羊栖菜（Sargassum fusiforme）隶属于褐藻门，墨角藻目，马尾藻属，别名鹿角尖、海菜芽、海大麦等，是我国一种重要的经济型藻类，主要分布于浙江、福建、广东等沿海省份，此外在日本、韩国等国家也有分布[1]。羊栖菜在我国具有悠久的药用史，在《本草纲目》、《神农本草经》等药典中均有记载，可用于治疗瘿瘤、结核、水肿、甲状腺肿等。羊栖菜的主要营养成分为碳水化合物（45.84%～50.03%）、灰分（20.4%～26.86%）、脂质（5.10%～5.77%）、蛋白质（6.65%～15.64%）、氨基酸（6.18%～12.01%），其中必需氨基酸占总氨基酸的40.00%～41.64%[1-2]。羊栖菜中还含有多种生物活性物质，如多糖、多酚化合物、甾醇和萜类化合物、膳食纤维等，由于这些丰富的活性物质，使得羊栖菜具有抗氧化、抗肿瘤、抑菌消炎、降血脂、降血糖、抗凝血、抗衰老、调节免疫等功能活性[3-4]。目前，国内外羊栖菜的产品形式主要有羊栖菜干品、羊栖菜精粉、即食羊栖菜等[5-6]，产品形式较为单一，且均以粗加工为主，加工技术匮乏，难以拉动羊栖菜产品的市场，因此羊栖菜的深加工产品在未来食用海藻市场上具有广阔的开发前景。
褐藻的细胞壁主要由褐藻胶、纤维素和半纤维素等组成，若要制备成速溶粉，改善藻粉的溶解性，就必须释放出可溶性成分或降解不溶性成分。海藻的降解方法主要有物理法、化学法、生物法。物理法包括粉碎研磨、高温高压破解、高压均质、超声破碎等，其操作简单，但效率低且成本高，常被用作辅助手段[7-8]。化学法即利用强酸强碱降解，该方法技术成熟，成本低，但对设备要求高，耗能大且易造成环境污染。生物法包含酶解和发酵两种方式，生物法可以较好保留海藻的活性物质，并实现与物理、化学法相当的降解效果[9]。酶解法对设备要求低，耗时短，具有高效性；发酵法反应条件温和，较为环保，但发酵法相较于其他降解方式来说耗时较长，通常采用酶解发酵联用技术提高降解效率[10]。本研究基于羊栖菜的结构特点，以挤压膨化作为前处理，利用结合酶解与发酵处理羊栖菜浆，制备出羊栖菜速溶粉，并对速溶粉的理化特性进行分析，以期解决羊栖菜产品加工和食用方式单一、综合利用价值低等问题。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
羊栖菜:产自浙江洞头；纤维素酶（50 U/mg）、果胶酶（500 U/mg）、木聚糖酶（6 000 U/mg）、3，5-二硝基水杨酸（3，5-dinitrosalicylic acid，DNS）:上海源叶生物科技有限公司；乳酸菌株（短乳杆菌ATCC14869、植物乳杆菌ATCC14917、干酪乳杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌）:云南农业大学提供；MRS 固体培养基:北京陆桥生物有限责任公司:氢氧化钠缓冲液、盐酸缓冲液:深圳市博林达科技有限公司；无水葡萄糖:西陇科学股份有限公司。以上化学试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
HH-8CJ 恒温磁力搅拌水浴锅:常州市金坛友联仪器研究所；Varioskan Flash 多功能酶标仪:美国Thermo Scientific 公司；Universal 320R 高速冷冻离心机 :德国Hettich 公司；THZ-702A 组合式恒温摇床:常州金坛精达仪器制造公司；DSE32 双螺杆实验机:济南盛润机械有限公司；VD-650 超净工作台:苏州净化设备有限公司；DZX-50KBS 型立式蒸汽灭菌器:上海申安医疗器械厂；FD8508 真空冷冻干燥机:韩国ilShin公司；PHS-3E pH 计:上海雷磁仪器厂；ZG-1011 数显式糖度计:深圳市流数科技有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 速溶粉制备工艺流程
鲜羊栖菜→烘干→粉碎过40 目筛→挤压膨化→粉碎过100 目筛→酶解→发酵→上清液冻干→粉碎过100 目筛→速溶粉。
操作要点:新鲜羊栖菜用自来水清洗干净后，在60 ℃条件下烘干，干羊栖菜用粉碎机粉碎过40 目筛得到干羊栖菜粉。干羊栖菜粉加入蒸馏水，调节水分含量至24%，在主机频率28 Hz、喂料转速8 Hz、挤压温度135 ℃条件下进行挤压膨化，挤出物于50 ℃烘箱中干燥24 h，粉碎过100 目筛，装入密封袋保存。称取1 g 挤压膨化后的羊栖菜粉，加入25 mL 蒸馏水，搅拌均匀后调节pH 值至4.5，加入复合酶（果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）酶解4 h。将酶解液置于高压蒸汽灭菌锅内进行灭菌（121 ℃，15 min），分别接入发酵菌种，放置于恒温培养箱进行发酵。发酵完成后再次灭菌（121 ℃，15 min），在5 000 r/min、4 ℃条件下离心10 min，取上清液冻干得速溶粉。
1.3.2 酶解单因素试验
