麥芽糊精對(duì)噴霧干燥紫薯全粉理化性質(zhì)的影響

陳 芳，彭 珍，劉 嘉，葉發(fā)銀，趙國(guó)華，2，3，*

(1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400715;2.重慶農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715;3.重慶市甘薯工程技術(shù)研究中心，重慶400715)

紫薯(Ipomoea batatas L.)具有獨(dú)特的生理保健作用和藥用價(jià)值［1］。紫薯全粉是新鮮紫薯脫水干制產(chǎn)品，包含除薯皮外幾乎全部的營(yíng)養(yǎng)元素，其保健功能成分損失率極低，復(fù)水后的紫薯全粉具備新鮮紫薯的果肉色澤、風(fēng)味和口感。將紫薯加工成全粉不僅可有效降低企業(yè)的貯藏成本，還可為其他食品加工業(yè)提供紫薯原料［2－3］。近年來(lái)，紫薯全粉因其良好的功效倍受市場(chǎng)青睞。但是，由于其淀粉含量高，熟化后料液粘度大，噴霧干燥制粉過(guò)程中水分蒸發(fā)效率低、能耗高且產(chǎn)品團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重［4－5］。因此，改進(jìn)生產(chǎn)工藝對(duì)紫薯全粉的生產(chǎn)與應(yīng)用意義重大。本小組前期對(duì)不同助干劑對(duì)噴霧干燥紫薯全粉的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)不添加助干劑時(shí)，出粉率低，且產(chǎn)品質(zhì)量差;而助干劑對(duì)噴霧干燥紫薯全粉的理化特性的影響強(qiáng)度順序?yàn)?麥芽糊精＞麥芽糊精/β－環(huán)糊精＞β－環(huán)糊精［6］。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步研究了麥芽糊精添加量(10%、20%、30%、40%)對(duì)噴霧干燥紫薯全粉的理化特性影響，以期為噴霧干燥紫薯全粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鮮紫薯 品種萬(wàn)紫56，由西南大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)基地提供;麥芽糊精(食品級(jí)，DE20) 山東西王食品有限公司;甲基紅(分析純) 重慶川東化工有限公司化學(xué)試劑廠;溴甲酚綠(分析純)天津東昌精細(xì)化工工貿(mào)有限公司;氫氧化鈉、甲醇、鹽酸、三氯乙酸、硝酸鋁、鐵氰化鉀等(分析純)成都科龍化工試劑廠;1，1－二苯基－2－苦肼基(生化試劑)日本和光純藥試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

GYB－60－63均質(zhì)機(jī) 上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠;YC－015噴霧干燥器 上海雅程儀器設(shè)備有限公司;UltraSan PRO色差儀 上海信聯(lián)創(chuàng)作電子有限公司;SHZ－ⅢD型循環(huán)水真空泵 上海亞榮生化試劑廠;BS223S電子天平 北京塞多利斯儀器系統(tǒng)有限公司;HH－2數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市富華儀器有限公司;DHG－9140電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海齊欣科學(xué)儀器有限公司;722型可見(jiàn)分光光度計(jì) 上海觀科分光儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯全粉的制備 鮮紫薯→清洗→蒸煮(蒸餾水∶紫薯6∶1(w/w)，蒸煮溫度100℃，蒸煮時(shí)間25min)→去皮→搗泥→冷卻→膠體磨(2次)→不同濃度麥芽糊精(0%、10%、20%、30%、40%)→均質(zhì)(30MPa，2次)→噴霧干燥(進(jìn)料濃度17g/100g，進(jìn)風(fēng)溫度 200℃，出風(fēng)溫度 100℃，入料流量50mL/min)→收集。

1.3.2 紫薯全粉成分及出粉率的測(cè)定 水分測(cè)定:直接干燥法;灰分測(cè)定:高溫灼燒法;粗蛋白測(cè)定:凱氏定氮法;粗脂肪測(cè)定:索氏抽提法;淀粉測(cè)定:酸水解－高錳酸鉀滴定法;粗纖維測(cè)定:GB/T 5009.10。出粉率(%)=(收集的粉/噴霧干燥前料液的固形物含量)×100。

