宋賢聚

SONG Xian－ju

（臺州學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江 臺州 318000）

（School of Life Science，Taizhou University，Taizhou，Zhejiang 318000，China）

楊梅是雙子葉植物綱楊梅科楊梅屬喬木，廣泛分布于中國南方各地。其成熟果實(shí)呈紫紅色，營養(yǎng)豐富，色澤誘人，果味酸甜，是深受中國消費(fèi)者喜愛的著名特色水果之一［1］。目前，楊梅種植規(guī)模逐年擴(kuò)大，產(chǎn)量不斷提高，加之楊梅收獲期短，自然條件下難以保存，迫切要求對楊梅進(jìn)行深加工，減少由于產(chǎn)品積壓造成的浪費(fèi)。目前，楊梅的深加工方式主要有楊梅 果 脯［2］、楊 梅 涼 果［3］、楊 梅 罐 頭［3］、楊 梅 酒［4］、楊 梅汁［5－7］和楊梅粉［8－10］等。其中，生產(chǎn)的楊梅粉極易吸濕引起制劑結(jié)塊、流動性降低、潮解等，使產(chǎn)品的物理、化學(xué)和生物穩(wěn)定性降低，從而影響消費(fèi)者對楊梅粉產(chǎn)品的接受度，影響楊梅粉產(chǎn)品的開發(fā)。因此，獲得低吸濕性特征的楊梅粉加工工藝是解決楊梅粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。

本試驗(yàn)擬通過深入研究噴霧干燥工藝對楊梅粉吸濕性的影響，獲得低吸濕性楊梅粉的加工工藝參數(shù)，為楊梅粉的進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 試驗(yàn)原料

楊梅：東魁，購于浙江臨海市場。

1.1.2 試驗(yàn)試劑

麥芽糊精：DE值為5，汕頭市西隴化工廠有限公司；

可溶性淀粉：無錫市展望化工試劑有限公司；

β－環(huán)糊精：有效物質(zhì)含量99%，河南保信化工產(chǎn)品有限公司；

阿拉伯膠：有效物質(zhì)含量99%，鄭州眾信化工產(chǎn)品有限公司；

NaCl：分析純，浙江中星化工試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

噴霧干燥機(jī)：SP－1500實(shí)驗(yàn)型，上海順儀實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

精密色差儀：HP－200型，上海漢譜光電科技有限公司；

電子天平：FA2204B型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

高速組織搗碎機(jī)：DS－1型，上海標(biāo)本模型廠；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG－9203A型，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 楊梅粉制作工藝流程

新鮮楊梅→挑選→清洗→熱水漂燙→打漿、榨汁→澄清→離心→調(diào)配→均質(zhì)→噴霧干燥

1.3.2 助干劑的選擇 楊梅汁含糖量高，需要添加助干劑才能進(jìn)行噴霧干燥。試驗(yàn)選用麥芽糊精、可溶性淀粉、β－環(huán)糊精和阿拉伯膠作為助干劑，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，進(jìn)風(fēng)溫度為150℃，進(jìn)料流量為500 m L／h的條件下進(jìn)行噴霧干燥試驗(yàn)，研究上述助干劑對噴霧干燥楊梅粉品質(zhì)的影響，選擇最適合楊梅粉加工的助干劑。

1.3.3 淀粉添加量的確定 采用可溶性淀粉為楊梅粉加工的助干劑，試驗(yàn)選擇添加量分別為8%，10%，12%，14%，16%，18%，20%，在進(jìn)風(fēng)溫度為150℃，進(jìn)料速度為500 m L／h的條件下進(jìn)行噴霧干燥試驗(yàn)，研究淀粉添加量對噴霧干燥過程和產(chǎn)品吸濕性的影響，選擇適合楊梅粉加工的淀粉添加量。

1.3.4 熱風(fēng)溫度的確定 試驗(yàn)選擇噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)溫度分別為130，140，150，160，170，180℃，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的淀粉，進(jìn)料速度為500 m L／h的條件下進(jìn)行噴霧干燥試驗(yàn)，研究熱風(fēng)溫度對噴霧干燥過程和產(chǎn)品吸濕性的影響，選擇適合楊梅粉加工的熱風(fēng)溫度。

