葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥工藝研究

周鴻翔，鄒聰麗，王　端，王曉丹，田婭玲

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州大學(xué)發(fā)酵工程與生物制藥省級重點實驗室，貴州貴陽550025）

葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥工藝研究

周鴻翔1，2，鄒聰麗1，王端1，王曉丹2，田婭玲1

（1.貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院，貴州貴陽550025；2.貴州大學(xué)發(fā)酵工程與生物制藥省級重點實驗室，貴州貴陽550025）

為了改善葛根核桃肽復(fù)合飲料的噴霧干燥效果，優(yōu)化噴霧干燥工藝，該研究考察了進口溫度、進料流量、物料質(zhì)量分數(shù)以及助干劑的種類和添加量的變化對葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥效果的影響，并采用正交設(shè)計法優(yōu)化噴霧干燥條件。結(jié)果顯示，噴霧干燥最佳工藝條件為進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/m in，物料質(zhì)量分數(shù)15%，麥芽糊精添加量為總固形物含量的80%，β-環(huán)糊精添加量為總固形物含量的15%，在此條件下，所得產(chǎn)品的感官評分為95分，水分含量為3.98%。

葛根核桃肽；復(fù)合飲料；噴霧干燥；工藝

葛根是一種營養(yǎng)價值較高的藥食兩用植物［1］，其中含有豐富的淀粉、膳食纖維、黃酮、氨基酸、微量元素等對人體有益的營養(yǎng)成分，具有降血壓、維護心腦血管、抗腫瘤、解酒以及增強機體免疫力等多種生理功能［2-7］。核桃多肽作為一種植物蛋白多肽具有多種生理活性，不僅能提供人體生長、發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)，還具有調(diào)節(jié)人體機能等多種生理功能［8-10］。將葛根和核桃餅粕經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵后，再與一定比例的核桃多肽粉混合，研制出一種新型的乳酸發(fā)酵型葛根核桃肽復(fù)合飲料［11-12］，該飲料將原料的保健及營養(yǎng)作用融合在一起的同時，綜合了乳酸發(fā)酵的怡人香味以及葛根、核桃原有的風(fēng)味，是一種風(fēng)味獨特的健康飲品。

將葛根核桃肽復(fù)合飲料進行噴霧干燥制成固態(tài)飲品有利于該飲料的貯藏運輸、延長貨架期。本研究從噴霧干燥的進口溫度、進料流量、物料質(zhì)量分數(shù)以及助干劑的種類和添加量幾方面出發(fā)，研究了葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥的最佳工藝。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

葛根核桃肽復(fù)合飲料：本實驗室自制。

麥芽糊精（食品級）：山東西王糖業(yè)有限公司鄒平糊精分公司；β-環(huán)糊精（食品級）：曲阜市天利藥用輔料有限公司；可溶性淀粉（食品級）：安徽山河藥用輔料有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

HH-4D數(shù)顯恒溫攪拌水浴鍋：金壇市白塔新寶儀器廠；WYT手持式折光儀：成都泰華光學(xué)有限公司；101-1型電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京科偉永興儀器有限公司；CP214電子天平：奧豪斯儀器有限公司；B-290噴霧干燥器：華儀儀器有限公司；MJX-250C型霉菌培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3方法

1.3.1葛根核桃肽復(fù)合飲料加工及噴霧干燥工藝流程［11］

葛根粉→酶解→添加核桃餅粕、蔗糖→滅菌→接種→發(fā)酵→離心→復(fù)合發(fā)酵液→添加核桃多肽粉→調(diào)配→殺菌→葛根核桃肽復(fù)合飲料→助干劑調(diào)配→噴霧干燥→冷卻→包裝→成品

1.3.2操作要點

（1）復(fù)合發(fā)酵液的制備：葛根與核桃餅粕的原料質(zhì)量比3∶1，乳酸菌（保加利亞乳桿菌∶乳酸乳球菌=1∶1）接種量4%，固液比1∶15（g∶m L），蔗糖添加量1 g/100 m L，發(fā)酵溫度39℃，發(fā)酵時間2 d。

