冬虫夏草发酵液营养饮料研制.pdf

冬虫夏草发酵液营养饮料研制方 苏1,黄久常2,倪志婧1(1.北方民族大学生命科学与工程学院,宁夏银川750021;2.兰州大学,甘肃兰州730001)摘要目的研究虫草菌丝发酵液主要有效成分含量,虫草营养饮料的制作工艺、品质、风味、稳定性及无防腐剂保藏。方法以冬虫夏草C203菌丝发酵滤液为原料,以感官及微生物指标确定饮料的品质和保存期,研究冬虫夏草营养饮料的生产工艺。结果结果表明:以含80%虫草菌丝发酵滤液、6.0%蔗糖、0.2%柠檬酸为配方,用浓度0.6 g/L壳聚糖作澄清剂制得的虫草营养饮料成分特殊,品质稳定,风味独特,在无防腐剂条件下可保存12个月。结论该研究为保护和人工开发野生虫草资源开辟了新的途径。关键词 冬虫夏草;发酵液;营养饮料中图分类号 TS275.4 文献标识码A 文章编号0517-6611(2009)08-03762-03Development ofCordyceps sinensisFermentation BrothW holesome BeverageFANG Su et al(College ofLife Science and Engineering,Northern University for Nationalities,Yinchuan,Ningxia 750021)AbstractObjectiveThe research aimed to study the active component contentofCordyceps sinensisfermentation broth,production technics,quality and taste,stabilization and preservation without antiseptic ofC.sinensisbeverage.MethodTakingC.sinensisC203 fermentation brothasmaterials and the sense,amount ofmicroorganism as the indicators of quality stability and shelf life of beverage,the production techniquesofC.sinensisbeverage were studied.ResultThe results showed that the production produced from the formula of 80%C.sinensisbeverage,6%sugar and 0.2%citric acid and the clarifying agent of 0.6 g/L chitosan had the characters of special nutrition,stable and good qualityand fine taste.It could be stored for 12 monthswithout antiseptic.ConclusionThis study paved a new way for the the production and devel2opment ofwildC.sinensisresources.Key wordsCordyceps sinensis;Fermentation broth;Wholesome beverage基金项目 国家民委重点实验室项目(2007SY005);北方民族大学科研项目(2004Y031)。作者简介 方苏(1964-),女,浙江杭州人,讲师,从事食品发酵方面的研究。收稿日期 2008212229 冬虫夏草(Cordyceps sinensis)属真菌界(Fungi)的子囊菌纲(Asocmycotetes)、肉座菌目(Clavicipitales)、麦角菌科(Clvaieipiacteae)、虫草属(Cordyceps)1,为天然名贵药材和上乘滋补品,具有提高机体免疫力、抗肿瘤等功能2。国内外已对冬虫夏草药用及保健功能进行了研究,结果表明决定其特殊功效的主要有效成分为虫草多糖、虫草酸(D2 甘露醇)、虫草素(32 脱氧腺苷)及抗菌活性物质、麦角甾醇、多肽和氨基酸、多种维生素等3。现代生物技术研究表明,人工发酵培养得到的菌丝体与天然虫草相近,部分有效成分甚至高于天然虫草4。