考察单酶（果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）添加量（2%、4%、6%、8%、10%）、复合酶（果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）质量比（5∶4∶1、5∶3∶2、4∶4∶2、4∶5∶1、3∶5∶2）、料液比[1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35 （g/mL）]、复合酶添加量（6%、8%、10%、12%、14%、16%）、酶解时间（1、2、3、4、5 h）、酶解pH 值（3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5）对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响。由于商品酶已给出酶的最适反应温度均为50 ℃，因此不再对酶解温度进行优化。
1.3.3 酶解正交试验
在单因素试验的基础上选取对还原糖含量及可溶性固形物含量影响较大的3 个因素进行三因素三水平酶解正交试验，选用L9（34）设计正交试验见表1。
表1 羊栖菜浆酶解条件正交因素与水平
Table 1 Factors and levels of orthogonal design of enzymatic hydrolysis conditions of Sargassum fusiforme pulp
水平12 3因素A 酶解pH 值3.5 4.0 4.5 B 复合酶添加量/%12 14 16 C 酶解时间/h 23 4
1.3.4 发酵菌种筛选
将短乳杆菌、植物乳杆菌、干酪乳杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌活化后接种到液体培养基中进行扩大培养，调整菌液的OD 值至0.7 备用。将酶解阶段得到的酶解液pH 值调至中性后灭菌，活化后的5 株菌以3%接种量分别接种至羊栖菜酶解液中，置于组合式恒温摇床内（37 ℃，120 r/min）培养48 h。通过测定发酵液pH 值、总酸含量、菌落总数、还原糖含量以确定最优菌种。
1.3.5 发酵单因素试验
将筛选出的发酵菌种接入灭菌后的酶解液，以pH值、出粉率为指标，考察发酵时间（0、1、2、3、4、5、6 d）、发酵温度（28、31、34、37、40、43 ℃）、菌种接种量（0%、2%、3%、4%、5%、6%、7%）对羊栖菜浆的影响，固定因素水平为发酵时间48 h、发酵温度37 ℃、菌种接种量3%。
1.3.6 发酵响应面优化
在发酵单因素试验结果的基础上，以出粉率为响应值，进行三因素三水平的响应面优化试验，确定最佳发酵条件组合。响应面因素与水平见表2。
1.3.7 还原糖含量测定
配制葡萄糖标准溶液1 mg/mL，梯度稀释后，采用DNS 比色法测定[11]，以葡萄糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。羊栖菜酶解液5 000 r/min、4 ℃离心10 min 后取上清液，按DNS 比色法测定其还原糖含量，计算公式如下。
表2 Box-Behnken 试验因素和水平设计
Table 2 Factors and levels of Box-Behnken design
水平-1 01因素A 发酵时间/d 234 B 菌种接种量/%234 C 发酵温度/℃34 37 40
式中:X 为还原糖含量，mg/mL；m 为根据回归方程得到的葡萄糖质量，mg；v 为加入样品体积，mL ；n 为稀释倍数。
1.3.8 可溶性固形物含量测定
将酶解液灭酶后，于5 000 r/min、4 ℃条件下离心10 min，取上清液，用数显式糖度计测定可溶性固形物含量。
1.3.9 速溶粉出粉率测定
发酵液灭菌（121 ℃，15 min）后在5 000 r/min、4 ℃条件下离心10 min，取上清液冻干得速溶粉，出粉率参照以下公式计算。
式中:N 为速溶粉出粉率，%；m1 为原羊栖菜粉的干重，g；m2 为速溶羊栖菜粉干重，g 。
1.3.10 总酸含量的测定
参照GB 12456—2021 《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》中的第一法进行总酸含量的测定。
1.3.11 乳酸菌菌落总数的测定
用无菌水将发酵液进行梯度稀释至适宜浓度，采用MRS 固体培养基平板计数，每种菌进行3 次平行试验，结果取平均值，单位为CFU/mL。
1.3.12 速溶粉理化特性测定
参照Lu 等[12]的方法测定持水力；参照Chan 等[13]的方法测定持油力、溶胀力；参照孙维宇等[14]的方法测定分散性、湿润性、冲调稳定性；参照陈坤林等[15]的方法测定溶解度、松密度、休止角、滑动角。
1.4 数据分析
试验中所有指标的数据均为各测定3 次的平均值，使用Design-Expert V8.0.6.1 响应面设计软件、Origin 2022 和IBM SPSS Statistics 25 进行数据处理。