1.3.5 進(jìn)料速度的確定 試驗(yàn)選擇進(jìn)料速度分別為200，300，400，500，600，700 m L／h，在添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的淀粉，進(jìn)風(fēng)溫度為150℃的條件下進(jìn)行噴霧干燥試驗(yàn)，研究進(jìn)料速度對噴霧干燥過程和產(chǎn)品吸濕性的影響，選擇適合楊梅粉加工的進(jìn)料速度。

1.3.6 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇淀粉添加量、進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料速度3個因素進(jìn)行正交試驗(yàn)分析。

1.3.7 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 按正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果中的最佳噴霧干燥條件進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，考察此噴霧干燥條件下，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)定性。

1.4 分析方法

1.4.1 吸濕率的測定 參照文獻(xiàn)［11］修改如下：恒濕器中的平衡相對濕度為75%，在25℃的恒溫培養(yǎng)箱中放置24 h。

1.4.2 水分含量的測定 參照文獻(xiàn)［12］。

1.4.3 色澤的測定 用色差計(jì)測量，Hunter a值代表試樣紅綠程度，值越大表示樣品越紅，測量6次，取平均值。

1.4.4 表觀密度的測定 參照文獻(xiàn)［13］。

1.4.5 濕潤性的測定 參照文獻(xiàn)［13］。

2 結(jié)果與分析

2.1 助干劑對噴霧干燥楊梅粉品質(zhì)的影響

含糖類物料在噴霧干燥過程容易出現(xiàn)粘壁問題，添加助干劑是解決粘壁問題的最主要方法，楊梅汁中含糖量高（可溶性固形物達(dá)到12%左右），不能直接干燥，必須加入助干劑［14］。麥芽糊精、可溶性淀粉、阿拉伯膠和β－環(huán)糊精是噴霧干燥過程中常用的助干劑，添加以上助干劑制得的楊梅粉的品質(zhì)見表1。由表1可知，助干劑種類對楊梅粉的品質(zhì)有較大的影響，在色澤方面，添加可溶性淀粉的楊梅粉色澤最好，添加β－環(huán)糊精的楊梅粉的色澤最差，可能是β－環(huán)糊精對楊梅汁里的色素成分包埋效果最好，造成楊梅粉色澤最淺；在水分含量方面，添加淀粉、麥芽糊精和β－環(huán)糊精的楊梅粉的水分含量較低，加入阿拉伯膠的楊梅粉的水分含量達(dá)到9.12%，水分含量偏高，不利于產(chǎn)品的貯藏；在表觀密度方面，加入β－環(huán)糊精后楊梅粉表觀密度較小，為0.603 g／cm3，加入阿拉伯膠的表觀密度較高，為0.648 g／cm3；在潤濕性方面，以阿拉伯膠為助干劑的楊梅粉在水中分散的時間較長，分散性差，而添加其它3種助干劑的楊梅粉可以比較迅速地分散。

從制得的4種楊梅粉的品質(zhì)可以看出，加入β－環(huán)糊精的顏色偏淡；加入阿拉伯膠的不易溶解；而加入可溶性淀粉和麥芽糊精的沒有明顯的缺陷，其中添加可溶性淀粉的色澤最鮮艷。根據(jù)4種助干劑對噴霧干燥楊梅粉品質(zhì)的影響，選擇可溶性淀粉作為噴霧干燥楊梅粉的助干劑。

表1 助干劑對噴霧干燥楊梅粉品質(zhì)的影響Table 1 Effect of drying aids on spray－dried bayberry powder quality

表1 助干劑對噴霧干燥楊梅粉品質(zhì)的影響Table 1 Effect of drying aids on spray－dried bayberry powder quality

同一列中不同字母表示差異顯著（P＜0.05）。

助干劑種類Hunter a值水分含量／%表觀密度／（g·cm－3）濕潤性／s麥芽糊精 18.07a 8.53a 0.617a 96a可溶性淀粉 23.87b 8.56a 0.621a 98a β－環(huán)糊精 16.35c 8.41a 0.603b 92b阿拉伯膠 19.10 d 9.12b 0.648c 127c