国内已有利用发酵虫草菌丝体替代天然虫草子实体的先例,利用虫草开发饮料也有一些相关的报道,但大多采用天然虫草子实体浸提工艺研制,资源有限、价格昂贵。将虫草菌丝细胞破碎匀浆,利用其中具营养保健价值的原生质释放到发酵液中配制饮料,有效成分充足,但作为日常营养饮料成本偏高。该研究以冬虫夏草菌丝发酵滤液为原料,在对发酵液有效成分进行分析的基础上,用分离菌丝后的发酵液研制虫草营养饮料,充分利用虫草发酵后的胞外有效成分,配制工艺简单,成本低廉,为保护和人工开发野生虫草资源开辟新的途径,具有较好的市场前景。笔者旨在研究虫草菌丝发酵液主要有效成分含量、虫草营养饮料的制作工艺、品质风味、稳定性及无防腐剂保藏。1 材料与方法1.1 冬虫夏草菌种 由北方民族大学生命科学与工程学院实验室保藏。1.2 培养基 斜面培养基:PDA培养基。种子培养基:葡萄糖2%,黄豆粉1%,蛋白胨0.5%,酵母膏0.5%,KH2PO40.2%,MgSO47H2O 0.05%。发酵培养基:葡萄糖1%,蔗糖1%,其他同种子培养基。1.3 调味剂 甜味剂:优质蔗糖。酸味剂:食用柠檬酸。1.4 仪器设备 立式自控灭菌锅,超净工作台,恒温摇床,5L小型发酵罐,1 t发酵罐,离心机,液相色谱仪Agilant,紫外分光光度计TU21901,722型分光光度计,2 m3水浴锅(自制),手持式折光仪,酸度计。1.5 生产工艺1.5.1 工艺流程。1.5.2 操作要点。1.5.2.1 种子制备。将斜面菌种接种于500 ml三角瓶中,装液量200 ml,置于摇床,转速150 r/min,培养5 d。1.5.2.2 发酵罐培养。接种量10%,温度23,搅拌转速120 r/min,初始pH值6.5,通气强度1 VVM,培养5 d。1.5.2.3 离心分离。发酵醪液经3 000 r/min离心机分离20min得滤清液。1.5.2.4 调配。在发酵滤液中加入一定比例的甜味剂、酸味剂、香味料等搅拌均匀定容。1.5.2.5 澄清。将定容后的料液加热至90 后再冷却至45,加入澄清剂搅拌,保温30 min,冷却,3 000 r/min离心20 min分离。1.5.2.6 灌装灭菌。离心后的料液迅速加热至90,装入消毒过的塑料瓶,留2 cm左右的空隙封口5。于80 水浴灭菌50 min。1.6 有效成分测定1.6.1 虫草多糖的测定。硫酸蒽酮比色法6。发酵滤液,浓缩,加无水乙醇,离心,去上清液,沉淀,加浓硫酸蒽酮溶液,定容,紫外分光光度计620 nm处测定,所测OD值由葡萄糖作标准曲线,通过所得回归方程算出多糖含量。责任编辑 张彩丽 责任校对 王凌志安徽农业科学,Journal ofAnhuiAgri.Sci.2009,37(8):3762-37641.6.2 虫草酸的测定。高碘酸钠比色法7。发酵滤液,加盐酸高碘酸钠溶液,鼠李糖除去过量的高碘酸钠,加入Nash试剂,稀释至适当浓度,于412 nm F测OD值。1.6.3虫草素的测定。高效液相色谱法8。色谱条件:Symmetry C18(5m,150 mm4.6mm)色谱柱;流动相:磷酸二氢钾 2 氢氧化钠缓冲液,(0.0lmol/L,pH=6.8,加1%四氢呋喃);流速:1.8 ml/min;检测波长:260 nm;进样量:10l;灵敏度:2.000 AUFS;室温。标准样液90%甲醛配制。1.7 饮料调配 发酵滤清液、甜味剂、酸味剂调配量在单因素试验的基础上,经L9(33)正交试验确定最佳饮料配方。评价阈值以甜味10分、酸味10分、苦味5分计,风味口感5分计,满分为30分。1.8 饮料澄清试验 分别在所调配的饮料中加入壳聚糖0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 g/L,按“1.5.2.5”的方法操作,于640 nm下测定澄清液的透光率,选择透光率最高值对应的壳聚糖浓度作为添加量。1.9 饮料保存期试验 所制饮料不添加防腐剂常温存放1年半,抽样送检,由卫生检验部门参照G B4786果蔬汁标准测定微生物指标合格情况,结合饮料浑浊情况的观察,初步确定保存期。1.10 饮料品质测定 固形物含量测定,手持试折光仪。总酸的测定,酸度计法。2 结果与分析2.1 主要有效成分含量的测定 发酵后离心分离,对有效成分进行测定,由表1数据可以看出,对应于干菌丝,发酵滤液中虫草多糖、虫草酸和虫草素均有相应含量,发酵滤液可作为营养饮料的主原料。