夏禹承 付露瑩 王銳 董兆斌 吳淑娟 張潤光 張有林

摘要 歐李富含鈣元素，核桃粕富含多種蛋白及微量元素，紅棗維生素含量高并含有豐富的多糖，將三者復合，有望生產(chǎn)出營養(yǎng)互補、感官俱佳的高級飲品。以歐李、紅棗、紅仁核桃粕為原料，按10∶10∶1的比例混合漿液，利用噴霧干燥方式生產(chǎn)復合果粉，并對其工藝參數(shù)進行優(yōu)化。對送風溫度、進料泵速、轉子流量計高度及漿液固形物含量4個因素進行單因素試驗和響應面分析，結果表明，利用噴霧干燥法生產(chǎn)歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的最優(yōu)條件為送風溫度183 ℃、進料泵速5.00 mL/min、轉子流量計高度50 mm、漿液固形物含量7%。在該條件下生產(chǎn)的復合果粉的集粉率為59.50%，休止角為40°，堆積密度為0.23 g/mL，水分含量為1.5%，溶解度達51.3%。在該工藝參數(shù)下生產(chǎn)的復合果粉營養(yǎng)互補，口感上佳，集粉率高，物理學特性優(yōu)良。

關鍵詞 歐李；紅仁核桃粕；紅棗；復合果粉；加工工藝

中圖分類號 TS 278? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）12-0158-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.036

Study on the Processing Technology of Cerasus Humilis Red Kernel Walnut Meal and Jujube Compound Fruit Powder

XIA Yu-cheng1，F(xiàn)U Lu-ying1，WANG Rui2 et al

（1.College of Food Engineering and Nutritional Science，Shaanxi Normal University，Xian，Shaanxi 710119;2.Shaanxi Provincial Forestry Science and Technology Promotion and International Project Management Center，Xian，Shaanxi 710082）

Abstract Cerasus humilis is rich in calcium，walnut meal is rich in protein and a variety of minerals，and jujube is high in vitamins and rich in polysaccharides.Combining the three，it is expected to produce high-end drinks with complementary nutrition and excellent sensory.Using Prunus humilis，jujube and walnut meal as raw materials，the compound fruit powder was produced by spray drying method in the proportion of 10∶10∶1，the process parameters were optimized by single factor test and response surface optimization test.The results show that the optimal conditions for spray drying process of the cerasus humilis walnut meal and jujube composite fruit powder are： inlet air temperature is 183 ℃，feed flow rate is 5.00 mL/min，rotameter height is 50 mm，slurry soluble solid content is 7%.Under these conditions，the produced solid beverage has a powder collection rate of 59.50%，an angle of repose of 40°，a bulk density of 0.23 g/mL，and a moisture content of 1.5%.The composite fruit powder produced under the process parameters has complementary nutrition，good taste，high powder collection rate and excellent physical properties.

Key words Cerasus humilis;Walnut;Jujube;Composite fruit powder;Processing technology

基金項目

中央財政林業(yè)科技推廣示范項目（SLTG〔2021〕04），2020年度陜西省農業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展項目“核桃系列產(chǎn)品加工關鍵技術轉化與產(chǎn)品開發(fā)”；陜西省林業(yè)科學院科技創(chuàng)新計劃項目（SXLK2021-0232）。

作者簡介 夏禹承（1996—），男，黑龍江大慶人，碩士研究生，研究方向：食品科學。*通信作者，教授，博士生導師，從事農產(chǎn)品貯藏與加工研究。

收稿日期 2022-07-11

歐李（Prunus humilis Bunge）為薔薇科櫻桃屬，是果藥兼用型植物，可在干旱、風沙等惡劣環(huán)境下生長［1］。歐李果肉中鈣含量高達455.3 mg/kg［2］，又名鈣果，近年來被人們引種栽培。但歐李果實耐貯性差，采后表皮易破損或受微生物污染而腐爛變質［3-5］。核桃（Juglans regia L.）為胡桃科胡桃屬植物，是優(yōu)良的油料木本作物。核桃粕是核桃果仁榨油后的副產(chǎn)物，蛋白質含量高達53.89%［6-8］。對核桃粕深加工，可以提高核桃的附加值［8-11］。紅棗為鼠李科棗屬植物，紅棗多糖及維生素對調節(jié)小鼠免疫功能具有積極作用［12-14］。將三者復合，有望生產(chǎn)出營養(yǎng)豐富、感官俱佳、附加值高的優(yōu)質產(chǎn)品。