2.2 淀粉添加量對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響

在噴霧干燥過程中，當(dāng)物料中的可溶性固形物含量較低時，其最終產(chǎn)物中的水分含量就相對較多，就越不利于干燥，粉末不容易形成，容易產(chǎn)生粘壁的現(xiàn)象，造成出粉率較低；隨著淀粉添加量的增加，物料中的可溶性固形物含量增加，但是，可溶性固形物含量過高，可能會造成黏度太大，入料困難，同時會造成粉體顏色偏淺和楊梅香味偏淡。淀粉添加量對噴霧干燥的影響見表2。

由表2可知，當(dāng)?shù)矸厶砑恿繛?%、10%時，噴霧干燥過程中都存在嚴(yán)重的粘壁現(xiàn)象，而淀粉添加量為8%時還有少量的楊梅汁流出，這是由于產(chǎn)物中水分的含量高，粉末之間容易相互粘連，造成產(chǎn)物不干燥。而當(dāng)?shù)矸厶砑恿可仙?2%以上時，產(chǎn)物中的水分含量較低，更容易干燥，出粉率上升。當(dāng)?shù)矸厶砑恿可仙?8%時，粉體顏色變淺，氣味變淡。

由表2還可知，噴霧干燥楊梅粉的吸濕率隨著淀粉添加量的增加而增大，也就是說淀粉添加量越高，楊梅粉吸濕率越高。當(dāng)?shù)矸厶砑恿繌?0%上升到16%時，吸濕率緩慢增大，而淀粉添加量超過16%時吸濕率增加較快，可能是淀粉添加量超過16%時，粉體的粒徑隨淀粉添加量的增加而快速減小，造成粉體表面積增加，從而使吸濕率增加較快［15］。

表2 淀粉添加量對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 2 Effect of the starch addition amount on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

表2 淀粉添加量對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 2 Effect of the starch addition amount on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

“－”表示很難得收集到楊梅粉，未進(jìn)行吸濕率的測定。

淀粉添加量／% 對噴霧干燥的影響 吸濕率／%8 粘壁嚴(yán)重，有少量楊梅汁流出 －10 粘壁嚴(yán)重 10.37 12 粘壁較少 10.42 14 粘壁較少 10.49 16 粘壁較少 10.60 18 粘壁較少，粉體顏色變淺，氣味變淡 11.32 20 粘壁較少，粉體顏色較淺，氣味變淡 11.68

2.3 進(jìn)風(fēng)溫度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響

進(jìn)風(fēng)溫度能夠影響產(chǎn)品的品質(zhì)，是噴霧干燥過程中重要的工藝參數(shù)。進(jìn)風(fēng)溫度越高越容易蒸發(fā)水分，越有利于產(chǎn)物干燥，促進(jìn)粉末的形成，但是，進(jìn)風(fēng)溫度過高，會造成噴霧干燥的粉體焦化，營養(yǎng)物質(zhì)破壞。進(jìn)風(fēng)溫度對楊梅粉干燥的影響見表3。

表3 進(jìn)風(fēng)溫度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 3 Effect of the inlet air temperature on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

表3 進(jìn)風(fēng)溫度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 3 Effect of the inlet air temperature on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

“－”表示很難收集到楊梅粉，未進(jìn)行吸濕率的測定。

進(jìn)風(fēng)溫度／℃ 對噴霧干燥的影響 吸濕率／%120 粘壁嚴(yán)重，有少量楊梅汁流出 －130 粘壁嚴(yán)重 8.71 140 粘壁較少 10.14 150 粘壁較少 11.57 160 粘壁較少 9.85 170 粘壁較少，粘壁的粉體硬化 9.50 180 部分粉體焦化 8.29

由表3可知，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度在相對較低（120，130℃）的時候，出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的粘壁現(xiàn)象，在120℃時還有少量的楊梅汁流出，噴霧干燥的效果不理想，這是由于進(jìn)風(fēng)溫度低，使得大霧滴在干燥室內(nèi)不能完全的干燥，接觸干燥室時與四周的壁接觸后粘附上去造成粘壁現(xiàn)象；當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度在140，150，160℃時，噴霧干燥的效果比較理想，粘壁現(xiàn)象都較少；而當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度高于170℃時，由于溫度過高，在水分完全蒸發(fā)完后，過多的熱量使粘壁的粉體硬化或焦化。