表1 虫草菌丝及发酵液中有效成分含量Table 1The effective content ofCordyceps sinensismyceliumand fer2mentation broth有效成分Effective content干菌丝%Dry hypha发酵滤液 mg/mlFer mentation broth虫草多糖8.701.320虫草酸(D2 甘露醇)12.4010.0 0虫草素(32 脱氧腺苷)0.100.132.2 饮料配方的确定 由于虫草及其发酵菌丝带有苦味,滤液的苦味也随有效成分含量的增加而增加,影响饮料口感,需调配。发酵滤液、甜味剂及酸味剂的添加量通过3因素3水平L9(33)正交试验(表2)确定。表2 风味调配因素水平Table 2The factor levels of flavor blending%水平LevelA滤清液Filtrated liquidB甜味剂SweetenerC酸味剂Sour agent17050.128060.239070.3 由表3正交试验结果可知,饮料风味最佳配比为A2B2C2;极差分析结果表明,影响饮料口感的因素顺序为C A B,即柠檬酸添加量对口感影响最为明显,其次是发酵滤液量,与其中所含苦味有关。优选配方为发酵滤清液80%,蔗糖6%,柠檬酸0.2%,之后可添加食用香料,开发成各种风味的饮品。2.3 饮料澄清处理 灌装灭菌后的饮料经冷却存放,部分蛋白质、多酚类物质、金属离子及其他胶体等物质会产生絮凝,并随保存期的延长出现二次沉淀和褐变,成为影响营养类饮料品质稳定与感官指标的主要问题。试验过程中添加稳定剂引起饮料透明度降低,而且口感也因黏稠而失去原有的舒爽感,因此,先采用热絮凝的方法将大部分热不稳定性物质沉淀,再添加澄清剂澄清。常用澄清剂有皂土(膨润土)、明胶、硅藻土、壳聚糖等,均是利用吸附作用,其中壳聚糖为食物中唯一的阳离子聚合物。夏文水等9、王岸娜等10用壳聚糖澄清苹果汁,透光率达到90%以上,而且水溶和酸溶的壳聚糖溶液对苹果汁的澄清效果比硅胶、明胶和膨润土的效果好。研究选用壳聚糖作为澄清剂,结果发现,随着壳聚糖加入量由0.1 g/L逐步增加,透光率也增加,大于0.6 g/L时透光率不再有上升趋势,故选择壳聚糖的加入量为0.6 g/L(图1)。经澄清处理后,保存期间无明显沉淀产生,且虫草多糖含量损失很少。表3L9(33)风味调配正交试验结果Table 3L9(33)The result of orthogonal test on flavor blending试验号Experiment no.ABC感官阈值Sensory threshold value111125.8212227.5313322.3421225.4522326.8623124.6731321.4832123.7933225.5R6.25.67.9-图1 壳聚糖加入量与虫草饮料透光率的关系Fig.1Relationship between the quantity of chitosan additionand the light transm ittance of beverage2.4 饮料保存试验 试验结果表明,饮料不添加防腐剂常温可存放1年,由宁夏回族自治区区食品监督检验站参照果、蔬汁饮料卫生标准(冬虫夏草饮料产品未有国家标准出台)检测数批,其微生物指标和部分重金属指标的检测结果均符合相关标准要求(表4)。产品在保存期1年内无浑浊现象出现,1年半以后有极少部分出现浑浊现象,而各项卫生指标测定结果显示,保存1年内仍在合格范围内,1年半以后,质量有所降低,测定部分产品合格,表明12个月为产品的安全保存期。冬虫夏草菌丝发酵液中含有多种有效成分和抗菌活性物质,对枯草杆菌、金黄葡萄球菌、大肠杆菌等有抑菌作用,具广谱抗菌性11。因此,尝试虫草发酵液饮料在无防腐剂条件下保存,试验结果表明,虫草营养饮料无防腐剂保存1年后饮料仍符合相关标准,可达到一般饮料保质期1年的要求。由于试验选择塑料饮料瓶包装,人工封口后采用水浴加热灭菌,工367337卷8期 方 苏等 冬虫夏草发酵液营养饮料研制艺不易严格控制,灭菌时间相对较长,如采用工业灌装灭菌生产线,灭菌时间可缩短,而产品保质期可能会更长。