2 结果与分析
2.1 羊栖菜酶解工艺优化
2.1.1 单因素试验
2.1.1.1 单酶添加量对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶添加量对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图1 所示。
图1 果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶添加量对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.1 Effects of pectinase，cellulase，and xylanase addition on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图1 可知，3 种酶单独作用对酶解体系中还原糖含量及可溶性固形物含量的影响效果不同，果胶酶酶解得到的还原糖含量和可溶性固形物含量最高，纤维素酶次之，木聚糖酶最低。结果表明，3 种酶的酶解能力强弱依次为果胶酶>纤维素酶>木聚糖酶，酶解能力的强弱可为后续确定复合酶的比例提供参考。
2.1.1.2 复合酶质量比对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
复合酶质量比对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图2 所示。
图2 复合酶质量比对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.2 Effects of compound enzyme ratio on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图2 可知，当复合酶（果胶酶、纤维素酶、木聚糖酶）质量比为5∶4∶1 时，还原糖含量达到最大值，但复合酶质量比的改变对羊栖菜浆可溶性固形物含量无明显影响。综合考虑，选择果胶酶∶纤维素酶∶木聚糖酶=5∶4∶1（质量比）进行后续试验。
2.1.1.3 复合酶添加量对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
复合酶添加量对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图3 所示。
图3 复合酶添加量对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.3 Effects of compound enzyme addition on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图3 可知，还原糖含量随复合酶添加量的增大而增大，在16% 处达到最大值；可溶性固形物含量在复合酶添加量14% 处达到峰值，且与添加量12%、16% 无显著差异。因此，选取复合酶添加量为12%、14%、16%进行后续正交试验。
2.1.1.4 料液比对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
料液比对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图4 所示。
图4 料液比对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.4 Effects of solid-to-liquid ratio on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图4 可知，在料液比为1∶25 （g/mL）时，酶解液中的还原糖含量达到最高，但料液比的改变对还原糖含量的影响并无显著差异。可溶性固形物含量随加液量的增加而缓慢升高，最后趋于平缓，综合分析显著性差异，选择料液比为1∶25 （g/mL）进行后续试验。
2.1.1.5 酶解pH 值对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
酶解pH 值对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图5 所示。
图5 酶解pH 值对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.5 Effects of pH on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图5 可知，还原糖含量随酶解pH 值的增大呈缓慢减小趋势，但酶解pH 值范围为3.0～5.0 时差异不显著；可溶性固形物含量随酶解pH 值的增大而减小，且酶解pH 值为3.0～4.0 时无显著差异。因此，选择酶解pH 值为3.5、4.0、4.5 进行后续正交试验。