由表3還可知，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度在120～150℃時，吸濕率隨進(jìn)風(fēng)溫度的上升而增大。當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度大于150℃的時候，吸濕率隨進(jìn)風(fēng)溫度的上升而減小，溫度達(dá)到180℃時，吸濕率減小到8.29%，可能是因?yàn)闇囟冗^高，造成部分粉體焦化而變硬，使水分和粉體之間的吸附作用減弱，減小單分子水分含量，從而降低了粉體的吸濕性［16］。

2.4 進(jìn)料速度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響

在噴霧干燥過程中，進(jìn)料速度也是影響干燥產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要參數(shù)。如果進(jìn)料速度過小，產(chǎn)生的霧滴很小，干燥速度快，粉體溫度上升較快，造成營養(yǎng)成分破壞嚴(yán)重；如果進(jìn)料速度過大，會造成霧滴過大，霧滴在干燥室內(nèi)不能充分干燥。入料流量對噴霧干燥的影響見表4。

表4 進(jìn)料速度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 4 Effect of the feed rate on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

表4 進(jìn)料速度對楊梅粉噴霧干燥和吸濕性的影響Table 4 Effect of the feed rate on spray drying and hydroscopicity of bayberry powder

“－”表示很難收集到楊梅粉，未進(jìn)行吸濕率的測定。

進(jìn)料速度／（m L·h－1） 對噴霧干燥的影響 吸濕率／%200 粘壁較少，部分粉體硬化 11.68 300 粘壁較少 11.41 400 粘壁較少 10.20 500 粘壁較少 10.21 600 粘壁較嚴(yán)重 10.13 700 粘壁嚴(yán)重，有少量楊梅汁流出 －

由表4可知，當(dāng)進(jìn)料速度為200 m L／h時，出現(xiàn)部分粉體硬化，說明進(jìn)料速度過?。划?dāng)進(jìn)料速度為300，400，500 m L／h時，噴霧干燥的效果比較理想，粘壁現(xiàn)象都較少；當(dāng)進(jìn)料速度超過600 m L／h時，出現(xiàn)嚴(yán)重的粘壁問題；當(dāng)進(jìn)料速度增加到700 m L／h時，有少量楊梅汁流出，其原因主要是超過了霧化室的干燥能力。

由表4還可知，隨著進(jìn)料速度的增加噴霧干燥楊梅粉的吸濕率減小，也就是說進(jìn)料速度越大，楊梅粉越不容易吸濕，可能是因?yàn)樵黾舆M(jìn)料速度可以使粉體的粒徑增大，造成粉體表面積相對減小，從而降低了吸濕性［16］。當(dāng)進(jìn)料速度超過400 m L／h時，吸濕率變化不是十分明顯。

2.5 噴霧干燥條件的優(yōu)化

由以上各單因素試驗(yàn)結(jié)果可知，淀粉添加量、進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料速度都能影響楊梅粉的吸濕性，因此，選擇淀粉添加量、進(jìn)風(fēng)溫度和進(jìn)料速度進(jìn)行正交試驗(yàn)［17］，因素水平表見表5，正交試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5 正交試驗(yàn)的因素水平表Table 5 Factors and levels of orthogonal test

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of orthogonal experiment

由表6可知，各因素影響楊梅粉的吸濕性的主次順序?yàn)锽＞C＞A，即進(jìn)風(fēng)溫度對楊梅粉吸濕性影響最大，其次是進(jìn)料速度，再次是淀粉添加量。降低楊梅粉吸濕性的最優(yōu)噴霧干燥條件為A1B3C2。即淀粉添加量為12%、進(jìn)風(fēng)溫度為160℃、進(jìn)料速度為400 m L／h。