表4 虫草饮料部分重金属指标和保存1年后的微生物指标检测结果Table 4The results of detection on partial heavy metal indicators andthe m icroorganism indicators of beverage after one year ofstorage指标Indicator项目Item标准要求Standard检测结果Test result微生物指标菌落总数 个/ml5001040大肠菌群 个/100 ml3030霉菌 个/ml2010酵母 个/ml2010致病菌(沙门氏菌、志贺氏菌)不得检出未检出重金属指标砷(以As计)mg/L0.2未检出铅(以Pb计)mg/L0.050.03铜(以Cu计)mg/L50.122.5 饮料品质评价 感官指标:色泽浅棕黄,透明均一;口味微苦,有虫草淡香,酸甜爽口;组织状态均匀稳定,体态滑润,无沉淀。理化指标:可溶性固形物6.5%,总糖6.1%,总酸0.2%。卫生指标:符合GB 19297-2003果、蔬汁饮料标准。3 结论通过虫草菌种液体发酵,利用胞外有效营养物质,对分离后的发酵液进行饮料工艺、配方、稳定性、保存期等方面的研究,确定配方为:发酵滤液80%,蔗糖6%,柠檬酸0.2%,以浓度0.06 g/L壳聚糖作澄清处理,所制得的营养饮料含有虫草多糖、虫草酸、虫草素等特殊有效成分,饮料澄清透明,品质稳定,芳香中略带苦味。不添加防腐剂可保存12个月。参考文献1梁宗琦.中国真菌志,第三十二卷,虫草属M.北京:科学出版社,2007.2姜平,黄淑光,吴国民,等.冬虫夏草抗动物肿瘤的研究J.青海医药,1982(3):21.3李楠,宋建国,刘金云,等.蛹虫草与冬虫夏草化学成分的比较J.吉林农业大学学报,1995,17(S1):80-83.4沈晓云,李兆田,田军.冬虫夏草与虫草菌丝有效成分分析比较J.陕西大学学报,1998,21(1):80-85.5姚茂君,陈健梁,沈吴诚.无糖型虫草饮料的研制J.食品工业科技,200,28(4):156-158.6白云娥,李青山,王毅,等.冬虫夏草多糖的含量测定J.山西医科大学学报,2003,31(2):129-130.7李雪芹,包天桐,王雁.比色法测定冬虫夏草中甘露醇的含量J.中草药,1999,30(1):19-21.8周广麒,万晓星,侯友松,等.蛹虫草液态深层发酵的研究J.食品与发酵工业,2004,30(8):39-43.9夏文水,王璋.壳聚糖澄清果汁作用的研究J.无锡轻工业学院学报,1993,12(2):111-117.10王岸娜,王璋,许时婴.壳聚糖澄清猕猴桃果汁对果汁成分影响的研究J.食品科学,2004,25(2):91-95.11程显好,白毓谦.冬虫夏草菌丝体及发酵液中抗菌活性物质的初步研究J.中国食用菌,1995,14(3):37-38.(上接第3761页)有良好的口感,增加面食制品的营养,面团的发酵具有很大的影响,面团的发酵能力与面粉的质量、加水量、酵母添加量以及温度的选择有关。由于香菇馒头的制作工艺是对传统工艺的改良,在面粉中添加香菇粉,这势必影响面团的发酵,主要影响以下几方面:降低了面团中酶的活性;粗纤维增加,而面筋含量相对减少,这样对面团的持气能力有一定影响;因香菇粉具有很强的吸水性,对面筋的产生也有一定的影响。因此,该试验的主要目的是找出香菇粉的添加量,以使面团在合适的温度下,进行发酵,制出质地松软的产品。图2 加水量指标分析Fig.2Factor indices analysis chart该试验在制作香菇馒头的过程中,影响馒头质量以及口感的因素为:香菇添加量的多少,加糖量的多少,酵母加入量的多少,最后是水分的添加量。通过正交试验以及感官评定,制作香菇馒头的最佳配方(100 g面粉投放量)为香菇1.5g、加水量70.0 g、酵母1.25 g和糖1.25 g,通过该配方制作的馒头在色泽、口感,滋味上都达到了最佳效果,提高了馒头的营养价值、增加了花色品种、丰富了人们的饮食生活。图3 酵母添加量因素指标分析Fig.3Factor indices analysis chart图4 加糖量因素指标分析Fig.4Factor indices analysis chart参考文献1顾智章,陈瑛.香菇的食疗J.蔬菜,1999(5):137.2杨月欣,王光亚,潘兴吕.中国食物成分表M .北京:北京大学医学出版社,2002:77.3刘春如,易诚.香菇的营养价值和药用价值J.中国林副特产,2002(2):53.4刘丽萍.香菇的营养价值及开发利用J.食品与开发,2003(6):58.5候焕晨.请尊重我的馒头J.科学大观园,2007(7):74-76.4673 安徽农业科学 2009年