2.1.1.6 酶解时间对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响
酶解时间对还原糖含量和可溶性固形物含量的影响如图6 所示。
图6 酶解时间对还原糖和可溶性固形物含量的影响
Fig.6 Effects of enzymolysis time on reducing sugar and soluble solid content
同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图6 可知，还原糖含量和可溶性固形物含量均随酶解时间的延长而增加，在 4 h 处达到最大值后呈下降趋势，但酶解时间在3 h 之后，还原糖含量的变化不显著。结果说明，酶解4 h 后，酶解底物已被充分酶解，继续延长酶解时间不会再增加还原糖含量和可溶性固形物含量，因此固定酶解时间为2、3、4 h 进行后续正交试验。
2.1.2 酶解正交试验
正交试验结果与分析如表3 所示。
表3 羊栖菜浆酶解正交试验结果
Table 3 Orthogonal test results of enzymatic hydrolysis of Sargassum fusiforme pulp
编号123456789还原糖含量主次顺序可溶性固形物含量主次顺序k1 k2 k3R k1 k2 k3R A 酶解pH 值1（3.5）11 2（4.0）22 3（4.5）33 51.39 59.03 68.44 17.05 A>C>B 1.52 1.56 1.63 0.11 B>A>C B 复合酶添加量/%1（12）2（14）3（16）123123 59.06 59.62 60.17 1.11 1.67 1.57 1.46 0.22 C 酶解时间/h 1（2）3（4）2（3）321213 58.85 59.08 60.92 2.06 1.54 1.54 1.63 0.09还原糖含量/（mg/mL）50.02 52.91 51.22 59.59 58.45 59.04 67.57 67.50 70.24可溶性固形物含量/%1.61 1.61 1.33 1.68 1.55 1.45 1.73 1.54 1.60
由表3 可知，影响还原糖含量的主次关系为酶解pH 值>酶解时间>复合酶添加量；影响可溶性固形物含量的主次关系为复合酶添加量>酶解pH 值>酶解时间。根据极差分析可知，以还原糖含量为指标，最佳的酶解条件为A3B3C3；以可溶性固形物含量为指标，最佳的酶解条件为A3B1C3。由于酶解可促进后续发酵菌种生长所需碳源的生成和转化，因此以还原糖含量作为主要指标，综合分析并确定A3B3C3 为最优酶解条件，其他酶解条件则按单因素试验结果确定。经验证采用此方案，羊栖菜酶解液中还原糖含量和可溶性固形物含量得到提升，分别为（70.62±0.28）mg/mL 和（1.62±0.02）%。因此，羊栖菜酶解的最佳工艺为复合酶添加量16%、pH4.5、酶解时间4 h、复合酶质量比5∶4∶1、料液1∶25 （g/mL）、酶解温度50 ℃。
2.2 羊栖菜发酵工艺优化
2.2.1 发酵菌种筛选
羊栖菜浆液接种不同菌种发酵48 h 后，还原糖含量、总酸含量、pH 值和乳酸菌菌落总数变化如图7 所示。
图7 不同乳酸菌发酵对羊栖菜浆还原糖含量、总酸含量、pH 值的影响
Fig.7 Effects of fermentation with different lactic acid bacteria on reducing sugar content，total acid content，and pH value of Sargassum fusiforme pulp
A. 还原糖含量；B. 总酸含量；C. pH 值；D. 乳酸菌菌落总数。不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图7 可知，植物乳杆菌发酵的羊栖菜浆液中还 原糖含量最低（14.50 mg/mL），表明其可能具有较强的还原糖利用能力，结合该菌种发酵后的pH 值最低，酸度最高，表明其在羊栖菜浆液体系中具有较好的发酵性能，尽管该菌种的菌落总数不及其他菌种，但也达到了2.46×107 CFU/mL。综合以上各项指标结果，最终选择植物乳杆菌作为羊栖菜浆发酵菌种。
2.2.2 发酵单因素试验
以出粉率和pH 值为指标，分别探究不同发酵时间、发酵温度、菌种接种量对羊栖菜发酵的影响，结果如图8 所示。
图8 发酵时间、发酵温度、菌种接种量对出粉率和pH 值的影响
Fig.8 Effects of fermentation time，temperature，and inoculum amount on the powder yield and pH value
A. 发酵时间；B. 发酵温度；C. 菌种接种量。同一指标不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
