核桃分心木速溶茶的研制

張　妍，楊海燕，阿迪拉，張玉媛

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊　830052）

試驗研究

核桃分心木速溶茶的研制

張妍，*楊海燕，阿迪拉，張玉媛

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052）

以核桃分心木為主要原料，通過添加助干劑進(jìn)行噴霧干燥工藝，制備出具有溶解性強(qiáng)、流動性好的核桃分心木速溶茶產(chǎn)品，研究了提高核桃分心木浸提液出粉率的最佳工藝條件，確定了最佳工藝參數(shù)。

核桃分心木；速溶茶；麥芽糊精；噴霧干燥

0　引言

新疆核桃分心木 （Diaphragma juglandis Fructus），俗稱核桃隔膜，是胡桃科植物胡桃果核的干燥木質(zhì)隔膜，味澀氣微［1］；常用于治療遺精、遺尿、帶下等癥［2］，維吾爾醫(yī)也有記載用于治療腎虛［3］。新疆人民長久以來都有將核桃分心木泡水、泡茶飲用，或用于染發(fā)、染布的傳統(tǒng)習(xí)慣，但并未發(fā)展產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。臨床試驗證明，核桃分心木的藥用價值較高，具有治療及改善腎虛、腎炎、慢性腎炎等藥理作用。目前，已經(jīng)有研究人員將分心木與其他藥物配伍作為治療腎病的輔助藥物［4-5］，這意味著核桃分心木有望作為保健食品進(jìn)入市場，需求將大幅增加，因此藥用價值開發(fā)是核桃分心木深度加工及產(chǎn)業(yè)化的突破口。

為了提高新疆核桃副產(chǎn)物分心木綜合利用和分心木的深加工水平，本文以核桃分心木為原料對核桃分心木速溶茶的噴霧干燥加工工藝進(jìn)行了初步研究，開發(fā)出核桃分心木速溶茶產(chǎn)品。

1　材料與方法

1.1材料與設(shè)備

1.1.1材料

核桃分心木濃縮液，實驗室制得；麥芽糊精，甘肅昆侖生化有限公司產(chǎn)品。

1.1.2設(shè)備

高壓均質(zhì)機(jī)，上?？扑敬缶|(zhì)機(jī)電設(shè)備有限公司產(chǎn)品；噴霧干燥機(jī)，上海大川原噴霧干燥設(shè)備有限公司產(chǎn)品。

1.2工藝流程［6］

核桃分心木提取液→濃縮→高壓均質(zhì)→助干劑→噴霧干燥→集粉。

1.3操作要點

核桃分心木原料經(jīng)破碎，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)，壓力20～30 MPa，時間5 min；均質(zhì)后依據(jù)料液可溶性固形物含量添加一定比例助干劑，進(jìn)行噴霧干燥，得到核桃分心木粉。

1.4噴霧干燥工藝單因素試驗方案

以核桃分心木速溶茶出粉率為指標(biāo)，通過對噴霧進(jìn)口溫度、進(jìn)料速度、出風(fēng)溫度3個因素進(jìn)行初步篩選。噴霧進(jìn)口溫度分別為150，160，170，180，190℃；進(jìn)料速度分別為1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h；出風(fēng)溫度分別為50，60，70，80，90℃；設(shè)計麥芽糊精添加量為濃縮液可溶性固形物含量的20%，30%，40%，50%，60%，70%等6個水平。通過試驗，確定最佳噴霧干燥工藝單因素條件。

1.5噴霧干燥工藝響應(yīng)面優(yōu)化試驗設(shè)計

在單因素基礎(chǔ)上，使用Design Expert軟件進(jìn)行響應(yīng)面分析，確定噴霧干燥的最佳工藝參數(shù)。以出粉率為指標(biāo)，選擇進(jìn)口溫度（A）、出風(fēng)溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進(jìn)料速度（D）為響應(yīng)變量進(jìn)行響應(yīng)面試驗。