噴霧干燥具有干燥速度快、操作簡單、便于控制、適用于大規(guī)模連續(xù)性生產(chǎn)等優(yōu)點，且能最大限度地保留加工品的色澤和風味，是制備果蔬粉的常用方法［15］。該試驗旨在采用噴霧干燥方式生產(chǎn)歐李紅仁核桃粕紅棗復合優(yōu)質果粉。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試劑

歐李果實，2020年9月15日采摘于陜西省榆林沙漠研究所，采摘當天于冷庫儲藏備用；紅仁核桃粕，為陜西省洛南縣紅仁核桃仁冷榨取油后的副產(chǎn)物；紅棗，2020年9月27日采自陜北佳縣油棗，烘干備用。

麥芽糊精，食品級；氫氧化鈉，分析純；均購于西安晶博生物科技有限公司。

1.2 試驗設備

BL80Y21型多功能破壁機，美的集團股份有限公司產(chǎn)品；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋， 金壇市岸頭儀都儀器廠產(chǎn)品；GZX-9146MBE型數(shù)顯鼓風干燥箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠產(chǎn)品；JM-50型膠體磨，溫州永泰輕工機械廠產(chǎn)品；WK-600A型小型高速粉碎機，青州市精誠醫(yī)藥設備制造有限公司產(chǎn)品；Panda Plus型高壓均質機，意大利帕爾馬公司產(chǎn)品；手持折光儀，上海儀電物光公司產(chǎn)品；MH500型電子調溫加熱套，北京科偉永興儀器有限公司產(chǎn)品；B-290型噴霧干燥機，瑞士步琦公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程。歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉工藝流程見圖1。

1.3.2 歐李果汁的制備。

篩選表面無破損，完全成熟的歐李果實，清洗去核，破壁機打漿，靜置1 h，攪拌，4層紗布過濾，得歐李果汁。

1.3.3 核桃粕粉的制備。

紅仁核桃破殼取仁，果仁浸泡于蒸餾水中24 h，取出置于2%的NaOH溶液中加熱至85 ℃，2 min 后取出。清水沖凈核桃仁表面殘留堿液，高壓水沖去內種皮后得到去皮紅仁核桃仁。粉碎去皮核桃仁，放入烘箱50 ℃下干燥24 h。冷榨取油得到餅狀核桃粕，用小型高速粉碎機粉碎過120目篩，得紅仁核桃粕粉。

1.3.4 紅棗汁的制備。

篩選優(yōu)質紅棗，清洗去核，加入蒸餾水打漿，料液比為1∶10（g∶mL）。加熱混合液至60 ℃浸泡提取3 h，過膠體磨，4層紗布過濾得到紅棗汁。

1.3.5 助干劑的添加。根據(jù)預試驗，選擇麥芽糊精作助干劑，按紅仁核桃粕粉質量的150%添加。

1.3.6 主料配比及處理。

根據(jù)預試驗，將歐李果汁、紅棗汁、紅仁核桃粕粉按質量比10∶10∶1混合均勻，加入助干劑，用膠體磨處理3次，得到固形物含量為11%的混合漿液。

1.3.7 噴霧干燥單因素試驗。

在噴霧干燥預試驗的基礎上，對送風溫度、進料泵速、轉子流量計高度、混合漿液固形物含量進行單因素試驗，測量歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的集粉率和水分含量。每個單因素做3次平行試驗。

