核桃分心木速溶茶的研制

張　妍，楊海燕，阿迪拉，張玉媛

（新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊　830052）

試驗研究

核桃分心木速溶茶的研制

張妍，*楊海燕，阿迪拉，張玉媛

（新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆烏魯木齊830052）

以核桃分心木為主要原料，通過添加助干劑進行噴霧干燥工藝，制備出具有溶解性強、流動性好的核桃分心木速溶茶產品，研究了提高核桃分心木浸提液出粉率的最佳工藝條件，確定了最佳工藝參數。

核桃分心木；速溶茶；麥芽糊精；噴霧干燥

0　引言

新疆核桃分心木 （Diaphragma juglandis Fructus），俗稱核桃隔膜，是胡桃科植物胡桃果核的干燥木質隔膜，味澀氣微［1］；常用于治療遺精、遺尿、帶下等癥［2］，維吾爾醫也有記載用于治療腎虛［3］。新疆人民長久以來都有將核桃分心木泡水、泡茶飲用，或用于染發、染布的傳統習慣，但并未發展產業化、規模化生產。臨床試驗證明，核桃分心木的藥用價值較高，具有治療及改善腎虛、腎炎、慢性腎炎等藥理作用。目前，已經有研究人員將分心木與其他藥物配伍作為治療腎病的輔助藥物［4-5］，這意味著核桃分心木有望作為保健食品進入市場，需求將大幅增加，因此藥用價值開發是核桃分心木深度加工及產業化的突破口。

為了提高新疆核桃副產物分心木綜合利用和分心木的深加工水平，本文以核桃分心木為原料對核桃分心木速溶茶的噴霧干燥加工工藝進行了初步研究，開發出核桃分心木速溶茶產品。

1　材料與方法

1.1材料與設備

1.1.1材料

核桃分心木濃縮液，實驗室制得；麥芽糊精，甘肅昆侖生化有限公司產品。

1.1.2設備

高壓均質機，上海科司大均質機電設備有限公司產品；噴霧干燥機，上海大川原噴霧干燥設備有限公司產品。

1.2工藝流程［6］

核桃分心木提取液→濃縮→高壓均質→助干劑→噴霧干燥→集粉。

1.3操作要點

核桃分心木原料經破碎，進入高壓均質機均質，壓力20～30 MPa，時間5 min；均質后依據料液可溶性固形物含量添加一定比例助干劑，進行噴霧干燥，得到核桃分心木粉。

1.4噴霧干燥工藝單因素試驗方案

以核桃分心木速溶茶出粉率為指標，通過對噴霧進口溫度、進料速度、出風溫度3個因素進行初步篩選。噴霧進口溫度分別為150，160，170，180，190℃；進料速度分別為1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h；出風溫度分別為50，60，70，80，90℃；設計麥芽糊精添加量為濃縮液可溶性固形物含量的20%，30%，40%，50%，60%，70%等6個水平。通過試驗，確定最佳噴霧干燥工藝單因素條件。

1.5噴霧干燥工藝響應面優化試驗設計

在單因素基礎上，使用Design Expert軟件進行響應面分析，確定噴霧干燥的最佳工藝參數。以出粉率為指標，選擇進口溫度（A）、出風溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進料速度（D）為響應變量進行響應面試驗。

響應面試驗因素與水平設計見表1。

表1　響應面試驗因素與水平設計

2　結果與分析

2.1噴霧干燥單因素試驗結果

2.1.1進口溫度的確定

在其他噴霧干燥參數條件固定的情況下，選擇進口溫度150，160，170，180，190℃進行噴霧干燥，測定茶體水分含量及出粉率。

進口溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響見表2。

表2　進口溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響

由表2可知，隨著進口溫度升高，茶體水分含量呈現下降趨勢，出粉率逐漸增大后略有下降。當進口溫度為150℃時，出粉率僅為49.21%，且水分含量較高，茶體放置24 h后發生黏結現象；進口溫度為180℃時，出粉率為57.77%，水分含量為4.52%，粉體均勻細膩；進口溫度為190℃時，出粉率有所降低，茶體干硬，色澤為棕褐色。結果表明，噴霧進口溫度為180℃時，獲得茶體沖調特性較為理想。