響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1　響應(yīng)面試驗因素與水平設(shè)計

2　結(jié)果與分析

2.1噴霧干燥單因素試驗結(jié)果

2.1.1進(jìn)口溫度的確定

在其他噴霧干燥參數(shù)條件固定的情況下，選擇進(jìn)口溫度150，160，170，180，190℃進(jìn)行噴霧干燥，測定茶體水分含量及出粉率。

進(jìn)口溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響見表2。

表2　進(jìn)口溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響

由表2可知，隨著進(jìn)口溫度升高，茶體水分含量呈現(xiàn)下降趨勢，出粉率逐漸增大后略有下降。當(dāng)進(jìn)口溫度為150℃時，出粉率僅為49.21%，且水分含量較高，茶體放置24 h后發(fā)生黏結(jié)現(xiàn)象；進(jìn)口溫度為180℃時，出粉率為57.77%，水分含量為4.52%，粉體均勻細(xì)膩；進(jìn)口溫度為190℃時，出粉率有所降低，茶體干硬，色澤為棕褐色。結(jié)果表明，噴霧進(jìn)口溫度為180℃時，獲得茶體沖調(diào)特性較為理想。

2.1.2出風(fēng)溫度的確定

在其他噴霧干燥參數(shù)條件固定的情況下，選擇出風(fēng)溫度50，60，70，80，90℃進(jìn)行噴霧干燥，測定茶體水分含量及出粉率。

出風(fēng)溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響見表3。

表3　出風(fēng)溫度對核桃分心木速溶茶噴霧效果的影響

由表3可知，隨著出風(fēng)溫度升高，茶體水分含量呈現(xiàn)下降趨勢，出粉率逐漸增大后略有下降。當(dāng)出風(fēng)溫度為50℃時，出粉率僅為40.17%，且水分含量最高，茶體放置24 h后發(fā)生黏結(jié)現(xiàn)象；出風(fēng)溫度為80℃時，出粉率為54.77%，水分含量為5.65%，茶體均勻細(xì)膩；當(dāng)出風(fēng)溫度為90℃時，出粉率有所降低，茶體干硬，色澤為棕褐色。結(jié)果表明，出風(fēng)風(fēng)溫度為80℃時，獲得茶體沖調(diào)特性較為理想。

2.1.3進(jìn)料速度的確定

在其他噴霧干燥參數(shù)條件固定的情況下，選擇進(jìn)料速度1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h進(jìn)行噴霧干燥，測定茶體沖調(diào)特性。

進(jìn)料速度對核桃分心木速溶茶沖調(diào)特性的影響見表4。

表4　進(jìn)料速度對核桃分心木速溶茶沖調(diào)特性的影響

由表4可知，隨著進(jìn)料速度增加，茶體水分含量、顆粒增大，水分含量逐步增加，出粉率呈逐步減小趨勢。當(dāng)進(jìn)料速度在1.5～1.8 L/h，得到的茶體水分含量較低，出粉率維持在55%左右；當(dāng)進(jìn)料速度為2.1 L/h或以上時，茶體水分含量增加，出現(xiàn)黏壁現(xiàn)象，同時出粉率顯著降低，黏壁現(xiàn)象嚴(yán)重。造成這種現(xiàn)象的原因是，隨著進(jìn)料速度增加，離心盤轉(zhuǎn)速加快，球狀料液被拉成絲狀射流，由于液絲極不穩(wěn)定，使得拋出的液絲形成較大霧滴，物料干燥不完全，從而含水量增加、粉體顆粒增大［7-8］。在較小進(jìn)料速度條件下，進(jìn)口溫度高，獲得茶體水分含量低、出粉率較佳；在較大進(jìn)料速度條件下，獲得茶體顆粒大、水分含量高，易結(jié)塊，出粉率低［8］。結(jié)果表明，控制噴霧進(jìn)料速度在1.8 L/h時，核桃分心木速溶茶的噴霧效果較理想。

2.1.4麥芽糊精添加量的確定

按照核桃分心木濃縮浸提液可溶性固形物含量計算，設(shè)定麥芽糊精的添加量為30%，40%，50%，60%，70%，80%。

麥芽糊精添加量對噴霧干燥的影響見圖1。

由圖1可知，隨著麥芽糊精添加量的增加，核桃分心木速溶茶的水分含量基本保持不變，出粉率連續(xù)增加；但隨著麥芽糊精添加量增加，核桃分心木速溶茶的溶解時間增加，溶解性越差。綜合以上3個指標(biāo)，考慮提高出粉率的同時盡可能提高原汁含量、減少輔料量，因此選擇麥芽糊精添加量為50%，60%，70%做正交試驗的添加量。