固定進料泵速5 mL/min、轉子流量計高度45 mm和混合漿液固形物含量7%，考察送風溫度為150、165、180、195、210 ℃ 5個水平對復合果粉的集粉率和水分含量的影響。

固定送風溫度180 ℃、轉子流量計高度45 mm和混合漿液固形物含量7%，考察進料泵速為2.50、3.75、5.00、6.25、7.50 mL/min 5個水平對集粉率和水分含量的影響。

固定進料泵速5 mL/min、送風溫度180 ℃和混合漿液固形物含量7%，考察轉子流量計高度為40、45、50、55、60 mm 5個水平對復合果粉的集粉率和水分含量的影響。

固定進料泵速5 mL/min、轉子流量計高度45 mm和送風溫度180 ℃，考察混合漿液固形物含量為3%、5%、7%、9%、11% 5個水平對復合果粉的集粉率和水分含量的影響。

1.3.8 噴霧干燥響應面試驗。

在單因素試驗的基礎上，選擇送風溫度（A）、進料泵速（B）、轉子流量計高度（C）、混合漿液固形物含量（D）作為自變量，依Box-Behnken Design設計原理，以復合果粉的集粉率為響應值，進行4 因素3水平的響應曲面分析，尋求采用噴霧干燥法生產(chǎn)歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的最優(yōu)工藝參數(shù)。各組試驗因素與水平見表1。

1.3.9 產(chǎn)品物理特性測定。

1.3.9.1 集粉率測定。

w（%）=m1m2+m3×100（1）

式中，w為集粉率，%；m1為收集的果粉質量，g；m2為混合原漿液固形物的質量，g；m3為添加的助干劑質量，g。

1.3.9.2 水分含量測定。直接干燥法，采用國標GB 5009.3—2016的方法。

1.3.9.3 堆積密度測定。

參考張丹［16］的方法。測定10 mL復合果粉的質量，將其倒入漏斗，使其落入10 mL的量筒中，計算堆積密度（g/mL）。

1.3.9.4 流動性測定。

參考縱偉等［17］的方法并稍作修改。將20 g歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉注入漏斗，下落鋪滿水平放置的平皿中，待果粉完全落下形成錐體，測量其高度，按照以下公式計算休止角。

tanα=Hr（2）

式中，α為休止角；H為歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉堆高度，cm；r為平皿半徑，cm。

1.3.9.5 溶解度測定。

參考喬小全等［18］的方法。將100 mL去離子水加入5 g歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉，100 r/min高速攪拌5 min，3 000 r/min離心5 min，取25 mL上清液于105 ℃烘干，按以下公式計算上清液中干物質含量的比例。

P（%）=M1M2×100（3）

式中，P為溶解度，%；M1為歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉上清液中干物質的質量，g；M2為歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的質量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗做3次平行試驗，采用SPSS 23.0軟件計算平均值、標準差并進行顯著性分析，采用Design Expert 8.0.6軟件進行響應面試驗設計及數(shù)據(jù)分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果分析

2.1.1 送風溫度對集粉率和水分含量的影響。

送風溫度對歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉集粉率與水分含量的影響見圖2。由圖2看出，隨著送風溫度的升高，集粉率先增大后減小，在180 ℃時達到最高，為47%，進一步升高溫度反而會導致集粉率降低。歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的水分含量隨著送風溫度的升高而下降，在210 ℃時達到最低，為1.5%，干燥效果最好。

2.1.2 進料泵速對集粉率和水分含量的影響。

進料泵速對歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉集粉率與水分含量的影響見圖3。由圖3可知，隨著進料泵速的增大，歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的集粉率先增大后減小，當進料泵速為5.00 mL/min時，集粉率達到最大，為47%，水分含量為2.7%，再增加

