椰纖果熱風(fēng)干燥工藝優(yōu)化研究

龍映均 劉四新 余敏華 陳 桃 李從發(fā)

（海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 ?？?570228）

椰纖果熱風(fēng)干燥工藝優(yōu)化研究

龍映均 劉四新 余敏華 陳 桃 李從發(fā)

（海南大學(xué)食品學(xué)院，海南 ?？?570228）

對椰纖果的熱風(fēng)干燥工藝條件和利用滲透法對椰纖果的結(jié)構(gòu)修飾進(jìn)行研究，通過單因素及正交試驗探討不同熱風(fēng)及結(jié)構(gòu)修飾條件對椰纖果的復(fù)水性、復(fù)水后的質(zhì)構(gòu)等的影響。結(jié)果表明，熱風(fēng)干燥椰纖果的最佳工藝條件為干燥溫度60℃、浸泡處理1.0%卡拉膠浸泡、浸漬固液比1∶2（m∶V）、浸漬時間為20h。

椰纖果；熱風(fēng)干燥；復(fù)水比；質(zhì)構(gòu)

椰纖果是一種以椰子汁為主要原料，經(jīng)微生物培養(yǎng)發(fā)酵產(chǎn)生由葡萄糖以β－1，4－糖苷鍵連接而成的高分子凝膠狀纖維膜。椰纖果具有低熱量、高纖維、口感滑爽、咀嚼性好、風(fēng)味獨特等特性，因此具有減肥、防便秘、清腸胃、排毒、降低膽固醇的功效，是一種理想的保健食品［1］。

椰纖果有良好的持水能力，水分含量高達(dá)99.28%。目前市面上均以含水的椰纖果形式應(yīng)用于食品、化妝品及其他產(chǎn)品中，給貯存運(yùn)輸帶來不便，并且在很大程度上限制了椰纖果的應(yīng)用范圍。然而，干燥后結(jié)晶化的增加會導(dǎo)致椰纖果復(fù)水能力的降低。研究［2］表明，干燥的椰纖果不溶于100℃熱水，復(fù)水性差，并且復(fù)水比不會隨復(fù)水時間的延長而增加。要保持椰纖果產(chǎn)品長期的生命力，提高產(chǎn)品的附加值，就必須進(jìn)一步拓展其應(yīng)用空間，而不能僅限于其目前在食品中的應(yīng)用方式和應(yīng)用范圍。所以尋找一種合適的干燥方法和探索一種預(yù)處理工藝使干燥后的椰纖果能夠較好的復(fù)水，對擴(kuò)大椰纖果的應(yīng)用范圍及開發(fā)新型產(chǎn)品具有重大意義［3］。

目前對椰纖果的改性研究［1，2］主要集中在椰纖果的發(fā)酵生產(chǎn)過程中，對解決椰纖果干燥復(fù)水難題的結(jié)構(gòu)修飾研究甚少，而對椰纖果干燥復(fù)水后的性質(zhì)分析更未見報道。本試驗對椰纖果進(jìn)行產(chǎn)后結(jié)構(gòu)修飾，選用卡拉膠作為椰纖果內(nèi)部結(jié)構(gòu)填充劑，通過滲透處理后經(jīng)熱風(fēng)干燥得到產(chǎn)品。本試驗以椰纖果的復(fù)水比及復(fù)水后的硬度和彈性作為指標(biāo)，通過試驗優(yōu)化熱風(fēng)干燥椰纖果的工藝條件，旨為其工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗原料

椰纖果粒：壓縮椰纖果粒（5mm×5mm），海南億德食品有限公司。

1.1.2 試驗試劑

氫氧化鈉：分析純，廣州化學(xué)試劑廠。

卡拉膠：食品級，青島德惠海洋生物科技有限公司。

1.1.3 主要儀器與設(shè)備

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG－923A型，寧波江南儀器廠；

三合一攪拌機(jī)：HR2864型，飛利浦家庭電器有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：CT3型，美國Brookfield公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 加工工藝

