枸杞皮渣的超微粉碎及其在面包中的應用

劉 寧，任 歌，陳雪峰，房 斐，于哲雄，王金霞，陳西軍

（1. 陜西科技大學食品與生物工程學院，陜西西安 710021；2. 陜西農產品加工技術研究院，陜西西安 710021；3. 寧夏天仁枸杞生物科技股份有限公司，寧夏中寧 755100；4. 陜西安康花旗食品有限公司，陜西安康 725000）

近年來，隨著枸杞（Lycium barbarum L.） 種植面積和產量不斷增大，枸杞濃縮汁、枸杞飲料、枸杞果酒、枸杞多糖提取等產業發展突飛猛進，與此同時，這些加工業產生大量廢棄物——枸杞皮渣，其占鮮果總量的15%～30%，一方面給環境帶來巨大的壓力，另一方面也造成嚴重的資源浪費，成為枸杞加工業亟需解決的瓶頸問題[1]。

超微粉碎技術是近年來發展起來的食品加工高新技術，主要利用機械或流體動力的方法克服物料內部凝聚力，使之破碎改性。超微粉碎能夠將物料粉碎至25 μm 以下，通過該技術得到的物料不僅粒度降低，比表面積、比表面活性增大，而且其口感和理化特性也得到改善[2-3]。將超微粉當作配料加入烘焙制品、冷制品、飲料及奶制品等，可開發出多種營養豐富的新型食品[4-5]。

通過流化床對撞式氣流磨對枸杞皮渣進行超微粉碎，利用噴嘴產生的超音速高湍流氣流作為顆粒的載體，致使顆粒與顆粒之間或顆粒與固定板之間發生沖擊性積壓、磨擦和剪切等作用，從而達到粉碎的目的。試驗考查了超微粉碎頻率等工藝參數對枸杞皮渣粉碎效果的影響，并將其應用于面包中，以期為枸杞皮渣的開發利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

枸杞皮渣，寧夏天仁枸杞生物科技股份有限公司提供；高筋小麥粉，益海嘉里食品營銷有限公司提供；黃油，廣州南僑食品有限公司提供；面包改良劑、面包酵母，安琪酵母股份有限公司提供；白砂糖、食鹽、雞蛋、飲用水等，均為市售。

1.2 試驗儀器

ME204 型分析天平，梅特勒- 托利多儀器有限公司產品；DHG-9030 型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司產品；LDP-200 型高速多功能粉碎機，浙江永康市紅太陽機電有限公司產品；QLM-90K 型流化床對撞式氣流磨，浙江上虞和力粉體有限公司產品；KQ250-DE 型數控超聲清洗器，昆山市超聲儀器有限公司產品；LS-POP（6） 型激光粒度分析儀，珠海歐美克儀器有限公司產品；KVC30 型全自動料理機，英國凱伍德公司產品；T3-L326B 型多功能電烤箱，廣東美的集團股份有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 枸杞皮渣的超微粉碎

將提取過枸杞糖肽的皮渣，置于熱風干燥箱中于40 ℃下烘干，測得其水分含量為10.2%。利用高速多功能萬能粉碎機對其粗粉碎后，過40 目篩。稱取一定量枸杞皮渣粗粉，置于氣流磨中進行超微粉碎，以不同粉碎工藝參數條件下所得枸杞皮渣超微粉的中位粒徑（D50 值，指物料累積量剛好達到50%時的粒徑大小） 為指標，考查超微粉碎頻率、研磨壓力、粉碎時間對粉碎效果的影響。

1.3.2 超微粉粒度的測定

取0.5 g 枸杞皮渣超微粉置于燒杯中，加入40 mL去離子水攪拌，并用超聲波輔助分散，將得到的懸浮液緩慢加入激光粒度儀中。設置折射率為1.5，遮光比為12%，測定超微粉產品的D50 值[6]。

1.3.3 枸杞皮渣超微粉面包的制作

將枸杞皮渣超微粉、高筋小麥粉、高活性干酵母等，按一定比例混合均勻。面團的基本配方組成包括高筋小麥粉100 g，黃油10 g，純凈水25 g，食鹽2 g，面包改良劑2 g，全蛋液25 g，添加枸杞皮渣超微粉、白砂糖、酵母若干。面團經90，30 min 二次發酵，放置于烤板上，推入烤箱中，調節上火溫度205 ℃，下火溫度180 ℃，烘烤時間為15 min。烘烤完成后，將面包取出，冷卻至室溫。