由图8 可知，羊栖菜速溶粉出粉率在菌种接种量为3%、发酵时间为3 d、发酵温度为40 ℃时具有最大值，说明在此条件下发酵羊栖菜可增加其可溶性物质的溶出。乳酸菌降解海藻主要是通过产酸、产酶的方式破坏海藻细胞壁的木质素、纤维素、木聚糖等长分子链多糖，进而导致海藻细胞壁结构降解，使细胞内溶物流出。乳酸菌发酵过程会产生大量乳酸、乙酸等有机酸，降低发酵体系的pH 值，从而达到酸解海藻的目的，因此pH 值越低说明发酵的效果越好。综合分析图8 中不同因素对发酵液pH 值的影响结果，可以确定菌种接种量为3%、发酵时间为3 d、发酵温度为40 ℃的条件更有利于发酵体系的进行。
2.2.3 发酵响应面试验
基于单因素试验结果，进一步以出粉率为响应值，发酵时间（A）、菌种接种量（B）、发酵温度（C）为自变量进行三因素三水平试验，响应面设计及结果见表4。
表4 响应面试验设计方案及结果
Table 4 Response surface test design and results
序号1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 A 发酵时间-1 1-1 1-1 1-1 1000000000 B 菌种接种量-1-1 110000-11-1100000 C 发酵温度0000-1-1 11-1-1 1100000出粉率/%40.09 40.18 40.39 40.36 40.70 41.34 41.76 41.43 41.24 41.84 41.66 42.16 41.43 40.98 41.13 40.97 41.13
通过Design-Expert V8.0.6.1 软件进行响应面分析，得到回归拟合方程Y=41.13+0.046A+0.20B+0.23C-0.032AB-0.24AC-0.024BC-0.64A2-0.23B2+0.83C2。对此回归方程的方差分析结果如表5 所示。
表5 回归模型方差分析
Table 5 Analysis of variance of regression model
注:*表示影响显著（P<0.05）；**表示影响极显著（P<0.01）；***表示影响高度显著（P<0.001）。
方差来源模型A 发酵时间B 菌种接种量C 发酵温度AB AC BC A2 B2 C2残差失拟项误差项总和平方和5.61 0.017 0.32 0.44 4.032×10-3 0.24 2.256×10-3 1.75 0.22 2.87 0.22 0.076 0.14 5.83自由度91111111117341 6均方0.62 0.017 0.32 0.44 4.032×10-3 0.24 2.256×10-3 1.75 0.22 2.87 0.031 0.025 0.035 F 值20.25 0.56 10.29 14.31 0.13 7.76 0.073 56.79 7.08 93.09 0.73 P 值0.000 3***0.479 7 0.014 9*0.006 9**0.721 8 0.027 1*0.794 4 0.000 1***0.032 4*<0.000 1***0.587 5
由表5 可知，该模型的F 值为20.25，P 值=0.000 3<0.001，表明该模型高度显著，回归系数R2=0.963 0，失拟项为0.587 5，失拟项不显著，表明该模型可以较好地拟合试验的实际情况，结果具有可靠性。由P 值可知，菌种接种量对出粉率有显著影响，发酵温度对出粉率有极显著影响，发酵时间对速溶粉出粉率影响不显著；由F 值可知，各因素对速溶粉出粉率影响的顺序为C>B>A。
根据响应面模型确定羊栖菜发酵的最佳工艺为发酵时间3.65 d、菌种接种量3.32%、温度40 ℃，此条件下出粉率的预测值为41.81%。基于试验操作的可行性，确定最佳羊栖菜发酵最佳条件为发酵时间3.5 d、菌种接种量3%、发酵温度40 ℃，在此条件下出粉率达到41.63%，与预测值相似，证明响应面模型具有可行性。
2.3 不同处理方式对羊栖菜速溶粉出粉率的影响
不同处理方式对羊栖菜速溶粉出粉率的影响如表6 所示。
由表6 可知，单独进行挤压膨化处理可使速溶粉出粉率增加5.83%；单独酶解处理可使速溶粉出粉率增加9.4%；挤压膨化联合酶解处理可使速溶粉出粉率增加14.75%；而结合挤压膨化、酶解和发酵3 种处理可使羊栖菜出粉率增加24.98%。挤压膨化主要是通过高温高压以及高剪切力作用，破坏植物细胞壁，促进细胞内可溶性成分溶出，提高速溶粉出粉率[16]。酶解法通过改变细胞壁和细胞膜的渗透性，将大分子多糖降解成单糖、低聚糖等，加快可溶性物质的溶出，增加速溶粉的得率[17]。乳酸菌发酵海藻的过程可直接利用酶解得到的单糖促进发酵，通过产生多种水解酶降解海藻，以及发酵产酸降解大分子物质，进而使出粉率增加[18]。因此，本研究以挤压膨化作为前处理，结合酶解与发酵法制备速溶粉，并对加工工艺进行优化，使出粉率显著提高，达到了41.63%。
表6 不同处理方式组合对出粉率的影响
Table 6 Effects of different treatment combinations on powder yield