（2）核桃多肽粉的制備：核桃餅粕粉碎后用5 000 U/g的中性蛋白酶酶解，酶解溫度51℃，酶解時間5.2 h，pH 6.5，酶解后將酶解液于100℃滅酶10 min，然后置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，60℃濃縮至原體積的30%左右，冷凍干燥后即得核桃多肽粉。

（3）葛根核桃肽復(fù)合飲料的制備：在復(fù)合發(fā)酵液中添加1.5 g/100 m L的核桃多肽粉（多肽含量為66%），加入白砂糖、檸檬酸、復(fù)合香精等進行調(diào)配，并添加一定比例的穩(wěn)定劑，在90℃條件下殺菌10 min，冷卻后即得葛根核桃肽復(fù)合飲料。

（4）噴霧干燥：在葛根核桃肽復(fù)合飲料中添加助干劑，調(diào)節(jié)進口溫度、進料流量、物料質(zhì)量分數(shù)對樣品進行噴霧干燥。

1.3.3助干劑種類的確定

在進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/min，物料質(zhì)量分數(shù)12%的條件下，考察添加量為總固形物含量50%的不同助干劑麥芽糊精、β-環(huán)糊精以及可溶性淀粉對產(chǎn)品水分含量、感官評分和感官評價的影響。

1.3.4噴霧干燥工藝單因素試驗

調(diào)配后的葛根核桃肽復(fù)合飲料滅菌后，經(jīng)噴霧干燥器進行噴霧干燥試驗?？疾爝M口溫度、進料流量、物料質(zhì)量分數(shù)以及助干劑的添加量對產(chǎn)品水分含量、感官評分和感官評價的影響。

1.3.5噴霧干燥工藝正交優(yōu)化試驗

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，在物料質(zhì)量分數(shù)15%，進料流量1.96 m L/m in的條件下，研究進口溫度（A）、麥芽糊精添加量（B）、β-環(huán)糊精添加量（C）3個因素對噴霧干燥產(chǎn)品的水分含量及感官評分的影響，選用正交表L9（34）進行3因素3水平的正交試驗，確定葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥的最佳工藝，正交試驗因素與水平如表1所示。

表1　噴霧干燥工藝優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for spray drying conditions optim ization

1.3.6測定方法

（1）水分含量：按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》的方法進行。

（2）感官評分方法：組織10位實驗室技術(shù)人員對噴霧干燥葛根核桃肽粉的風(fēng)味、沖調(diào)性能、組織狀態(tài)、色澤等感官指標予以評分，去除最低分和最高分，取平均值作為該項最后評分結(jié)果，總分100分，感官評分標準見表2。

表2　葛根核桃肽粉感官評分標準Table 2 Sensory eva luation standard of kudzu root walnut peptide powder

2　結(jié)果與分析

2.1噴霧干燥助干劑的確定

表3　不同助干劑對噴霧干燥效果的影響Table 3 Effect of different drying aids on spray drying

由表3可知，不添加助干劑所得產(chǎn)品水分含量較高，且粘壁嚴重，產(chǎn)品易吸潮、結(jié)塊，感官評分較低。加入不同助干劑后，水分含量和粘壁情況都得到不同程度的改善，其中可溶性淀粉對產(chǎn)品水分含量的影響較小，粉末的溶解性較差，溶解后液體渾濁，淀粉味明顯。添加較多的β-環(huán)糊精會對產(chǎn)品的風(fēng)味產(chǎn)生很大的影響，而添加量過低，會導(dǎo)致產(chǎn)品由于糖分含量較高而粘壁嚴重，出粉率降低。加入麥芽糊精后，所得產(chǎn)品的分散性和粉質(zhì)均較好，且不粘壁，感官評分較高。綜合考慮，選擇麥芽糊精作為本試驗的主要助干劑，添加少量的β-環(huán)糊精作為輔助助干劑［13］。

2.2進口溫度對噴霧干燥效果的影響

由表4可知，隨著進口溫度的升高，水分含量逐漸下降。但當進口溫度高于170℃時，水分含量變化趨于平緩，產(chǎn)品色澤逐漸加深，風(fēng)味改變。當溫度升高至190℃時，可觀察到干燥室內(nèi)出現(xiàn)大片的黏壁，而且黏壁物料有輕微的焦化現(xiàn)象，粉末溶解后有嚴重的焦糊味?？赡苁怯捎谠趪婌F干燥過程中，溫度升高到物料的黏流溫度時會發(fā)生熱黏壁現(xiàn)象，造成粉末熱熔掛壁，焦糊的粉末增多，加上美拉德反應(yīng)，造成產(chǎn)品的顏色加深，同時產(chǎn)生焦糊味［14］。綜合考慮，進口溫度確定為170℃。