2.6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

按淀粉添加量為12%、進(jìn)風(fēng)溫度為160℃、進(jìn)料速度為400 m L／h的噴霧干燥優(yōu)化條件進(jìn)行3次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表7。由表7可知，3次實(shí)驗(yàn)得到的噴霧干燥楊梅粉的吸濕性相近，而且都低于正交試驗(yàn)中的9號試驗(yàn)，證明正交試驗(yàn)結(jié)果可靠，噴霧干燥工藝穩(wěn)定。同時，所制得的產(chǎn)品還有含水率低、Hunter a值高的優(yōu)點(diǎn)，因此，降低楊梅粉吸濕性的最優(yōu)噴霧干燥條件為淀粉添加量12%、進(jìn)風(fēng)溫度160℃、進(jìn)料速度400 m L／h。

表7 優(yōu)化條件的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of verification test for optimization conditions

表7 優(yōu)化條件的驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of verification test for optimization conditions

同一列中不同字母表示差異顯著（P＜0.05）。

試驗(yàn)序號 吸濕率／% 水分含量／% Hunteraα值1 9.31a 6.35a 24.56a 2 9.34a 6.37a 24.61a 3 9.28a 6.40a 24.67a

3 結(jié)論

本試驗(yàn)以噴霧干燥楊梅粉的吸濕性為指標(biāo)，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化，得到低吸濕性楊梅粉的最佳噴霧干燥條件為淀粉添加量12%、進(jìn)風(fēng)溫度160℃、進(jìn)料速度400 m L／h。該噴霧干燥工藝加工得到的楊梅粉具有吸濕性低、含水率低、Hunter a值高的優(yōu)點(diǎn)。研究結(jié)果為楊梅粉的進(jìn)一步工業(yè)化噴霧干燥生產(chǎn)提供了技術(shù)參考。

1 曹雪丹，戚行江，方修貴，等.楊梅果實(shí)干燥特性及其品質(zhì)［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，22（3）：366～369.

2 莫開菊.加熱－真空滲透法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)楊梅脯的工藝研究［J］.食品科學(xué)，2003，24（6）：82～85.

3 陳亦輝.幾種楊梅產(chǎn)品加工工藝及楊梅產(chǎn)業(yè)若干問題探討［J］.食品研究與開發(fā)，2004，25（1）：79～80.

4 姚茂君，劉洪，李軍，等.干紅楊梅酒的生產(chǎn)工藝研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2002，28（11）：70～72.

5 陳永安，黎繼烈，易經(jīng)綸.天然楊梅果汁飲料的研制［J］.林產(chǎn)化工通訊，1997，31（3）：40～42.

6 鐘瑞敏，管文輝.高澄清度楊梅果汁工藝研究［J］.食品工業(yè)科技，1997，18（6）：13～14.

7 方忠祥.楊梅清汁變色與渾濁形成的機(jī)理與控制［D］.無錫：江南大學(xué)，2007.

8 劉青梅，孫金才，楊性明，等.楊梅汁速溶固體飲料的加工工藝研究［J］.食品工業(yè)科技，2005，26（4）：111～113.

9 Gong，Zhiqing，Zhang Min，Mujumdar A S，et al.Spray drying and agglomeration of instant bayberry powder［J］.Drying Technology，2008，26（1）：116～121.

10 辛修鋒，余小林，胡卓炎.楊梅顆粒固體飲料的工藝研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2009，35（2）：162～165.

11 公茂利，陳明功，林秀玲.凹凸棒土活化方法與吸濕性關(guān)系的研究［J］.安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，28（1）：74～77.

12 黃偉坤.食品檢驗(yàn)與分析［M］.北京：輕工業(yè)出版社，1989.

13 弓志青.速溶楊梅－甘藍(lán)固體飲料的加工及貯藏工藝研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2008.

14 韓磊，唐金鑫，吳亞飛，等.含糖類物料的噴霧干燥［J］.林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2006，26（2）：117～121.

15 Banat F，Jumah R，Al－Asheh S，et al.Effect of operating parameters on the spray drying of tomato paste［J］.Engineering in Life Sciences，2002，12（2）：403～407.

16 楊琴，范柳萍.幾種高油脂食品等溫吸濕規(guī)律的研究［J］.食品工業(yè)科技，2012，33（16）：138～140.

17 吳有煒.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理［M］.蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2002：86.