯蔗糖添加量0.005%。

表2 正交試驗結果與分析

2.3 飲品理化指標測定

膠原蛋白酵素飲品的測定指標及其測定結果見表3。

表3 膠原蛋白酵素飲品的檢測結果

2.4 膠原蛋白酵素飲品的體外消化率

深海魚膠原蛋白屬于高分子功能性蛋白質，經人體胃腸道消化后，才最終被人體所吸收。體外模擬人體腸道環境，通過檢測膠原蛋白酵素飲品的體外消化率來評估其在腸道環境中的消化吸收情況，結果如圖9所示。隨著時間的增加，模擬腸液體系對膠原蛋白酵素飲品的體外消化率呈上升趨勢，當體外作用時間為2.5 h時，體外消化率達到最高，隨著時間的繼續增加，體外消化率不再繼續增長。體外消化率試驗也進一步說明膠原蛋白酵素飲品的消化吸收可能主要是發生在腸道環境中[16]。

圖9 膠原蛋白酵素飲品的體外消化率

2.5 小鼠力竭運動游泳時間的影響

小鼠負重游泳試驗在一定程度上能反映出機體運動疲勞程度，同時也是評價保健食品具有抗疲勞功效的重要標準之一[27]。由表4可知，樣品灌服后能有效地延長小鼠的負重游泳時間，且隨著灌服劑量的增加而增加。與空白對照組相比，1，3和5 mL劑量組小鼠的負重游泳時間延長率分別為16.9%，30.6%和37.2%。由此可知，膠原蛋白酵素飲品中能有效地提高小鼠的力竭游泳時間，具有一定的抗疲勞作用。

表4 力竭游泳運動時間測定結果

3 結論

此次試驗優化了膠原蛋白酵素飲品的制備工藝配方，研制出一款色澤均一、營養豐富、酸甜可口的功能性飲品。通過單因素試驗和四因素三水平正交試驗得到的最佳工藝配方為深海魚膠原蛋白5.0%、水果酵素5.0%、山楂汁1.0%、蘋果汁0.6%、低聚半乳糖0.3%，L-蘋果酸0.08%、檸檬酸0.08%、三氯蔗糖0.005%，且該飲品的理化性質和微生物指標均符合國家和行業標準。此外，通過體外消化率和小鼠抗疲勞試驗，進一步驗證了膠原蛋白酵素飲品的相關保健功效，具有一定延緩疲勞的作用。該項研究豐富了水果酵素加工種類，也大大改善了深海魚膠原蛋白的魚腥味，是一款市場前景比較好，預期具有較高經濟效益的新款膠原蛋白酵素飲品。