芒果粉加工技術研究進展

鄭 毅黃雙華伍 斌

ZHENG Yi 1，2HUANG Shuang－hua 2WU Bin 2

（1.攀枝花學院生物與化學工程學院，四川 攀枝花 617000；2.干熱河谷特色生物資源開發四川省高校重點實驗室，四川 攀枝花 617000）

芒果是著名的熱帶水果，有“熱帶水果之王”的美譽，其肉質甜美，氣味芬芳，富含糖、酸、維生素、膳食纖維及少量的蛋白質、脂肪、礦物質［1］。據報道［2］，芒果每100g 可食部分含VA4 800U，是香蕉的10倍、蘋果的50倍；VC含量為41mg／100g，賴氨酸、蛋氨酸等人體必需的氨基酸含量亦相當豐富。芒果具有抗癌、美化肌膚、防止高血壓、動脈硬化、防止便秘、止咳、清腸胃的功效［3］。但芒果是典型的躍變型或呼吸高峰型水果，采收季節高溫、高濕，加上果體嬌嫩、皮薄汁多、呼吸代謝強，極易造成機械損傷和腐爛。此外，芒果有20%左右的殘次果不宜作為商品果。目前芒果加工主要形成了果汁飲料、果酒、罐頭、果干、蜜餞、果醬等幾大類產品［4］。而果粉是一種較新的水果深加工方式［5］，產品具有加工方便、水分含量低、保存時間長、能保持水果原有的營養及色香味、使用方便、用途廣泛等優異特質，近來在水果加工領域倍受重視。但是成熟芒果含汁多、糖分高、果膠多、黏度大［6］，加工成果粉具有一定的技術難度。

1 芒果粉的傳統加工技術

1.1 加熱鼓風干燥法

加熱鼓風干燥是農副產品加工的一種主要方式，其方法是將原料置于烘箱或烘干室內，吹入熱風使物料升溫并加快空氣流動，使水分被快速帶走的一種干燥方法，其成本低，通用性強，操作簡單。在印度［7］多用熱風干燥加工生芒果粉，生芒果經切片后在（60±5）℃電熱箱干燥8～12h，粉碎，即得生芒果粉。但成熟芒果具有汁多、肉粘、糖份高的特點，較難用熱風干燥法直接制得芒果粉。Villa Corrales等［8］曾報導了利用加熱鼓風干燥成熟芒果的研究，利用鼓風干燥箱干燥，其箱內相對濕度控制在15%，干燥風速設置為0.2m／s，選擇固形物含量在15～20°Brix的芒果（九成熟左右），切片厚度為2mm，干燥溫度為60℃時，需要干燥4h，但水分含量仍高于10%，若切片厚度為4mm，干燥時間至少在6h以上。可見，芒果切片熱風干燥，時間長、能耗高，水分含量很難降低到10%以下，不利于后續粉碎制備芒果粉。Dissa等［9］利用太陽能集熱干燥箱干燥芒果片，可在干燥初期讓芒果片水分快速蒸發，在較短的時間內水分下降到30%以下，為后續干燥奠定了基礎，可有效的節約能源。

1.2 常規真空干燥法

真空干燥法是利用低壓下物料中的水分在較低的溫度之下（40～60℃）沸騰而蒸發，使物料較快脫水干燥的一種加工方法，干燥后可使物料水分低至3%～5%，而且干燥溫度較低，能較好地保持產品的顏色和香氣［10，11］，在果蔬加工中被 廣 泛 應 用。Jaya等［12，13］利 用 固 形 物 含 量 在 15～20°Brix的芒果漿，添加麥芽糊精來降低芒果粉末的黏性和吸濕性，以磷酸三鈣作為抗結劑，在壓力30～50Pa條件下真空干燥，通過正交優化試驗，得到了麥芽糊精的最優添加比例為0.527kg／kg·芒果干物質，磷酸三鈣的最優添加比例為0.016 7kg／kg·芒果干物質，干燥時果漿裝盤厚度不得大于2.6mm，干燥溫度不得高于72.3℃，干燥時間為2h，可獲得質量較好的芒果粉。