表4　不同進口溫度對噴霧干燥效果的影響Table 4 Effec t of different inlet tem perature on spray drying

2.3進料流量對噴霧干燥效果的影響

表5　不同進料流量對噴霧干燥效果的影響Table 5 Effect of different feed rate on spray drying

由表5可知，隨著進料流量的增加，產(chǎn)品水分含量逐漸增加，而感官評分先增大后減小。這是由于當進料流量太低時，單位面積的物料受熱過度，稍帶有焦糊味，影響產(chǎn)品的品質(zhì)，且噴霧干燥所需時間較長。但流量太快，會導(dǎo)致物料干燥不徹底而造成粘壁，同時產(chǎn)品得率下降。因此，進料流量確定為1.96 m L/min。

2.4物料質(zhì)量分數(shù)對噴霧干燥效果的影響

當進口溫度為170℃，進料流量1.96 m L/min時，不同物料質(zhì)量分數(shù)對噴霧干燥效果的影響如表6所示。對于同一物料，噴霧干燥時較高的質(zhì)量分數(shù)有助于形成較大的顆粒粒徑。稍大的粒徑有利于改善噴霧干燥后產(chǎn)品的流動性和分散性，減少產(chǎn)品溶解時的結(jié)團現(xiàn)象，提高產(chǎn)品的速溶性［15］。同時，噴霧干燥前對料液進行適當?shù)臐饪s可縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高出品率。

表6　不同物料質(zhì)量分數(shù)對噴霧干燥效果的影響Table 6 Effect of different food concentration on spray drying

由表6可知，隨著物料質(zhì)量分數(shù)的增加，水分含量呈先減小后增大的趨勢，物料質(zhì)量分數(shù)為15%時產(chǎn)品水分含量最低，此時產(chǎn)品噴霧干燥時粘壁較少，感官評分最高。綜合考慮，物料質(zhì)量分數(shù)確定為15%。

2.5麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響

在物料質(zhì)量分數(shù)12%，進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/m in的條件下，分別選取麥芽糊精添加量為葛根核桃肽復(fù)合飲料可溶性固形物含量的40%、60%、80%、100%，不同麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響如表7所示。

表7　麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 7 Effect of maltodextrin addition on spray drying

麥芽糊精具有流動性好、溶解度高、耐熱、吸濕性小、價格低等優(yōu)點，同時具有很好的載體作用，將其用于粉狀產(chǎn)品可以防止產(chǎn)品結(jié)塊，增強產(chǎn)品的溶解性，同時能改善產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)，是目前最常用的助干劑［16］。

由表7可知，麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果影響顯著。隨著麥芽糊精添加量的增加，水分含量逐漸下降，當麥芽糊精添加量≥80%時，產(chǎn)品的水分含量＜5%，符合國家固體飲料衛(wèi)生標準水分含量的要求，此后隨著添加量的增加，產(chǎn)品沖調(diào)后的口感、風(fēng)味變差，滋味變淡，果香味消失。綜合考慮，麥芽糊精的最佳添加量確定為80%。

2.6β-環(huán)糊精添加量對噴霧干燥效果的影響

在物料質(zhì)量分數(shù)12%，進口溫度170℃，進料流量1.96m L/m in，麥芽糊精添加量80%的條件下，分別選取β-環(huán)糊精添加量為葛根核桃肽復(fù)合飲料可溶性固形物含量的5%、10%、15%、20%，不同β-環(huán)糊精添加量對噴霧干燥效果的影響如表8所示。

表8　β-環(huán)糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 8 Effect of beta-cyc lodextrin addition on spray drying

由表8可知，隨著β-環(huán)糊精添加量的增加，產(chǎn)品水分含量逐漸下降，但當添加量過大時，產(chǎn)品的糊精味較濃。當添加量＞15%后，產(chǎn)品感官評分降低，因此，綜合考慮，β-環(huán)糊精的最適添加量確定為15%。