2.1.2出風溫度的確定

在其他噴霧干燥參數條件固定的情況下，選擇出風溫度50，60，70，80，90℃進行噴霧干燥，測定茶體水分含量及出粉率。

出風溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響見表3。

表3　出風溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響

由表3可知，隨著出風溫度升高，茶體水分含量呈現下降趨勢，出粉率逐漸增大后略有下降。當出風溫度為50℃時，出粉率僅為40.17%，且水分含量最高，茶體放置24 h后發生黏結現象；出風溫度為80℃時，出粉率為54.77%，水分含量為5.65%，茶體均勻細膩；當出風溫度為90℃時，出粉率有所降低，茶體干硬，色澤為棕褐色。結果表明，出風風溫度為80℃時，獲得茶體沖調特性較為理想。

2.1.3進料速度的確定

在其他噴霧干燥參數條件固定的情況下，選擇進料速度1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h進行噴霧干燥，測定茶體沖調特性。

進料速度對核桃分心木速溶茶沖調特性的影響見表4。

表4　進料速度對核桃分心木速溶茶沖調特性的影響

由表4可知，隨著進料速度增加，茶體水分含量、顆粒增大，水分含量逐步增加，出粉率呈逐步減小趨勢。當進料速度在1.5～1.8 L/h，得到的茶體水分含量較低，出粉率維持在55%左右；當進料速度為2.1 L/h或以上時，茶體水分含量增加，出現黏壁現象，同時出粉率顯著降低，黏壁現象嚴重。造成這種現象的原因是，隨著進料速度增加，離心盤轉速加快，球狀料液被拉成絲狀射流，由于液絲極不穩定，使得拋出的液絲形成較大霧滴，物料干燥不完全，從而含水量增加、粉體顆粒增大［7-8］。在較小進料速度條件下，進口溫度高，獲得茶體水分含量低、出粉率較佳；在較大進料速度條件下，獲得茶體顆粒大、水分含量高，易結塊，出粉率低［8］。結果表明，控制噴霧進料速度在1.8 L/h時，核桃分心木速溶茶的噴霧效果較理想。

2.1.4麥芽糊精添加量的確定

按照核桃分心木濃縮浸提液可溶性固形物含量計算，設定麥芽糊精的添加量為30%，40%，50%，60%，70%，80%。

麥芽糊精添加量對噴霧干燥的影響見圖1。

由圖1可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，核桃分心木速溶茶的水分含量基本保持不變，出粉率連續增加；但隨著麥芽糊精添加量增加，核桃分心木速溶茶的溶解時間增加，溶解性越差。綜合以上3個指標，考慮提高出粉率的同時盡可能提高原汁含量、減少輔料量，因此選擇麥芽糊精添加量為50%，60%，70%做正交試驗的添加量。

圖1　麥芽糊精添加量對噴霧干燥的影響

2.2噴霧干燥工藝響應曲面分析結果

2.2.1數學模型建立

在單因素試驗的基礎上，選取對核桃分心木速溶茶速溶特性指標有顯著影響的進口溫度（A）、出風溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進料速度（D）4個因素，采用響應面分析法對其進行優化，利用Design Expert V8.0.6軟件進行試驗設計、數據處理及模型的建立。

響應面試驗設計方案及結果見表4。

表4　響應面試驗設計方案及結果

由回歸分析結果得到核桃分心木速溶茶出粉率（Y）預測值對進口溫度（A）、出風溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進料速度（D）4個因素的二次多項回歸方程如下：

Y=63.10-0.34A+0.67B+1.90C+1.59D-2.33AB+ 0.67AC+0.075AD-0.72BC+0.080BD-2.83CD-2.56A2-4.13B2-1.03C2-4.73D2。

對上述響應面回歸模型進行方差分析。

響應面回歸模型方差分析結果見表5。

表5　響應面回歸模型方差分析結果

由表5可知，響應面和各因素之間線性關系顯著，模型的顯著水平p＜0.05。建立的回歸模型顯著性檢驗結果中，B，C，D，AB，BC，CD，A2，B2，C2，D2項的影響極顯著，二次項AB，BC，CD兩兩交互作用顯著，其余項則對出粉率無顯著影響。回歸模型中的相關系數R2=0.984 6，R2Adj=0.969 2，模型的信噪比為26.292，一般認為模型的可接受信噪比大于4，說明模型的擬合度和可信度較高；變異系數（C.V.%）越小說明試驗可靠性越高，本試驗的變異系數為1.10，說明試驗可靠性良好。回歸模型的診斷分析表明，影響出粉率的主次因素為進料速度＞麥芽糊精添加量＞出風溫度＞進口溫度，說明各因素對出粉率的影響并非簡單的線性關系。