注:不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
不同处理方式未处理挤压膨化处理酶解处理挤压膨化+酶解处理挤压膨化+酶解+发酵处理出粉率/%16.65±0.75e 20.48±0.17d 26.22±1.25c 31.40±0.18b 41.63±0.16a
联合挤压膨化、酶解与发酵处理得到的速溶粉与普通粉如图9 所示。
图9 普通粉与速溶粉
Fig.9 Ordinary powder and instant powder
由图9 可知，最优工艺制备的速溶粉颜色更鲜亮，粉体更细腻。
2.4 速溶粉的理化特性分析
羊栖菜速溶粉的理化特性分析见表7。
表7 羊栖菜速溶粉的理化特性分析
Table 7 Physicochemical properties of Sargassum fusiforme powder
注:同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
样品普通粉速溶粉持水力/（g/g）12.09±0.26a 1.03±0.01b持油力/（g/g）1.11±0.01a 1.21±0.05a溶胀力/（mL/g）1.12±0.00b 16.18±0.26a溶解度/%11.09±0.10b 93.47±0.44a分散性/s 3.00±0.00b 218.33±6.24a湿润性/min 4.42±0.18b 21.23±0.14a冲调稳定性/%24.35±0.73b 92.73±0.42a松密度/（g/mL）0.68±0.01b 0.74±0.01a休止角/°22.29±0.40b 30.68±0.20a滑动角/°37.12±0.90b 52.51±0.88a
2.4.1 持水力、持油力、溶胀力
持水力、持油力是样品受到外部离心力或压力时吸附水分、油脂的能力。由表7 可知，与普通粉相比，速溶粉的持水力显著降低，而持油力没有显著变化。这可能是因为羊栖菜粉在加工过程中细胞结构被破坏，使其对水分的束缚力减小从而导致持水力下降，这与夏晓霞等[19]的研究结果相似。此外，由于纤维的网状结构可吸附水分子，而加工过程破坏了纤维素的网状结构，进而导致速溶粉的持水力降低。溶胀力表示的是粉体与水结合能力的大小，溶胀力越大，说明粉体分散于水中的稳定性越好。与普通粉相比，速溶粉的溶胀力大幅增加，可能原因为加工过程中增加了可溶性膳食纤维含量，粉体的长链大分子减少，短链分子增加，暴露出更多结合位点，溶胀力也随之增加[20]。
2.4.2 速溶特性分析
由表7 可知，与普通粉相比速溶粉的溶解度、分散性、湿润性、冲调稳定性均显著增加（P<0.05）。速溶粉溶解度和冲调稳定性分别增加了82.38%、 68.38%，粉体速溶性较好，冲调后溶液稳定。分散性指的是已润湿的粉末颗粒凝块在与水接触时自发均匀分散的能力[21]。速溶粉的分散性较大，分散能力较差，可能是因为速溶粉粉末粒度小，颗粒之间的空隙小，粉末之间容易发生黏着，阻碍水向粉体内部渗透[22]。湿润性指的是粉末均匀分布在液体表面后吸收水分的能力[21]，速溶粉颗粒较轻，溶解时会浮于表面，因此速溶粉的湿润性要劣于普通粉。
2.4.3 粉体特性分析
松密度反映的是粉体的填充性能，与粉体颗粒大小及其分布、形状等密切相关，羊栖菜速溶粉松密度大于普通粉，更利于粉体的充填。滑动角和休止角反映粉体的流动性，其值越小的粉体流动性越好，休止角越大溶解性越好[19]。如表7 所示，与普通粉相比，速溶粉的休止角和滑动角均增大，表明速溶粉的流动性较差，但溶解性好。原因是速溶粉的粉体粒径小，颗粒的比表面积增大，表面聚合能力变大，粉体会更紧密地聚集，不会轻易分散，粉体和玻璃板之间的摩擦力随之减小，使得休止角和滑动角增大，速溶粉的流动性则变差[23]。
3 结论
本研究通过单因素和正交试验优化羊栖菜酶解工艺，确定了复合酶酶解条件的最佳组合:复合酶添加量16%，果胶酶∶纤维素酶∶木聚糖酶为5∶4∶1（质量比），pH4.5，酶解时间4 h。进一步筛选出最适发酵羊栖菜浆液的植物乳杆菌，并优化得到其最佳发酵条件:发酵温度40 ℃、菌种接种量3%、发酵时间3.5 d，在此条件下得到速溶粉出粉率为41.63%。研究加工过程中不同处理方式对羊栖菜速溶粉出粉率的影响，发现结合挤压膨化、酶解和发酵处理得到的出粉率最高。对速溶粉的理化特性进行分析可知，以上复合加工工艺可以改善羊栖菜粉的溶胀力、溶解度、冲调稳定性、流动性和松密度。本研究表明结合挤压膨化、酶解和发酵工艺制备羊栖菜速溶粉具有较好的可行性，可为新型健康海藻产品开发提供理论参考，具有广泛的应用前景。
[1] 刘宇璇, 汪芷因, 林振士, 等. 洞头羊栖菜不同部位的营养成分和物化性质分析[J]. 现代食品科技, 2022, 38(1): 216-223, 133.LIU Yuxuan, WANG Zhiyin, LIN Zhenshi, et al. Analysis of nutritional components and physicochemical properties of different parts of Sargassum fusiforme[J]. Modern Food Science and Technology, 2022, 38(1): 216-223, 133.