1.3.3 紫薯全粉持水力的測(cè)定 持水力的測(cè)定參考Zhao 等人［7］的方法。

1.3.4 紫薯全粉色澤的測(cè)定 本實(shí)驗(yàn)采用色彩色差儀進(jìn)行色澤測(cè)定和評(píng)價(jià)。采用CIELAB表示色系統(tǒng)，即L*、a*、b*表色系統(tǒng)。L*稱為明度指數(shù)，L*=0表示黑色，L*=100表示白色;a*、b*代表一個(gè)直角坐標(biāo)的兩個(gè)方向，+a*表示紅色程度;－a*為綠色程度;+b*表示黃色程度;－b*為藍(lán)色程度［8］。

稱取一定量的紫薯全粉放入透明玻璃盒中，然后置于色差儀檢測(cè)口處進(jìn)行色澤測(cè)定［9］。測(cè)定參數(shù)如下:

式中:L*、a*、b*為樣品的亨特色素值;L0、a0、b0為紫薯泥的亨特色素值。

1.3.5 紫薯全粉流動(dòng)性的測(cè)定

1.3.5.1 休止角的測(cè)定 紫薯全粉休止角的測(cè)定根據(jù)Zhao等［7］的方法稍作修改。將一漏斗固定于鐵架臺(tái)上，并垂直于坐標(biāo)紙且漏斗的下端離坐標(biāo)紙的高度為1cm。稱取一定量的紫薯全粉緩慢傾倒入漏斗，直至粉末錐體的頂部剛好接觸漏斗的下端。記錄錐體直徑。

式中:H為漏斗的下端離坐標(biāo)紙的高度，cm;R為粉末錐體直徑，cm。

1.3.5.2 滑角的測(cè)定 紫薯全粉滑角的測(cè)定根據(jù)Ileleji和Zhou［10］的方法稍作修改。準(zhǔn)確稱取紫薯全粉5.000g，置于一長(zhǎng)130mm，寬100mm的玻璃板上，緩慢舉起玻璃板直至粉體表面開(kāi)始滑動(dòng)，記錄此時(shí)玻璃板的垂直高度。

式中:H為傾斜玻璃板的垂直高度，cm;L為玻璃板長(zhǎng)度，cm。

1.3.6 紫薯全粉吸附等溫線的測(cè)定 紫薯全粉吸附等溫線的測(cè)定根據(jù)Lee［11］的方法稍作修改。準(zhǔn)確配制不同水分活度的飽和溶液 NaOH(Aw，0.070)，MgCl2(Aw，0.33)，Mg(NO3)2(Aw，0.528)，NaCl(Aw，0.752)，KBr(Aw，0.807)，KCl(Aw，0.842)，BaCl2(Aw，0.901)和 K2Cr2O7(Aw，0.986)，并分別倒入康威皿的外槽。準(zhǔn)確稱取烘至恒重的紫薯全粉1.000g，放入已稱重的瓶蓋中，再置于康威皿的里槽，密閉。將樣品置于室溫(25±1)℃一周后，每隔12h稱重樣品直至重量差小于±0.005g，以此判定樣品已達(dá)到平衡，此時(shí)樣品的含水量即為平衡水分含量。實(shí)驗(yàn)采用吸附模型 Henderson、Kuhn、Oswin、Bradley、Halsey 和Chung－Pfost進(jìn)行數(shù)據(jù)的模型擬合。

1.3.7 紫薯全粉花色苷的測(cè)定 花色苷的測(cè)定參考Hosseinian 等人［12］的測(cè)定方法。

1.3.8 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。方差分析(p＜0.05為顯著差異)，用Duncan進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥芽糊精添加量對(duì)紫薯全粉的基本成分的影響