2.7噴霧干燥工藝正交優(yōu)化試驗

在單因素的基礎(chǔ)上，選擇影響較大的進口溫度、麥芽糊精添加量、β-環(huán)糊精添加量3個因素為考察因素進行L9（34）正交試驗，以產(chǎn)品的水分含量和感官評分為評價指標，試驗結(jié)果如表9所示，方差分析如表10所示。

由表9和表10可知，3個因素對噴霧干燥水分含量的影響程度順序為麥芽糊精添加量＞進口溫度＞β-環(huán)糊精添加量，其中麥芽糊精添加量對噴霧干燥水分的影響最為顯著，其次為進口溫度，而β-環(huán)糊精添加量影響則不顯著。以水分含量為評價指標分析正交試驗K值可知，最優(yōu)組合水平為A3B3C1。三因素對噴霧干燥感官評分的影響程度順序為進口溫度＞麥芽糊精添加量＞β-環(huán)糊精添加量，進口溫度的影響最顯著，其次為麥芽糊精添加量，而β-環(huán)糊精添加量對感官評分的影響不顯著，以感官評分為評價指標時的最優(yōu)組合水平為A2B2C2。分別在最優(yōu)組合水平條件下進行驗證試驗，由試驗結(jié)果可知，A3B3C1條件下所得粉末帶有異味，口感較差，而A2B2C2條件下噴霧干燥所得產(chǎn)品風(fēng)味較好，感官評分為95分，且水分含量為3.98%，符合固體飲料水分含量的國家標準。因此，綜合考慮，確定葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥的最佳工藝為A2B2C2，即進口溫度170℃，麥芽糊精添加量80%，β-環(huán)糊精添加量15%。

表9　噴霧干燥工藝優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 9 Factors and levels of orthogonal experiments for spray drying conditions optim ization

表10　正交試驗結(jié)果方差分析Table 10 Variance analysis of orthogonal experiments results

3　結(jié)論

通過助干劑麥芽糊精、β-環(huán)糊精和可溶性淀粉對產(chǎn)品的水分含量、吸水性、干燥過程和感官評價的影響對比，確定了麥芽糊精為葛根核桃肽復(fù)合飲料的主要助干劑，β-環(huán)糊精為輔助的助干劑。

根據(jù)噴霧干燥加工工藝的單因素試驗結(jié)果，確定葛根核桃肽復(fù)合飲料噴霧干燥的最佳進料流量為1.96m L/min，最佳物料質(zhì)量分數(shù)為15%。

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，設(shè)計3因素3水平的正交試驗，確定最佳噴霧干燥條件：進口溫度170℃，麥芽糊精添加量為總固形物含量的80%，β-環(huán)糊精添加量為總固形物含量的15%，在此試驗條件下，噴霧干燥所得粉末顏色較白，風(fēng)味較好，水分含量為3.98%，感官評分為95分。

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Spray drying technology of compound beverage of kudzu root and walnut polypeptide

ZHOU Hongxiang1，2，ZOU Congli1，WANG Duan1，WANG Xiaodan2，TIAN Yaling1
（1.College of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；2.Province Key Laboratory of Fermentation Technology and Biological Pharmacy，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

In order to establish the processing technology of com pound beverage of kudzu root and walnut polypeptide，the effects of inlet air tem perature，flow rate，material concentration，drying acid species and addition on spray drying technology of kudzu root and walnut polypeptide beverage were investigated，and the spaying dying conditions were optimized by orthogonal experiments.Results showed that the optimal spray drying condition was inlet air temperature 170℃，feed flow rate 1.96 m l/m in，material concentration 15%，maltodextrin addition 80%of total solids，beta cyclodextrin 15%of total solids.Under these conditions，the sensory evaluation score of the product was 95 and moisture content was 3.98%.

kudzu root and walnut polypeptide；compound beverage；spray drying；technology

TS278

0254-5071（2016）05-0124-05

10．11882/j．issn．0254-5071．2016．05．026

2016-02-05

貴州省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項目（黔科合NZ［2013］3016號）

周鴻翔（1975-），男，副教授，本科，主要研究方向為油脂加工、食品生物技術(shù)。