進料泵速，集粉率開始降低，水分含量升高。因此，進料泵速以5.00 mL/min為宜。

2.1.3 轉子流量計高度對集粉率和水分含量的影響。

轉子流量計高度對歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉集粉率和水分含量的影響見圖4。由圖4可知，隨著轉子流量計高度的增大，集粉率先增大后減小，水分含量先減小后增大。轉子流量計高度為50 mm時，集粉率最大，為47%；水分含量最低，為1.5%。綜合考慮，轉子流量計高度以50 mm為宜。

2.1.4 混合漿液固形物含量對集粉率和水分含量的影響。

混合漿液固形物含量對歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的集粉率和水分含量的影響見圖5。由圖5可知，隨著混合漿液固形物含量的增加，集粉率先升高后降低，水分含量先降低后升高。混合漿液固形物含量為7%時，集粉率達到最高，為47%；水分含量最低，為2.2%，有最佳的干燥效果。

2.2 響應面優(yōu)化試驗結果分析

2.2.1 回歸模型的建立及方差分析。

以送風溫度、進料泵速、轉子流量計高度、混合漿液固形物含量4個因素作為響應變量，按照Box-Behnken Design設計原理，進行4因素3水平試驗設計及響應曲面分析，試驗設計和測試結果見表2。

根據(jù)表2試驗結果，利用Design Expert 8.0.6軟件對數(shù)據(jù)進行分析，構建各因素與響應值的回歸模型，得到二次回歸方程：

Y=59.13+6.64A-4.81B+2.12C+0.67D+4.21AB+2.98AC+5.56AD-3.66BC+2.31BD-2.10CD-19.05A2-11.17B2-7.47C2-6.97D2

式中，Y為集粉率；A為送風溫度；B為進料泵速；C為轉子流量計高度；D為混合漿液固形物含量。

由表3可知，回歸模型的P<0.000 1，差異極顯著。失擬項P>0.05，差異不顯著，說明該模型有較好的擬合度，可以預測歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的集粉率。決定系數(shù)R2=0.974 2，說明預測值與真實值有97.42%的相關性，校正決定系數(shù)R2Adj=0.948 5，說明有94.85%的變異能被該模型預測并解釋。方差分析表顯示A、B、A2、B2、C2、D2對歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉集粉率的影響極顯著，AB、AD影響高度顯著，C、AC、BC影響顯著，D、BD、CD影響不顯著。

2.2.2 各因素間交互作用。

由圖6可知，當送風溫度一定時，集粉率隨進料泵速的增加先升高后降低；進料泵速一定時，集粉率隨送風溫度的增加先升高后降低。曲面較陡，說明送風溫度與進料泵速對集粉率影響較大。等高線呈橢圓形，說明送風溫度和進料泵速交互作用顯著。

由圖7可知，當送風溫度一定時，集粉率隨轉子流量計高度的增加先升高后降低；當轉子流量計高度一定時，集粉率隨送風溫度的增加先升高后降低。曲面較陡，說明送風溫度和轉子流量計高度對集粉率影響較大。等高線呈橢圓形，說明送風溫度與轉子流量計高度的交互作用顯著。

由圖8可知，當送風溫度一定時，集粉率隨混合漿液固形物含量的增加先升高后降低；當混合漿液固形物含量一定時，集粉率隨送風溫度的增加先升高后降低。曲面較陡，說明送風溫度和可溶性固形物含量對集粉率影響較大。等高線呈橢圓形，說明送風溫度與可溶性固形物含量交互作用顯著。

由圖9可知，當進料泵速一定時，集粉率隨轉子流量計高度的增加先升高后降低；當轉子流量計高度一定時，集粉率隨進料泵速的增加先升高后降低。曲面較陡，說明進料泵速和轉子流量計高度對集粉率影響較大。等高線呈橢圓形，說明進料泵速與轉子流量計高度交互作用顯著。