2.2.2噴霧干燥工藝響應曲面分析

為了更直觀地反映響應因素對出粉率的影響，對獲得的回歸模型進行響應面曲線圖分析得到4個因素兩兩交互作用較顯著。

噴霧干燥工藝響應面圖及等高線見圖2。

圖2　噴霧干燥工藝響應面圖及等高線

由圖2可知，當進口溫度為170℃不變時，出粉率隨出風溫度從60℃增加到80℃時，核桃分心木的出粉率先升高后降低，響應面呈現的曲線弧度也較明顯，因此AB交互作用對出粉率有一定影響。出粉率響應面呈現一個凸面，出風溫度控制在70℃時，麥芽糊精添加量在75%～85%的范圍內，出粉率較好。

由曲線圖可直觀看出，AB交互作用比BC交互作用對出粉率影響大。出粉率隨進料速度和麥芽糊精添加量的增加呈現先增加后減少的趨勢，二者交互作用顯著。

2.2.3優化與模型驗證

模型驗證試驗結果見表6。

表6　模型驗證試驗結果　/%

響應面分析法對核桃分心木速溶茶沖調特性進行優化分析，得到最優參數如下：噴霧進口溫度為171.55℃，進料速度為1.77 L/h，出風溫度為79.65℃，麥芽糊精添加量為79.50%，得到其出粉率的預測值為64.026 1%。實際操作參數選擇噴霧進口溫度為172℃，進料速度為1.8 L/h，出風溫度為80℃，麥芽糊精添加量為79.5%，此為噴霧干燥工藝的最優參數值。

采用上述實際操作參數重新制作核桃分心木速溶茶樣品進行試驗，實際測得出粉率為63.41%，與預測值非常接近，這表明采用該工藝參數可靠。

3　結論

在單因素試驗中，核桃分心木噴霧干燥工藝最佳工藝參數為噴霧進口溫度180℃，進料速度1.8 L/h，出風溫度80℃。

根據Box-Behnken中心組合實驗設計原理，選取影響核桃分心木速溶茶出粉率的主要因素（進口溫度、進料速度、出風溫度、麥芽糊精添加量）為響應變量，以出粉率為響應值。通過方差分析以及對響應曲面圖分析，最后確定最優參數為噴霧進口溫度171.55℃，進料速度1.77 L/h，出風溫度79.65℃，麥芽糊精添加量79.50%，得到其出粉率的預測值為64.026 1%。

最佳噴霧干燥工藝條件為噴霧進口溫度172℃，進料速度1.8 L/h，出風溫度80℃，麥芽糊精添加量79.5%，核桃分心木速溶茶出粉率為63.41%，準確率達到99.04%，說明此響應面模型可以作為核桃分心木速溶茶出粉率指標的預測。

［1］付文煥，孫黎敏，朱婷，等.分心木的質量標準研究 ［J］.中草藥，2006，37（3）：385-387.

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［8］梁辰，王清亭，周輝，等.瑪咖速溶粉制備及其性能 ［J］.過程工程學報，2013，13（3）：56-58.◇

Study on the Preparation of Diaphragma juglandis Fructus Instant Tea

ZHANG Yan，*YANG Haiyan，A Dila，ZHANG Yuyuan
（College of Food Engineering and Pharmacy，Xinjiang Agriculture University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

Utilization of Diaphragma juglandis Fructus as main raw material.By spray drying，preparation of strong solubility，water soon instant powder.Study on the optimum parameters of Diaphragma juglandis Fructus spray drying.

Diaphragma juglandis Fructus；instant tea；maltodextrin；spray drying

TS272.5

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.027

1671-9646（2016）06b-0001-04

2016-04-15

自治區研究生教育創新計劃科研創新項目（XJGRI2015088）。

張妍（1991— ），女，碩士，研究方向為功能性油脂及其粕的綜合利用。
*

楊海燕（1962— ），女，博士，教授，研究方向為農產品精深加工與綜合利用。