原料→預(yù)處理→浸漬（滲透處理）→熱風(fēng)干燥→成品

1.2.2 操作要點

（1）預(yù)處理方法：將壓縮椰纖果粒開包用自來水水洗3～5次，脫酸至中性，瀝干后用0.5M的NaOH浸泡3h去雜質(zhì)至透明，水洗脫堿至中性，瀝干待用。

（2）卡拉膠制備：制備卡拉膠時用三合一攪拌機(jī)一檔打碎1min，便于卡拉膠充分均勻溶解。

（3）滲透處理：將一定量經(jīng)預(yù)處理過的椰纖果按照一定的固液比放入盛有一定濃度卡拉膠溶液的燒杯中，煮沸30min，在室溫下進(jìn)行滲透處理。

（4）熱風(fēng)干燥：稱取200g滲透處理后瀝干的椰纖果，放入直徑為15cm的培養(yǎng)皿中，均勻鋪平，在適宜溫度下進(jìn)行熱風(fēng)干燥，干燥至水分含量低于7%即達(dá)到終點。

1.2.3 單因素試驗設(shè)計 影響椰纖果粒干燥復(fù)水的因素主要有干燥溫度、卡拉膠濃度、浸漬固液比、浸漬時間等，因此選擇這些因素進(jìn)行單因素試驗。

（1）干燥溫度：干燥溫度分別選擇50，55，60，65，70℃。在卡拉膠濃度0.8%、固液比1∶2（m∶V）和浸漬時間18h條件下，研究干燥溫度對復(fù)水比的影響。

（2）卡拉膠濃度：卡拉膠濃度分別選擇0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，在干燥溫度60℃、浸漬固液比1∶2（m∶V）和浸漬時間18h條件下，研究卡拉膠濃度對復(fù)水比的影響。

（3）浸漬固液比：固液比分別選擇1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（m∶V），在干燥溫度60℃、卡拉膠濃度1.0%和浸漬時間18h條件下，研究固液比對復(fù)水比的影響。

（4）浸漬時間：浸漬時間分別選擇14，16，18，20，22，24，26，37h，在干燥溫度60℃、卡拉膠濃度1.0%和浸漬固液比1∶2（m∶V）條件下，研究浸漬時間對復(fù)水比的影響。

1.3 分析檢測方法

1.3.1 復(fù)水性 將干燥后的椰纖果浸泡在200倍質(zhì)量的沸水中，100℃恒溫水浴10min，瀝干表面的水分后稱重，用復(fù)水比Rf來判斷復(fù)水性的優(yōu)劣［4］。復(fù)水比按式（1）計算：

式中：

Rf—— 復(fù)水比；

mf—— 復(fù)水后的物料質(zhì)量，g；

mg—— 復(fù)水前的物料質(zhì)量，g。

1.3.2 TPA測定法 質(zhì)構(gòu)剖面分析法（texture profile analysis，TPA）是模擬人類牙齒咀嚼食物，對物料進(jìn)行二次壓縮的機(jī)械過程，該過程能夠測定探頭對試樣的壓力以及其他相關(guān)質(zhì)地參數(shù)［5］。

硬度：第一次壓縮時的峰值。

彈性：第二次壓縮的樣品的高度與第一次壓縮的樣品的高度的比值［6］。

測量方法及參數(shù)：隨即挑取經(jīng)復(fù)水后的椰果粒進(jìn)行TPA測試，測試參數(shù)為樣品尺寸3mm，寬度3mm，深度3mm，目標(biāo)值2.0mm，測試速度1.0mm/s，循環(huán)次數(shù)2次，運(yùn)行測試參數(shù)1g，夾具TA－RT－KIT，探頭類型TA39。每個樣品進(jìn)行3次平行試驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 干燥溫度的影響 由圖1可知，椰纖果的復(fù)水比隨干燥溫度的升高先增加后降低，在干燥溫度為60℃下得到最大復(fù)水比。這可能是因為當(dāng)熱風(fēng)干燥溫度過高時，物料內(nèi)部細(xì)胞和毛細(xì)管萎縮變形較大，其恢復(fù)到原來狀態(tài)的能力就越小，因此復(fù)水性能受到影響。溫度過低時，干燥時間過長，且不易干燥完全。熱風(fēng)干燥過程中復(fù)水比越大越好，干燥溫度為55，60，65℃時復(fù)水比較大。