圖1　麥芽糊精添加量對噴霧干燥的影響

2.2噴霧干燥工藝響應(yīng)曲面分析結(jié)果

2.2.1數(shù)學(xué)模型建立

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，選取對核桃分心木速溶茶速溶特性指標(biāo)有顯著影響的進(jìn)口溫度（A）、出風(fēng)溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進(jìn)料速度（D）4個因素，采用響應(yīng)面分析法對其進(jìn)行優(yōu)化，利用Design Expert V8.0.6軟件進(jìn)行試驗設(shè)計、數(shù)據(jù)處理及模型的建立。

響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果見表4。

表4　響應(yīng)面試驗設(shè)計方案及結(jié)果

由回歸分析結(jié)果得到核桃分心木速溶茶出粉率（Y）預(yù)測值對進(jìn)口溫度（A）、出風(fēng)溫度（B）、麥芽糊精添加量（C）、進(jìn)料速度（D）4個因素的二次多項回歸方程如下：

Y=63.10-0.34A+0.67B+1.90C+1.59D-2.33AB+ 0.67AC+0.075AD-0.72BC+0.080BD-2.83CD-2.56A2-4.13B2-1.03C2-4.73D2。

對上述響應(yīng)面回歸模型進(jìn)行方差分析。

響應(yīng)面回歸模型方差分析結(jié)果見表5。

表5　響應(yīng)面回歸模型方差分析結(jié)果

由表5可知，響應(yīng)面和各因素之間線性關(guān)系顯著，模型的顯著水平p＜0.05。建立的回歸模型顯著性檢驗結(jié)果中，B，C，D，AB，BC，CD，A2，B2，C2，D2項的影響極顯著，二次項AB，BC，CD兩兩交互作用顯著，其余項則對出粉率無顯著影響?；貧w模型中的相關(guān)系數(shù)R2=0.984 6，R2Adj=0.969 2，模型的信噪比為26.292，一般認(rèn)為模型的可接受信噪比大于4，說明模型的擬合度和可信度較高；變異系數(shù)（C.V.%）越小說明試驗可靠性越高，本試驗的變異系數(shù)為1.10，說明試驗可靠性良好?；貧w模型的診斷分析表明，影響出粉率的主次因素為進(jìn)料速度＞麥芽糊精添加量＞出風(fēng)溫度＞進(jìn)口溫度，說明各因素對出粉率的影響并非簡單的線性關(guān)系。

2.2.2噴霧干燥工藝響應(yīng)曲面分析

為了更直觀地反映響應(yīng)因素對出粉率的影響，對獲得的回歸模型進(jìn)行響應(yīng)面曲線圖分析得到4個因素兩兩交互作用較顯著。

噴霧干燥工藝響應(yīng)面圖及等高線見圖2。

圖2　噴霧干燥工藝響應(yīng)面圖及等高線

由圖2可知，當(dāng)進(jìn)口溫度為170℃不變時，出粉率隨出風(fēng)溫度從60℃增加到80℃時，核桃分心木的出粉率先升高后降低，響應(yīng)面呈現(xiàn)的曲線弧度也較明顯，因此AB交互作用對出粉率有一定影響。出粉率響應(yīng)面呈現(xiàn)一個凸面，出風(fēng)溫度控制在70℃時，麥芽糊精添加量在75%～85%的范圍內(nèi)，出粉率較好。

由曲線圖可直觀看出，AB交互作用比BC交互作用對出粉率影響大。出粉率隨進(jìn)料速度和麥芽糊精添加量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，二者交互作用顯著。