不同添加量麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉的基本成分見(jiàn)表1。隨著麥芽糊精添加量越高，各成分含量越低，據(jù)Quek等［13］對(duì)噴霧干燥西瓜粉的報(bào)道，麥芽糊精添加量過(guò)多，粉末的營(yíng)養(yǎng)成分會(huì)被稀釋，導(dǎo)致噴霧干燥后紫薯全粉的各營(yíng)養(yǎng)成分降低。此外，麥芽糊精的添加顯著降低了紫薯的水分(p＜0.05)，且隨著麥芽糊精添加量的增加，水分含量逐漸降低，一方面可能是由于麥芽糊精的添加增加了料液的總固形物含量，相對(duì)減少了水分含量［13］，另一方面可能因?yàn)?，助干劑的添加有助于紫薯在干燥過(guò)程中水分的損失。隨著麥芽糊精添加量的增加，紫薯全粉的出粉率顯著升高，這可能是由于助干劑能在紫薯全粉噴霧干燥時(shí)在其表面形成一層膜，由此提高了其玻璃化溫度，也降低了粘壁現(xiàn)象［14－15］，從而增加了出粉率。但隨著助干劑添加量的增大，起初出粉率顯著增加后，當(dāng)添加量進(jìn)一步從30g/100g增加到40g/100g時(shí)，出粉率增加不顯著(p＞0.05)。

2.2 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉持水性的影響

如表2所示，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，紫薯全粉的持水力不斷上升。持水力的差異與淀粉內(nèi)部束水的位置不同有關(guān)，主要是由淀粉分子內(nèi)部羥基與分子鏈或水形成氫鍵和共價(jià)結(jié)合所致。羥基與淀粉分子結(jié)合的作用大于與水分子的結(jié)合，顯示低的持水力，反之則顯示高的持水力［16］。不同樣品之間持水力的大小為對(duì)照組≈10%麥芽糊精＞20%麥芽糊＞30%麥芽糊精≈40%麥芽糊精。這可能是因?yàn)閷?duì)照組中紫薯全粉的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)破壞程度高，而麥芽糊精能在表面形成膜，降低顆粒的表觀黏度，從而保護(hù)淀粉顆粒［17］，使噴霧干燥后紫薯全粉的持水力降低。另一方面可能因?yàn)辂溠亢旧砭蜑橐环N低吸水性材料［16］。

表1 不同添加量麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉的基本成分及出粉率Table 1 Proximate composition and flour yield of spray－dried purple sweet potato flours with addition of different amount of maltodextrin

表2 浸泡時(shí)間對(duì)不同添加量麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉持水力的影響Table 2 Effects of soaking time on the water holding capacity of spray－dried purple sweet potato flours with addition of different amount of maltodextrin

表3 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉色澤的影響Table 3 Effect of maltodextrin additions on colour parameters of spray－dried purple sweet potato flours

表4 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉休止角和滑角的影響Table 4 Effect of maltodextrin additions on the repose and slide angles of spray－dried purple sweet potato flours

2.3 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉色澤的影響

由表3可以看出，隨著麥芽糊精添加量的增加，粉末的L*值顯著提高，說(shuō)明麥芽糊精添加量越大，粉體顏色越白。b*值顯著增加，而a*值顯著降低。麥芽糊精的添加量在40%時(shí)，ΔΕ顯著提高。本實(shí)驗(yàn)中，ΔE是指紫薯全粉與紫薯泥之間的色澤差異，因此，從表3中可知，麥芽糊精添加量越高，與紫薯本身的顏色差異，越大，紫薯全粉顏色就變淡，這與劉青梅［18］、陳致?。?9］等的研究結(jié)果一致。這些色澤參數(shù)的變化可能與麥芽糊精的添加量的增大和花色苷、總酚含量的變化有關(guān)。

