八月瓜果粉噴霧干燥工藝優化及溶解特性研究

肖彥達 李加興 肖秀鳳 吳 越 馬 浪 周炎輝

（1.吉首大學化學化工學院，湖南 吉首 416000；2.湖南奇異生物科技有限公司，湖南 長沙 410008）

八月瓜（Akebia trifoliata）俗稱三葉木通、白木通、八月炸，為木通科木通屬，廣泛分布于秦嶺以南的山地、平原及東南亞各地［1］。其果肉色澤乳白、風味獨特、營養豐富，不僅蛋白質、可溶性糖、維生素和有機酸的含量高，而且氨基酸、礦物質元素的種類及含量也很豐富［2］。八月瓜果實具有清熱利濕、活血通脈、行氣止痛等功效，其除鮮食外，還可用于釀酒、制醋或加工果汁、果凍、果脯、飲料等食品，綜合利用前景廣闊［3］。但目前尚未見八月瓜果粉加工的相關報道。

果品加工成果粉后，其水分含量低、易于保存，能較好保持水果原有品質，且二次加工方便、用途廣泛，是一種優良的水果深加工方式。果粉的制粉工藝分為濕法和干法兩種，通常采用噴霧干燥、熱風干燥、微波干燥、遠紅外干燥和真空冷凍干燥方式進行干制［4］。其中，噴霧干燥是濕法制粉最常用的干燥方式，該法可連續操作、易于控制、耗時短、適用于工業化生產，且產品分散性及流動性好［5］。但果漿因含有大量葡萄糖、果糖、果膠等成分而導致粘性較大，較難進行噴霧干燥，且噴霧干燥過程中會因果粉的熱塑性和吸濕性而出現結塊問題［6］。一般加入麥芽糊精、β－環糊精、卡拉膠等助干劑可解決此難題，而麥芽糊精的效果要優于β－環糊精和卡拉膠［7］。鑒于此，本試驗以八月瓜為原料，采用麥芽糊精為助干劑，利用噴霧干燥法制備八月瓜果粉，優化其制備工藝，并分析果粉的溶解特性，以期為八月瓜果粉的生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

八月瓜：湘西古丈縣壽康八月瓜專業合作社提供；

麥芽糊精：食品級，市售。

1.1.2 主要儀器設備

噴霧干燥機：SD－04型，長沙海凌生物科技有限公司；

均質機：JJ－12L/60型，廊坊市盛通機械有限公司；

手持式折光儀：WB－2型，成都貝斯達儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

八月瓜果實→去皮、去籽→果肉打漿→配料→均質→噴霧干燥→分析［8］

1.2.2 操作要點 選取無腐爛變質、無病蟲害的成熟八月瓜果實，手工去皮、去籽，用高速組織搗碎機將果肉破碎，采用膠體磨進行磨漿，得八月瓜漿液，用折光儀測定其初始固形物含量，并計算加蒸餾水量，調整八月瓜漿液至所需固形物含量；向八月瓜漿液中加入麥芽糊精作為助干劑［9，10］，并于40MPa條件下進行均質處理［11］，控制噴霧干燥機（最大蒸發水量1 800mL/h，鼓風機干燥空氣流量70m3/h，噴霧系統為0.7mm口徑雙流體噴嘴，噴霧壓力0.3～0.4MPa）的進風溫度、出風溫度進行噴霧干燥，即得八月瓜果粉［12－14］。

1.2.3 單因素試驗

（1）麥芽糊精用量對八月瓜果粉得率的影響：設定八月瓜果漿固形物含量20%，出風溫度70℃，進風溫度150℃，控制麥芽糊精用量分別為果肉質量的4%，7%，10%，13%，16%，19%，探討麥芽糊精用量對八月瓜果粉得率的影響。

（2）果漿固形物含量對八月瓜果粉得率的影響：設定麥芽糊精用量16%，出風溫度70℃，進風溫度150℃，控制八月瓜果漿固形物含量分別為10%，15%，20%，25%，30%，探討果漿固形物含量對八月瓜果粉得率的影響。

（3）進風溫度對八月瓜果粉得率的影響：設定八月瓜果漿固形物含量20%，麥芽糊精用量16%，出風溫度70℃，控制進風溫度分別為130，140，150，160，170℃，探討進風溫度對八月瓜果粉得率的影響。