2.2.3優(yōu)化與模型驗證

模型驗證試驗結(jié)果見表6。

表6　模型驗證試驗結(jié)果　/%

響應(yīng)面分析法對核桃分心木速溶茶沖調(diào)特性進(jìn)行優(yōu)化分析，得到最優(yōu)參數(shù)如下：噴霧進(jìn)口溫度為171.55℃，進(jìn)料速度為1.77 L/h，出風(fēng)溫度為79.65℃，麥芽糊精添加量為79.50%，得到其出粉率的預(yù)測值為64.026 1%。實際操作參數(shù)選擇噴霧進(jìn)口溫度為172℃，進(jìn)料速度為1.8 L/h，出風(fēng)溫度為80℃，麥芽糊精添加量為79.5%，此為噴霧干燥工藝的最優(yōu)參數(shù)值。

采用上述實際操作參數(shù)重新制作核桃分心木速溶茶樣品進(jìn)行試驗，實際測得出粉率為63.41%，與預(yù)測值非常接近，這表明采用該工藝參數(shù)可靠。

3　結(jié)論

在單因素試驗中，核桃分心木噴霧干燥工藝最佳工藝參數(shù)為噴霧進(jìn)口溫度180℃，進(jìn)料速度1.8 L/h，出風(fēng)溫度80℃。

根據(jù)Box-Behnken中心組合實驗設(shè)計原理，選取影響核桃分心木速溶茶出粉率的主要因素（進(jìn)口溫度、進(jìn)料速度、出風(fēng)溫度、麥芽糊精添加量）為響應(yīng)變量，以出粉率為響應(yīng)值。通過方差分析以及對響應(yīng)曲面圖分析，最后確定最優(yōu)參數(shù)為噴霧進(jìn)口溫度171.55℃，進(jìn)料速度1.77 L/h，出風(fēng)溫度79.65℃，麥芽糊精添加量79.50%，得到其出粉率的預(yù)測值為64.026 1%。

最佳噴霧干燥工藝條件為噴霧進(jìn)口溫度172℃，進(jìn)料速度1.8 L/h，出風(fēng)溫度80℃，麥芽糊精添加量79.5%，核桃分心木速溶茶出粉率為63.41%，準(zhǔn)確率達(dá)到99.04%，說明此響應(yīng)面模型可以作為核桃分心木速溶茶出粉率指標(biāo)的預(yù)測。

［1］付文煥，孫黎敏，朱婷，等.分心木的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究 ［J］.中草藥，2006，37（3）：385-387.

［2］景援朝，趙煥新，白虹.分心木的研究進(jìn)展 ［J］.藥學(xué)研究，2014，33（3）：167-169.

［3］閆軍.補(bǔ)中益氣丸用分心木泡水送服治療前列腺術(shù)后小便頻作34例 ［J］.包頭醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2012，28（6）：89-90.

［4］劉振啟，劉杰.固腎澀精的分心木 ［J］.首都食品與醫(yī)藥，2015（7）：58.

［5］張慧玲.分心木泡服補(bǔ)中益氣丸治療前列腺術(shù)后小便頻作34例 ［J］.陜西中醫(yī)，2012，33（7）：864-865.

［6］韋璐，寧恩創(chuàng)，劉志新，等.金花茶速溶茶的研制 ［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（1）：238-240.

［7］常學(xué)東，劉秀鳳，朱京濤，等.板栗粉氣流式噴霧干燥工藝的影響因素分析 ［J］.中國食品學(xué)報，2006，6（1）：116-119.

［8］梁辰，王清亭，周輝，等.瑪咖速溶粉制備及其性能 ［J］.過程工程學(xué)報，2013，13（3）：56-58.◇

Study on the Preparation of Diaphragma juglandis Fructus Instant Tea

ZHANG Yan，*YANG Haiyan，A Dila，ZHANG Yuyuan
（College of Food Engineering and Pharmacy，Xinjiang Agriculture University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

Utilization of Diaphragma juglandis Fructus as main raw material.By spray drying，preparation of strong solubility，water soon instant powder.Study on the optimum parameters of Diaphragma juglandis Fructus spray drying.

Diaphragma juglandis Fructus；instant tea；maltodextrin；spray drying

TS272.5

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.027

1671-9646（2016）06b-0001-04

2016-04-15

自治區(qū)研究生教育創(chuàng)新計劃科研創(chuàng)新項目（XJGRI2015088）。

張妍（1991— ），女，碩士，研究方向為功能性油脂及其粕的綜合利用。
*

楊海燕（1962— ），女，博士，教授，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品精深加工與綜合利用。