1.3.4 面包的感官評定

從色澤、外形、質地、口感、風味等5 個方面對面包進行感官評定，總分為100 分。

面包感官評分見表1[7]。

1.3.5 枸杞皮渣超微粉面包配方優化

以感官評分為考查指標，利用SPSS 軟件進行面包配方的正交優化試驗，選取枸杞皮渣超微粉用量、酵母用量、白砂糖用量，設置三因素三水平。

表1 面包感官評分

正交試驗因素與水平設計見表2。

表2 正交試驗因素與水平設計/ g

1.3.6 數據分析

每組數據重復3 次取平均值，通過SPSS 16 軟件計算數據差異顯著性分析（p＜0.05），通過Origin 8.5 軟件作圖分析。

2 結果與分析

2.1 超微粉碎頻率對粉碎效果的影響

超微粉碎頻率對枸杞皮渣粉碎效果的影響見圖1。

圖1 超微粉碎頻率對枸杞皮渣粉碎效果的影響

由圖1 可知，隨著粉碎頻率從20 Hz 增至30 Hz，所得枸杞皮渣超微粉D50 顯著下降（p＜0.05）。這是因為在超微粉碎過程中，被粉碎物料顆粒通過分級輪葉輪，隨氣流進入粉體收集系統，頻率越大，葉輪轉速越快，離心力的切向速度越高，物料在機腔內碰撞次數更多，所得粉體粒徑越小[8]。當頻率大于30 Hz 時，物料粒徑呈輕微變大的趨勢。這可能是因為頻率過大致使顆粒之間的摩擦力增大，表面能及表面靜電作用增加，顆粒間的吸附作用增強，粉體重新聚集或黏附在機腔內壁，導致D50 值變大[8]。綜合考慮，試驗選取粉碎頻率為30 Hz。

2.2 研磨壓力對粉碎效果的影響

研磨壓力對枸杞皮渣粉碎效果的影響見圖2。

圖2 研磨壓力對枸杞皮渣粉碎效果的影響

由圖2 可知，當壓力為0.6～0.9 MPa 時，隨著研磨壓力的增加，所得超微粉的D50 顯著減小（p＜0.05）。這是因為當研磨壓力增大，噴嘴出口處的氣流速度隨之增大，物料獲得較高的動能，顆粒間及顆粒與機腔壁間碰撞能量更大，粉體被更充分破碎。當壓力為1.0 MPa，粉體粒度下降程度趨于平緩。這可能是由于噴嘴前后壓力比被破壞，反而導致粉碎腔內產生激波，使氣流速度有所下降，影響粉碎效果[9]。綜合考慮，選擇研磨壓力為0.9 MPa。

2.3 超微粉碎時間對粉碎效果的影響

粉碎時間對枸杞皮渣粉碎效果的影響見圖3。

圖3 粉碎時間對枸杞皮渣粉碎效果的影響

由圖3 可知，粉碎時間在0～10 min 時，隨著粉碎時間的延長，粉碎粒度減小，D50 值降至16.8 μm。當粉碎時間超過10 min 時，粉碎粒徑變化不顯著（p＞0.05）。綜上所述，枸杞皮渣超微粉碎條件為粉碎頻率30 Hz，研磨壓力0.9 MPa，粉碎時間10 min。

2.4 枸杞皮渣超微粉面包配方優化

以超微粉用量、酵母用量、白砂糖用量為試驗因素，以感官評分為考查值，通過正交試驗對面包配方進行了優化。

正交試驗結果與極差分析見表3，方差分析見表4。

由表3、表4 可知，因素A（超微粉用量） 和因素B（酵母用量） 對面包總評分的影響顯著，因素C（白砂糖用量） 對面包品質的感官評分的影響不顯著，各因素對面包總評分影響的主次因素為A＞B＞C。這與張懷予等人[10]的研究結論較類似。最佳因素組合為A2B2C2，即枸杞皮渣超微粉用量7.5 g，酵母用量1.5 g，白砂糖用量15 g。在最佳配方條件下進行重復試驗，結果顯示面包的平均感官評分為93 分，其外觀呈棕黃色，切面組織細膩均勻，氣孔均勻細密，口感香甜、松軟，不黏牙。

表3 正交試驗結果與極差分析

表4 方差分析

3 結論

采用流化床對撞式氣流磨制備枸杞皮渣超微粉，經研究其工藝條件為粉碎頻率30 Hz，研磨壓力0.9 MPa，粉碎時間10 min。在此參數操作條件下得到的產品的D50 值為16.8 μm。將枸杞皮渣超微粉用于制作面包，以感官評定為考查指標，經正交試驗優化，結果得到最優工藝配方為高筋小麥粉用量100 g，黃油用量10 g，純凈水用量25 g，食鹽用量2 g，面包改良劑用量2 g，全蛋液用量25 g，枸杞皮渣超微粉用量7.5 g，酵母用量1.5 g，白砂糖用量15 g，焙烤上火溫度205 ℃，下火溫度180 ℃，焙烤時間15 min。