2.2.3 驗證性試驗。

經(jīng)Design Expert 8.0.6軟件進行響應面分析計算，得到采用噴霧干燥法生產(chǎn)歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉的理論最佳工藝參數(shù)為送風溫度182.63 ℃、進料泵速5.4 mL/min、轉子流量計高度51.11 mm、混合漿液固形物含量7.10%，集粉率60.48%。考慮到設備參數(shù)調節(jié)精準性及可行性，將參數(shù)調整為送風溫度183 ℃、進料泵速5.00 mL/min、轉子流量計高度50 mm、可溶性固形物含量7%。用調整后的參數(shù)進行3次平行驗證試驗，得到歐李紅仁核桃粕紅棗復合果粉集粉率平均值為59.50%（與預測值比較P>0.05），水分含量為1.5%，休止角為40°，堆積密度為0.23 g/mL，溶解度達到51.3%，感官品質與物理特性俱佳。

3 討論

噴霧干燥過程中，各工藝參數(shù)的調節(jié)均對最終產(chǎn)品的特性有影響。單因素試驗結果表明，集粉率隨送風溫度的升高先增大后減小。送風溫度較低時，混合漿液未在干燥室內被干燥充分，出現(xiàn)濕物料黏壁現(xiàn)象，原料大部分附著在干燥室壁導致集粉率較低［19-20］。此外，歐李果汁和紅棗汁中富含的果糖是玻璃化轉變溫度極低的物質，當溫度高于混合漿液的玻璃化轉變溫度，就會產(chǎn)生黏壁現(xiàn)象，造成原料的損耗［21］。故送風溫度過高、過低都會導致集粉率下降［22］。水分含量隨送風溫度的升高而減小，顯然提升溫度可使?jié){液干燥更充分。

單因素試驗結果表明，集粉率隨進料泵速的增大先增大后減小。當進料泵速大于5.00 mL/min時，單位時間內進入干燥室內的物料變多，較多的液滴因不能被完全干燥而出現(xiàn)濕物料黏壁現(xiàn)象［23］。此外，隨著單位時間內進料泵速的增加，復合果粉的水分含量也隨之增加，這會使粉末容易結塊，顆粒變大，不易分散，還會延長干燥時間，更易發(fā)生熱熔性黏壁［24］。

轉子流量計高度反映進入噴嘴的氣體流量，它影響物料在干燥室內的干燥時間和分散程度。單因素試驗結果表明，集粉率隨轉子流量計高度的增大先增大后減小。轉子流量計高度低時，噴霧壓力低，物料不能完全形成霧滴，較高水平的水分會產(chǎn)生更多的顆粒間內聚力，產(chǎn)品更易黏附在干燥室壁，從而導致集粉率的降低以及水分含量升高［25］。提高轉子流量計高度，會使大風量進入噴嘴，降低物料液滴在干燥室內與熱空氣的接觸時間，使未經(jīng)干燥的料液直接進入分離燒瓶，致使集粉率降低，水分含量升高。

單因素試驗結果表明，集粉率隨轉子流量計高度的增大先增大后減小。原因可能是當漿液固形物含量低時，其水分含量高，不能被充分地干燥［26］，集粉率低，水分含量高；當可溶性固形物含量提高到一定程度時，漿液的玻璃化轉變溫度降低，發(fā)生熱熔性黏壁，集粉率降低［27］。

4 結論

以歐李果汁、紅棗汁、紅仁核桃粕粉為原料，按照歐李果汁∶紅棗汁∶紅仁核桃粕質量比10∶10∶1配制漿液，經(jīng)膠體磨均質機處理，進行噴霧干燥制備復合果粉。最佳工藝條件為送風溫度183 ℃、進料泵速5.00 mL/min、轉子流量計高度50 mm、可溶性固形物含量7%。在該條件下生產(chǎn)復合果粉的集粉率為59.50%、休止角為40°、堆積密度為0.23 g/mL，水分含量為1.5%，溶解度達到51.3%，產(chǎn)品呈紅褐色，均一細膩，口感及物理特性俱佳。

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