（4）出風溫度對八月瓜果粉得率的影響：設定八月瓜果漿固形物含量20%，麥芽糊精用量16%，進風溫度150℃，控制出風溫度分別為50，60，70，80，90℃，探討出風溫度對八月瓜果粉得率的影響。

1.2.4 正交試驗 在單因素試驗的基礎上，以果粉得率作為評判指標，對麥芽糊精用量、果漿固形物含量、進風溫度、出風溫度采用正交試驗進行優化，以確定噴霧干燥制備八月瓜果粉的最佳工藝。

1.2.5 果粉得率的測定 分別稱量八月瓜果肉、麥芽糊精以及果粉制品的質量，按式（1）計算果粉得率。

式中：

R——果粉得率，%；

m1——果粉質量，g；

m2——八月瓜果肉質量，g；

m3——麥芽糊精質量，g。

1.2.6 果粉溶解特性的測定

（1）溶解度的測定：取1g八月瓜果粉于50mL燒杯中，加入10mL蒸餾水（25℃），保持60s，取復水后的八月瓜果汁1mL于恒重的鋁盒中，放入（105±2）℃的烘箱中干燥約4h，稱重，按式（2）計算其溶解度［15］。

式中：

D——溶解性，%；

m1——八月瓜果粉質量，g；

m2——復水干燥后八月瓜果粉質量，g。

（2）流動性的測定：將漏斗固定保持鉛直，漏斗口離桌面高約8cm，桌面放置白紙，將40g八月瓜果粉從漏斗加入，測定自由下落在白紙上所形成錐形的底部直徑，用直徑的大小來判別其流動性的大?。?6］。直徑越大，表示果粉的流動性越好。

（3）溶解時間的測定：取10g八月瓜果粉，加入到盛有100mL水的小燒杯中，水溫為25℃，用玻璃棒輕輕攪拌，測定完全溶解所需要的時間［17］。

2 結果與討論

2.1 麥芽糊精的用量對八月瓜果粉得率的影響

噴霧干燥過程中，雖然添加麥芽糊精可解決結塊和粘壁的問題，提高產品得率，但是產品的溶解度和吸濕性均下降，尤其是大量添加麥芽糊精后，產品的口感變差，且果粉的營養、風味等天然屬性大幅喪失［18］。由圖1可知，八月瓜果粉得率隨著麥芽糊精添加量的增加而升高，但幅度越來越小。當麥芽糊精用量為4%時，粘壁較嚴重，產品容易結塊，得率最低，僅為7.3%；當麥芽糊精用量增加至16%時，得率較高，達14.6%。雖然繼續加大麥芽糊精的使用量（19%）仍能提高得率，但增幅不大，而果粉產品的品質卻大幅下降。因此，麥芽糊精的用量控制在16%左右為宜。

圖1 麥芽糊精用量對八月瓜果粉得率的影響Figure 1 Effect of malt dextrin content on Akebia trifoliate fruit powder yield

2.2 果漿固形物含量對八月瓜果粉得率的影響

由圖2可知，八月瓜果粉的得率隨著果漿固形物含量的增加呈先升后降的趨勢，當八月瓜果漿固形物含量為20%時，得率達最大，為13.8%。這是因為固形物含量過低，即物料水分含量太高，易導致產品不能完全干燥而殘留于干燥室底部，使得得率下降；固形物含量過高，易導致噴嘴噴霧不順暢或堵塞，使果粉得率降低［19］。因此，八月瓜果漿固形物含量控制在20%左右為宜。

圖2 果漿固形物含量對八月瓜果粉得率的影響Figure 2 Effect of jam solids content on Akebia trifoliate fruit powder yield

2.3 進風溫度對八月瓜果粉得率的影響

由圖3可知，當進風溫度＜150℃時，果粉得率隨進風溫度的升高而增加。這是因為溫度過低，漿狀物料不能充分干燥，果粉產品水分含量仍較高，導致粘壁現象嚴重，使得產品得率較低，因而升高溫度后得率有所提高。當調整進風溫度＞150℃時，果粉得率隨溫度的升高反而降低，這是因為溫度過高，物料水分蒸發速度過快，導致霧滴表面易結成硬殼，噴頭粘液嚴重，造成得率下降，并且熱敏物質分解損失嚴重，易產生焦糊現象，得到的果粉質量較差，顏色偏黃［20］。因此，進風溫度控制在150℃左右為宜。