圖1 干燥溫度對復(fù)水比的影響Figure 1 Impact of temperatur of the oven on rehydration

2.1.2 卡拉膠濃度的影響 由圖2可知，椰纖果的復(fù)水比隨著卡拉膠的濃度先上升后下降，并且在卡拉膠濃度為1.0% 時達(dá)到最大值。這可能是因為隨著卡拉膠濃度的增加，吸附在椰纖果內(nèi)部的卡拉膠也就越多，從而致使復(fù)水比增加，但是隨著卡拉膠濃度的不斷增加，卡拉膠稠度也不斷增加，從而阻止了卡拉膠的進(jìn)一步吸附，所以復(fù)水比降低。浸漬過程中復(fù)水比越大越好，卡拉膠濃度為0.8%，1.0%，1.2% 時復(fù)水比較大。

圖2 卡拉膠儂度對復(fù)水比的影響Figure 2 Impact of the concentration of carrageenan on rehydration

2.1.3 浸漬固液比的影響 由圖3可知，椰纖果的復(fù)水比隨著固液比的增加先上升后下降，并且在固液比為1∶2（m∶V）時達(dá)到最大值。這可能是因為隨著固液比的增加，椰纖果吸附卡拉膠的量也不斷增加，當(dāng)吸附達(dá)到飽和時，由于內(nèi)外濃度差異，椰纖果開始解析，外界濃度越小，解析速度越快。浸漬過程中復(fù)水比越大越好，固液比為1∶1，1∶2，1∶3（m∶V）時復(fù)水比比較大。

圖3 固液比對復(fù)水比的影響Figure 3 Impact of solid－fluid ratio on rehydration

2.1.4 浸漬時間的影響 由圖4可知，椰纖果的復(fù)水比隨著浸漬時間的增加而增加，并且增加速度由快變慢。這可能是因為隨著浸漬時間的增加，椰纖果吸附卡拉膠的量就越多，但是當(dāng)浸泡時間達(dá)到20h左右時，椰纖果吸附量幾乎達(dá)到飽和，所以隨著時間的增加，復(fù)水比增加很少。浸漬過程中復(fù)水比越大越好，但考慮到時間因素，浸泡時間選擇18，20，22h較優(yōu)。

圖4 浸漬時間對復(fù)水比的影響Figure 4 Impact of immersion time on rehydration

2.2 正交試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果進(jìn)行正交試驗，正交試驗因素水平見表1。

表1 熱風(fēng)干燥因素水平表Table 1 Factor and levels of hot－air drying test

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，對熱風(fēng)干燥椰纖果的工藝條件進(jìn)行L9（34）正交試驗，試驗結(jié)果及極差見表2。

表2 正交試驗結(jié)果及極差分析Table 2 Orthogonal test results and pole difference analysis

由于3個指標(biāo)單獨分析出來的最優(yōu)條件并不一致，必須根據(jù)各因素對指標(biāo)影響的主次順序綜合考慮來確定最佳工藝條件，結(jié)果如下：

（1）因素A（干燥溫度）對復(fù)水比的影響排在第3位，為次要因素，最優(yōu)水平為A2，對硬度的影響排在第2位為次主要因素，最優(yōu)水平為A2，對彈性的影響排在第1位，為主要因素，最有水平為A2。綜合考慮單因素試驗結(jié)果和正交試驗感官指標(biāo)，選擇A2為最優(yōu)條件。

（2）因素B（卡拉膠濃度）對復(fù)水比的影響排在第1位，為主要因素，最優(yōu)水平為B2，對硬度的影響排在第2位，為次主要因素，最優(yōu)水平為B3，對彈性的影響排在第3位，為次要因素，最優(yōu)水平為B2。綜合考慮單因素試驗結(jié)果和正交試驗感官指標(biāo)，選擇B2為最優(yōu)條件。