1.3 噴霧干燥法

噴霧干燥法是將液體原料用霧化器分散成霧滴，并用熱空氣與霧滴直接接觸，使水分快速蒸發而獲得粉粒狀產品的一種干燥方法。噴霧干燥被大量用于食品、醫藥、化工產品的干燥，是工業上使用最廣泛的一種干燥技術，其優點是干燥時間短、生產效率高、產品質量均勻，缺點是不太適合熱敏性物質、黏稠狀物質的干燥［14，15］。Milton Cano Chauca等［16］采用B－191小型噴霧干燥器制備芒果粉，首先將芒果漿固形物含量稀釋到12°Brix，采用麥芽糊精、阿拉伯膠、蠟質淀粉作為填料，添加量為果漿質量的12%，同時添加一定量的結晶纖維素作為抗結劑，在進口溫度為160℃，出口溫度70～75℃條件下噴霧干燥，獲得了芒果粉，選用麥芽糊精做填料時獲得的產品溶解性更好。Caparino等［17］采用S－1噴霧干燥器制備芒果粉，干燥機進、出口溫度分別為180，80℃；在芒果原漿添加了麥芽糊精，添加比例為芒果干物質的25%～45%，干燥時間僅為1～3s，獲得芒果粉粒徑大小為250μm，含水量為4.3%，色澤為淺黃色，果粉溶解性達到95.31%，在相對濕度75%±1%、溫度25℃條件下7d吸濕率為16.5%。陳民等［18］采用QZ－5型高速離心噴霧干燥機制備芒果粉，在芒果原漿中添加了10%～15%的可溶性淀粉作為填料和30%～40%的水稀釋，在進口溫度為180～200℃，出口溫度為90～100℃，離心轉盤轉速2 000r／min條件下獲得了芒果粉。

1.4 冷凍真空干燥法

冷凍真空干燥法是將濕物料或溶液在較低的溫度（－80～－15℃）下凍結成固態，然后在真空（1～50Pa）條件下使其中的水分不經液態直接升華成氣態，最終使物料脫水的一種干燥技術。特別適用于熱敏性食品的干燥，凍干食品中的營養成分和風味物質損失少，可最大限度地保留新鮮食品原有的營養、味道、芳香和顏色；在真空條件下，易氧化物質可得到有效保護；冷凍干燥所得干制品不會失去原有形狀，具有理想的速溶性和快速復水性［19］。凍干法雖然獲得的產品質量非常好，但設備投資高，能耗大，運行費用高，在大規模的蔬菜加工中使用不多。Nathdanai Harnkarnsujarit等［20］報導了凍干芒果粉的制備方法，選擇總可溶性固體含量在16～20°Brix的芒果果實，切成1cm3立方體，－35℃凍結2h，再在冷凍真空干燥機中干燥至水分低于5%，然后粉碎獲得芒果粉，粒徑為15～500μm，保存時用硅膠作為干燥劑防止吸濕。趙祎等［21］將芒果漿在－38～－18℃下速凍3～4h后放入真空罐真空解析干燥18～22h，真空干燥的真空度為0～70Pa，解析干燥的最高溫度不超過50℃，所得樣品含水量為2.82%。

2 芒果粉加工新技術

2.1 折射窗干燥法

折射窗干燥法（refractance window，RW）［22］，是集傳導、輻射和薄層干燥的新干燥方法。其原理是以循環熱水作為熱源，利用食品級聚酯薄膜作為干燥載體，由于聚酯薄膜具有良好的紅外線透過性，同時又是熱的不良導體，濕物料被噴涂到聚酯薄膜制作的傳送帶上，在循環熱水箱上運轉，物料中的水分與聚酯膜接觸的部位形成一個可以讓紅外輻射通過的“窗口”，這種紅外輻射可以使物料中的水分在低溫下蒸發，熱能同時以輻射和傳導兩種方式傳遞到物料上，物料受熱、水分蒸發并被及時排出，紅外輻射和熱傳導共同作用使干燥具有較高的熱效率。隨著干燥進行，物料水分含量逐漸減小至5%以下，在傳送帶末段再利用低溫水冷卻，即可獲得干燥的漿片（其裝置示意圖見圖1）［23］。Caparino等［17］采用RW干燥法制備芒果粉，利用95～97℃ 熱水作為循環水加熱源，芒果漿涂膜厚度為0.5～0.7mm，冷卻溫度為22℃，干燥腔空氣相對濕度保持在50%～52%，干燥時間為3min，實測干燥時漿膜片溫度為（74±2）℃，干燥后的果片水分含量為1.7%，可直接粉碎獲得芒果粉。該研究還將RW干燥與冷凍干燥、噴霧干燥和熱鼓干燥進行了比較，發現RW干燥獲得芒果粉與芒果原漿和凍干的芒果粉色澤非常接近，β－胡蘿卜素、Vc損失率與冷凍干燥方法相當，效果明顯好于熱鼓干燥和噴霧干燥，而且生產成本比冷凍干燥低很多。