[2] TAKEI M, KUDA T, EDA M, et al. Antioxidant and fermentation properties of aqueous solutions of dried algal products from the Boso Peninsula, Japan[J]. Food Bioscience, 2017, 19: 85-91.
[3] LIU J, LUTHULI S, YANG Y, et al. Therapeutic and nutraceutical potentials of a brown seaweed Sargassum fusiforme[J]. Food Science & Nutrition, 2020, 8(10): 5195-5205.
[4] LI Y J, FU X T, DUAN D L, et al. Comparison study of bioactive substances and nutritional components of brown algae Sargassum fusiforme strains with different vesicle shapes[J]. Journal of Applied Phycology, 2018, 30(6): 3271-3283.
[5] 马正然. 羊栖菜在加工过程中的色泽变化及产品开发研究[D].无锡: 江南大学, 2015.MA Zhengran. Study on color change and product development of Sargassum fusiforme during processing[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2015.
[6] GAN L J, CHEN S T, CHEN W L, et al. Effect of particle size of Sargassum fusiforme residue powder on sugar-free cookies properties[J]. LWT-Food Science and Technology, 2023, 182: 114826.
[7] KAZEMI M, FATHI M, JAHANBIN K, et al. Optimization of ultrasonic-assisted hot acidic solvent extraction of ulvan from Ulva intestinalis of the Persian Gulf: Evaluation of structural, techno-functional, and bioactivity properties[J]. Food Hydrocolloids, 2023,142: 108837.
[8] 胡婷, 辛萌, 周晓琳, 等. 微波法制备甘露糖醛酸寡糖及其体外抗氧化活性研究[J]. 中国海洋药物, 2014, 33(3): 27-33.HU Ting, XIN Meng, ZHOU Xiaolin, et al. Preparation of mannuronic acid oligosaccharides by microwave-assistant method and study of their in vitro antioxidant activities[J]. Chinese Journal of Marine Drugs, 2014, 33(3): 27-33.
[9] 李娟娟, 刘艺欢, 陈东方, 等. 谷物制品的生物加工研究进展[J].食品工业科技, 2020, 41(13): 358-363.LI Juanjuan, LIU Yihuan, CHEN Dongfang, et al. Research progress of bio-processing of cereal products[J]. Science and Technology of Food Industry, 2020, 41(13): 358-363.
[10] HUANG W X, WU C L, CHEN Z P, et al. Microbial degradation of kelp waste by cooperation of alginate and cellulose hydrolyzing bacteria: A potential solution for kelp waste reutilization[J]. Journal of Applied Phycology, 2023, 35(4): 1865-1877.