（3）因素C（浸漬固液比）對復(fù)水比的影響排在第4位，為次要因素，最優(yōu)水平為C2，對硬度的影響排在第4位，為次要因素，最有水平為C2，對彈性的影響排在第4位。為次要因素，最優(yōu)水平為C2。綜合考慮單因素試驗結(jié)果和正交試驗感官指標(biāo)，選擇C2為最優(yōu)條件。

（4）因素D（浸漬時間）對復(fù)水比的影響排在第2位，為次主要因素，最優(yōu)水平為D2，對硬度的影響排在第1位，為主要因素，最優(yōu)水平為D2，對彈性的影響排在第2位，為次主要因素，最優(yōu)水平為D2。綜合考慮單因素試驗結(jié)果和正交試驗感官指標(biāo)，選擇D2為最優(yōu)條件。

綜上所述，本次試驗的最優(yōu)條件為A2B2C2D2，即干燥溫度為60℃、卡拉膠濃度為1.0%、浸漬固液比為1∶2（m∶V）、浸漬時間為20h。在A2B2C2D2的條件下進(jìn)行3組平行試驗（結(jié)果取其平均值），椰纖果的復(fù)水比、硬度和彈性分別為：19.45，8.47g，4.82mm，對最佳干燥工藝參數(shù)組合進(jìn)行實驗驗證，驗證結(jié)果穩(wěn)定，優(yōu)化結(jié)果可信。

3 結(jié)論

（1）在椰纖果的熱風(fēng)干燥工藝中，對復(fù)水性的影響因素排序為卡拉膠濃度＞浸漬時間＞干燥溫度＞浸漬固液比；對復(fù)水后椰纖果的硬度影響因素排序為浸漬時間＞干燥溫度＞浸漬固液比＞卡拉膠濃度；對復(fù)水后椰纖果彈性的影響因素排序為干燥溫度＞ 浸漬時間＞卡拉膠濃度＞浸漬固液比。

（2）椰纖果熱風(fēng)干燥的較優(yōu)工藝參數(shù)為干燥溫度60℃、卡拉膠濃度1.0%、浸漬固液比1∶2（m∶V）、浸漬時間20h。

1 潘穎.細(xì)菌纖維素的制備及改性研究［D］.青島：青島大學(xué)，2007.

2 Shih－bin Lin，Chieh－pin Hsu，Li－chen Chen，et al.Adding enzymatically modified gelatin to enhance the rehydration abilities and mechanical properties of bacterial cellulose［J］.Food Hydrocolloids，2009（23）：2 195～2 203.

3 Owen M Astley，Elisabeth Chanliaud，Athene M Donald，et al.Structure of acetobacter cellulose composites in the hydrated state［J］.Biological Macromolecules，2001（29）：193～202.

4 竹文禮.海蘆筍干燥工藝研究［D］.無錫：江南大學(xué)，2008.

5 楊玉娥，李法德，孫玉利，等.加熱方式對豬里脊肉質(zhì)構(gòu)特性的影響［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2007，38（11）：60～64.

6 李卓瓦.質(zhì)構(gòu)儀在面條品質(zhì)測定中的應(yīng)用［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊，2008（7）：188～192.

Optimization of the hot－air drying processing condition of nata

LONG Ying－jun LIU Si－xin YU Min－h(huán)ua CHEN TaoLI Cong－fa

（The College of Food Engineering，Hainan University，Haikou，Hainan570228，China）

The condition hot－air drying and modified Nata by means of osmosis have been studied.The influences of different hot－air drying condition to rehydrated ratio of Nata，and hygroscopicity were discussed through single factor and orthogonal experiments and the optimal processing were：60℃ drying wind，dipping in 1.0%carrageenan，solid to liquid ratio 1∶2（m∶V），time of incubation in carragenan solution 20h.

nata；hot－air drying；hygroscopicity；texture

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.04.043

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（編號：200903026－6）

龍映均（1985－），男，海南大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：dragon8585＠163.com

李從發(fā)

2011－03－25