圖1 “RW”干燥系統示意圖［23］Figure1 Schematic diagram of refractance window drying system

RW干燥被稱為第四代干燥技術，具有較高能源使用效率和產品的品質保持能力［24］，特別適用于熱敏強、黏度大的果蔬漿狀物料的干燥，而且設備簡單，生產成本低，在芒果粉生產過程中具有較大的應用潛力。

2.2 噴動流化床干燥法

噴動流化床（SFB）常用于化工、醫藥領域，它是在流化床基礎上發展而來，目前已用于干燥液態、糊狀、膏狀的食品物料［25］，具有較好的效果。在噴動流化床中填充玻璃、陶瓷等為材料的惰性載體，壓縮空氣經流體噴嘴進入噴動床使惰性載體產生噴動，熱氣流經氣體分布板均勻分布后進入床層使粒子維持正常的流化狀態。然后將待干燥料液由加料器噴灑在惰性粒子的表面，形成一層液膜，隨即粒子內部儲存的熱量瞬時傳遞給液膜，液膜隨粒子在床內一起流化，并與熱氣流間發生熱質交換，在熱粒子和熱風的共同作用下，物料水分快速蒸發，料膜將由彈塑性轉變為彈脆性，并在粒子間碰撞與摩擦等外力作用下，從粒子的表面脫落，并在持續的碰撞中被逐漸粉碎，后由氣流帶離流化床經收集得到干燥固體粉末［26］。Rosiane Lopes da Cunha等［27］報導了一種利用噴動流化床干燥芒果漿的研究，首先將芒果漿稀釋到10～12°Brix，以3.8mm直徑的玻璃球為惰性粒子載體，進氣速度8.9～9.7m／s（22.25～24.25L／s），進料速度0.5～2.0g／min，干燥溫度60～70℃，干燥時間110～250min，獲得的芒果粉含水量在3.5%以下。

2.3 交替干燥研磨法

Djantou等［28］提出了一種改進芒果粉加工工藝的新方法，即交替干燥研磨法（alternation drying and grinding technique，ADG）。該方法先將芒果切片，在電熱恒溫干燥箱中于55℃干燥24h，此時芒果片表面已經干燥，并形成了一個阻止內部水分蒸發的屏障，芒果干整體水分含量為17%～22%，平均為18%；利用刀片粉碎機將芒果干粉碎成直徑2～3mm的顆粒，再次置于電熱恒溫干燥箱中于55℃干燥10h，含水量降低至13%；然后再次粉碎、干燥，就能獲得粒徑小于0.45mm、含水量低于8%的芒果粉，該方法能很好地解決加工過程中芒果粉末結塊的問題，同時能得到較小粒徑的芒果粉，加工能耗也有所降低。

2.4 泡沫干燥法

泡沫干燥法［29］（foam－mat drying，FMD）先將液態或半固態食品物料進行預泡沫化處理，形成多孔狀結構，增大物料的表面積。將穩定的泡沫物在多孔板上鋪成厚約2～5mm的均勻薄層，通過加熱使水分快速散失，以達到干燥的目的，該法適用于加工熱敏性的、黏性的、含糖量高的食品物料和 藥物等。Rajkumar等［30，31］和 Dattatreya M.Kadam等［32］先后報導了泡沫干燥制備芒果粉的研究，分別用大豆蛋白、甘油單硬脂酸酯和雞蛋清蛋白作為起泡劑，最佳添加濃度分別為大豆蛋白1%、甘油單硬脂酸酯2%、雞蛋清蛋白10%，攪拌時間為25min，同時添加0.5%的甲基纖維素鈉作為穩定劑，最佳干燥溫度為60℃，鋪膜厚度為2mm，只需干燥60min，粉碎后能獲得良好的芒果粉。