圖3 進風溫度對八月瓜果粉得率的影響Figure 3 Effect of inlet temperature on Akebia trifoliate fruit powder yield

2.4 出風溫度對八月瓜果粉得率的影響

由圖4可知，當出風溫度＜70℃時，果粉得率隨溫度的升高而增加；當出風溫度＞70℃時，果粉得率隨溫度升高而降低。這是因為出風溫度過高，導致積累在旋風分離器處的產品水分含量過低，且產品長時間處于高溫狀態下，容易發生焦糖化反應，使產品品質下降，也容易結塊，最終導致得率降低；但產品出風溫度過低，最終產品的含水量較高，粘壁現象嚴重，所以果粉得率不高［21］。因此，控制出風溫度在70℃左右為宜。

2.5 八月瓜果粉噴霧干燥工藝優化

在單因素試驗的基礎上，以麥芽糊精用量、果漿固形物含量、進風溫度、出風溫度為考察因素，進行L9（34）四因素三水平正交試驗，以得率作為評價指標，優化工藝條件參數。各因素水平取值見表1，正交試驗結果見表2。

圖4 出風溫度對八月瓜果粉得率的影響Figure 4 Effect of outlet temperature on Akebia trifoliate fruit powder yield

表1 L9（34）正交試驗因素水平表Table 1 Factors and level of L9（34）orthogonal test

表2 L9（34）正交試驗設計與結果分析Table 2 Results and analysis of L9（34）orthogonal test

由表2可知，對八月瓜果粉得率影響的大小順序依次為C＞B＞A＞D，即進風溫度＞固形物含量＞麥芽糊精用量＞出風溫度，最佳工藝組合為A2B2C2D3，即麥芽糊精用量16%、果漿固形物含量20%、進風溫度150℃、出風溫度75℃。由于最佳工藝組合未出現在正交試驗表中，因此按此組合進行3次驗證實驗，測得果粉得率的平均值為15.52%，高于正交試驗的最大值，表明正交試驗優化得到的最佳工藝切實可行。

2.6 八月瓜果粉的溶解特性分析

通常果粉的溶解特性與環狀糊精、卡拉膠等助干劑有關，助干劑添加越多，果粉產品的速溶性越差［20，21］；同時，也與果品原料特性、物料破碎程度、干燥方式等條件密切相關［17，22］。本試驗最佳工藝條件下制備的八月瓜果粉的溶解度、溶解時間和流動性的測定結果見表3。由表3可知，八月瓜果粉的溶解度為56.37%，溶解時間為20.2s，流動性為9.25cm；相比于其他文獻［22－24］報道的果粉溶解特性參數，八月瓜果粉的流動性稍低于雪蓮果果粉、桑葚果粉，但差異不大；其溶解時間介于真空冷凍干燥和熱風干燥制備的桑葚果粉之間，而遠小于刺梨果粉，這可能是由于刺梨果粉中添加的β－環狀糊精高達50%所致。

表3 八月瓜果粉的溶解度、溶解時間和流動性Table 3 The detection results of solubility，dissolution time and mobility

表3 八月瓜果粉的溶解度、溶解時間和流動性Table 3 The detection results of solubility，dissolution time and mobility

“－”表示無數據或采用的測定方法與本試驗不同。

名稱 工藝 溶解度/% 溶解時間/s流動性/cm八月瓜果粉 噴霧干燥56.37 20.20 9.25刺梨果粉［23］ 噴霧干燥 － 398.00 －雪蓮果果粉［24］噴霧干燥 － － 9.40桑葚果粉［22］ 熱風干燥 － 24.97 9.53桑葚果粉［22］ 真空冷凍干燥 － 16.90 9.81

3 結論

以麥芽糊精為助干劑，采用噴霧干燥法制備八月瓜果粉，結果表明進風溫度對八月瓜果粉得率的影響最大，其次是果漿固形物含量，出風溫度的影響最小，最佳工藝條件為麥芽糊精用量16%、果漿固形物含量20%、進風溫度150℃、出風溫度75℃，此條件下八月瓜果粉得率可達15.52%，噴霧干燥效果最好。制備的八月瓜果粉的溶解度為56.37%，溶解時間為20.2s，流動性為9.25cm，具有較好的溶解性，并帶有八月瓜天然的香味。但噴霧干燥過程對八月瓜果粉營養成分的影響還有待于進一步的研究。

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