[11] 牟佳红, 梁安雯, 覃超琳, 等. 酶解与发酵联合处理对黑木耳还原糖含量及抗氧化性能的影响[J]. 食品工业科技, 2022, 43(7):139-147.MOU Jiahong, LIANG Anwen, QIN Chaolin, et al. Effect of enzymatic hydrolysis combined with fermentation treatment on reducing sugar content and antioxidant performance of Auricularia auricula[J]. Science and Technology of Food Industry, 2022, 43(7): 139-147.
[12] LU Y F, KOKJE T, SCHUTYSER M A I, et al. The effect of colloid milling on the microstructure and functional properties of asparagus dietary fibre concentrates[J]. LWT-Food Science and Technology, 2022, 169: 114013.
[13] CHAN P T, MATANJUN P. Chemical composition and physicochemical properties of tropical red seaweed, Gracilaria changii[J].Food Chemistry, 2017, 221: 302-310.
[14] 孙维宇, 王章桃, 伍金娥. 挤压膨化联合发酵技术对速食米粉食用品质的影响[J]. 武汉轻工大学学报, 2022, 41(1): 1-8.SUN Weiyu, WANG Zhangtao, WU Jine. Effect of extrusion combined fermentation technology on edible quality of instant rice flour[J]. Journal of Wuhan Polytechnic University, 2022, 41(1): 1-8.
[15] 陈坤林, 黄明珠, 李祥, 等. 挤压膨化处理对芡实速溶粉理化特性的影响[J]. 食品与发酵工业, 2023, 49(17): 259-266.CHEN Kunlin, HUANG Mingzhu, LI Xiang, et al. Effect of extrusion treatment on physical and chemical properties of Euryale ferox instant powder[J]. Food and Fermentation Industries, 2023, 49(17):259-266.
[16] 张雨. 双螺杆挤压操作参数对红景天膨化及抗氧化特性的影响研究[D]. 延吉: 延边大学, 2021.ZHANG Yu. Effect of operating parameters of twin-screw extrusion on expansion and antioxidant properties of Rhodiola sachalinensis[D]. Yanji: Yanbian University, 2021.
[17] SUN C X, ZHOU J L, DUAN G L, et al. Hydrolyzing Laminaria japonica with a combination of microbial alginate lyase and cellulase[J]. Bioresource Technology, 2020, 311: 123548.
[18] 时瑞, 柯范生, 吴曼铃, 等. 海藻乳酸菌发酵的研究进展[J]. 食品工业科技, 2021, 42(16): 381-387.SHI Rui, KE Fansheng, WU Manling, et al. Research progress of seaweed fermentation with lactic acid bacteria[J]. Science and Technology of Food Industry, 2021, 42(16): 381-387.
[19] 夏晓霞, 寇福兵, 薛艾莲, 等. 超微粉碎对枣粉理化性质、功能特性及结构特征的影响[J]. 食品与发酵工业, 2022, 48(12): 37-45.XIA Xiaoxia, KOU Fubing, XUE Ailian, et al. Effect of superfine grinding on physicochemical properties, functional and structure characteristics of jujube powder[J]. Food and Fermentation Industries, 2022, 48(12): 37-45.
[20] JACOBS P J, HEMDANE S, DORNEZ E, et al. Study of hydration properties of wheat bran as a function of particle size[J]. Food Chemistry, 2015, 179: 296-304.
[21] BUDNIMATH S H, G B, GANIGER V M, et al. Physical, reconstitution and phenolic properties of instant drink mix prepared with Moringa oleifera leaf, raw banana and whey protein concentrate[J].Measurement: Food, 2023, 11: 100108.
[22] ZHANG T, XIAO S Y, DING Z H, et al. Effects of superfine grinding on physicochemical properties and morphological structure of coix seed powders[J]. Journal of Cereal Science, 2021, 102:103361.
[23] 胡晗. 莲子速溶粉加工工艺的研究及代餐粉的开发[D]. 福州:福建农林大学, 2020.HU Han. Study on processing technology of lotus seed instant powder and development of meal replacement powder[D]. Fuzhou: Fujian Agriculture and Forestry University, 2020.