3 芒果粉加工的其他相關研究

3.1 芒果粉的儲藏與保質期研究

Jaya等［33］使用鋁箔夾層袋儲藏芒果粉，為縮短研究周期，其將芒果粉存儲在相對濕度（RH）為90%、溫度（38±2）℃的環境中。并使用數學模型分析得出在此條件下可以保持114.68d，其水分含量由4.1%增加到8.9%。Hymavathi等［34］對在27～32℃使用MPP（金屬化聚酯聚乙烯包裝袋）包裝保存了0～180d的芒果粉進行了營養成分變化研究，總胡蘿卜素含量從最初的51.92mg／g下降29.22mg／g，保留率為 56.3%，β－胡蘿卜含量從最初的 33.75mg／g 下降20.12mg／g，保留率為59.6%；Vc從最初的0.632 5mg／g下降0.167 1mg／g，保留率為26.4%，營養物質有明顯的下降，但仍在可使用的范圍內，同時沒有發生明顯的吸濕、褐變、二氧化硫增加的情況，研究認為芒果粉利用MPP包裝保存180d是可行的。

3.2 復合芒果粉加工

Anil Kumar Chauhan等［35］報導了一種芒果牛奶復合粉的制備方法。芒果漿、巴氏殺菌奶（脂肪3%，非脂乳固體8.5%）和精制蔗糖的比例分別為30%，62%，8%，牛奶被預熱到70～75℃，先加入1／3的蔗糖，再加入芒果漿混合，均質，巴氏殺菌，然后冷卻至20℃。此混合物在入口溫度為185℃，出口溫度為85℃條件下進行噴霧干燥，所得到產物的水分含量約為2.15%，顆粒大小約為250μm。噴霧干燥收集產物并與其余2／3的經粉碎過的蔗糖粉干混獲得芒果牛奶復合粉。芒果牛奶復合粉可以幫助體重偏輕的人增加體重，也可以用于制作芒果牛奶飲料、布丁、冰淇淋等，由于加入了大量牛奶，復合芒果漿的黏度、糖度均大幅下降，有利于進行噴霧干燥。

3.3 芒果皮粉的價值及應用

芒果加工過程中產生大量的芒果皮，占鮮果重的9%～16%［36］。芒果皮除含有大量芳香類風味物質外，還富含膳食纖維、果膠、多酚類物質，特別是膳食纖維含量很高，Raspuri等［37］報導了兩種成熟芒果果皮中總膳食纖維含量分別為40.6%～72.5%，膳食纖維是不易被消化酶消化的多糖類食物成分，能保持消化系統健康，有預防冠心病、中風、高血壓、糖尿病等慢性疾病的作用。芒果皮粉是一類優良的膳食纖維添加劑，在國外已開展了相關研究，如將芒果皮粉加入到餅干［38］和通心粉［39］中，能大幅提高食品的膳食纖維含量。芒果皮作為一種有價值的資源應該被得到利用，芒果皮制成的芒果皮粉可被認為廣義上的芒果粉，其干燥比果肉簡單，當然也可以讓芒果不用去皮，與果肉同時打漿或磨漿后干燥制備芒果粉，能簡化去皮的預處理步驟，有利于增加芒果粉的產量，提升芒果粉的香氣，豐富芒果粉的營養價值，但其產品的口感、速溶性等指標有何變化，還有待進一步研究。

4 結束語

芒果粉的生產關鍵是干燥工藝的問題，以及隨之偶聯的配方問題。從前面的綜述來看，有多種干燥技術已應用于芒果粉制備研究，同時對生產過程中的原料、輔料配方進行了優化。目前，已有初步的評價指標體系來評判芒果粉的質量，分別從固體色澤、沖調色澤、粉末粒徑、含水量、吸濕率、有無雜質、香味、酸甜度、入口口感、速溶性、沉淀分層、主要營養物質保留率等多個指標來加以分析。加工獲得芒果粉產品不難，但產品很難滿足所有指標的質量要求，這是目前中國使用傳統干燥方法未能實現芒果粉大規模工業化生產的主要原因，要實現突破，還需要許多細節上的改良。在芒果粉加工新技術中，RW干燥法最適合用于芒果粉的大規模工業化生產，但目前的工藝參數僅局限于實驗室的研究，需要盡快開展中試，發現并解決大規模生產過程中存在的問題，并對參數進行進一步優化，以期早日實現高質量、低成本的芒果粉產品規模化生產。

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