2.4 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉粉體流動(dòng)性的影響

休止角和滑角能夠反映粉末的流動(dòng)性，其值越低粉末流動(dòng)性越好。由表4可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，粉末的休止角和滑角值顯著降低，說(shuō)明麥芽糊精能明顯提高紫薯全粉的流動(dòng)性，這與王澤南［8］等人研究結(jié)果一致。

2.5 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉吸濕性的影

采用Halsey模型的R2、SE值最小，擬合數(shù)據(jù)最好。Halsey模型的非線性回歸方程分別為:0%麥芽糊精 aw=exp(－17.696/m1.324)(R2=0.998)，10% 麥芽糊精 aw=exp(－17.689/m1.324)(R2=0.998)，20% 麥芽糊精 aw=exp(－15.246/m1.294)(R2=0.998)，30% 麥芽糊精 aw=exp(－13.358/m1.265)(R2=0.998)，40% 麥芽糊精 aw=exp(－12.485/m1.252)(R2=0.998)。圖 1為Halsey模型擬合圖，隨著水分活度增加，平衡水分水量逐漸增大，呈S型吸附等溫線。在同一平衡水分含量下，樣品水分活度大小為10%麥芽糊精＜20%麥芽糊精＜30%麥芽糊精＜40%麥芽糊精，但無(wú)顯著差異。在同一水分活度下，麥芽糊精添加量越高，紫薯全粉的平衡水分含量越低，可能是由于麥芽糊精在噴霧干燥時(shí)在紫薯全粉顆粒周圍形成保護(hù)層，阻止水分的吸附和擴(kuò)散，從而降低了樣品的吸濕性。這與 Ahmed［14］噴霧干燥紫薯全粉以及 Renata等人［20］噴霧干燥巴西阿薩伊果汁的研究結(jié)果一致。

圖1 不同添加量麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉的吸附等溫線Fig.1 The moisture sorption isotherm characteristics of spray－dried purple sweet potato flours by different maltodextrin additions

2.6 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉花色苷的影響

如表5所示，麥芽糊精的添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉的花色苷含量影響顯著，且隨著麥芽糊精添加量的增加，花色苷含量明顯降低。這是由于添加麥芽糊精稀釋了紫薯全粉中的花色苷濃度。對(duì)于花色苷保留效果，40%麥芽糊精＞30%麥芽糊精＞20%麥芽糊精＞10%麥芽糊精＞對(duì)照組。這可能是由于在噴霧干燥過(guò)程中，麥芽糊精在液滴表面形成膜從而保護(hù)花色苷不被過(guò)度氧化和熱降解［20］，且添加量越高保護(hù)效率越高。

表5 麥芽糊精添加量對(duì)噴霧干燥紫薯全粉的花色苷含量(干基)及其保留率的影響Table 5 Effect of maltodextrin additions on the content and retention rate of anthocyanins of spray－dried purple sweet potato flours

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)研究了不同麥芽糊精添加量(10%、20%、30%、40%)對(duì)噴霧干燥紫薯全粉理化性質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)麥芽糊精添加量越高，紫薯全粉的亮度、ΔE、流動(dòng)性越高，但是會(huì)降低紫薯全粉的基本營(yíng)養(yǎng)成分和持水力。從紫薯全粉的抗氧化成分花色苷的含量來(lái)看，隨著麥芽糊精添加量的增加，花色苷含量明顯降低，但從花色苷的保留效果來(lái)看，40%麥芽糊精＞30%麥芽糊精＞20%麥芽糊精＞10%麥芽糊精＞對(duì)照組。從以上結(jié)論來(lái)看，低添加量的麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉的各理化性質(zhì)普遍優(yōu)于較高添加量的麥芽糊精，但從出粉率來(lái)看，10%～40%麥芽糊精噴霧干燥紫薯全粉的出粉率依次為26.44%、28.15%、39.85%、41.08%。30%麥芽糊精組的出粉率顯著高于20%麥芽糊精組，但與40%麥芽糊精組相比無(wú)顯著差異。所以，從工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)成本來(lái)看，選擇麥芽糊精的最佳添加量為30%。

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