檳榔汁噴霧干燥工藝研究

何際嬋++董志超

摘 要 研究檳榔汁噴霧干燥工藝條件。在單因素試驗基礎上，選取進風口溫度、進料量、空氣流量3個因素的3個水平進行正交試驗，得到檳榔汁噴霧干燥工藝的優(yōu)化組合條件為進風口溫度190℃、進料量25 mL/min、空氣流量為700 L/h。在此條件下所得產(chǎn)品的總生物堿含量、水分含量、出粉率分別為0.459%、5.17%和88.6%。

關鍵詞 檳榔 ；噴霧干燥 ；總生物堿 ；水分含量 ；出粉率

中圖分類號 S282.4 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.03.020

Spray Drying Technology for Areca Juice

HE Jichan DONG Zhichao

（Tropical Crops Genetic Resources Institute，CATAS， Danzhou，Hainan 571737）

Abstract The optimum technological conditions for spray drying of juice of areca nut （Areca catechu） were studied. A single factor experiment was arranged for spray drying of the areca nut juice， based on which the inlet air temperature， feeding rate and airflow rate were selected for an orthogonal test with three factors at three levels. The conditions for spray drying of the areca nut juice were optimized. The optimum conditions for spray drying of the areca nut juice included an inlet air temperature of 190 C， a feeding rate of 25 mL/min， and an air flow rate of 700 L/h. Under these optimum conditions， the areca nut juice was spray dried to produce powder containing 0.459% of total bio-alkaloids and 5.17% of moisture with a powder output rate of 88.6%.

Keywords Areca catechu ； spray-drying ； total bioalkaloids ； moisture content ； powder yield

檳榔為棕櫚科（Arecaceae）植物檳榔（Areca catechu L.）的成熟種子[1]，曾被列為我國著名“四大南藥”之首。傳統(tǒng)中醫(yī)藥學認為，檳榔具有殺蟲消積、降氣、行水、截瘧、除瘴健胃、提神醒腦、理元氣通滯脈、益精氣等作用?，F(xiàn)代研究，其主要成分為生物堿（含量高達0.3%～0.7%）[2]，具有促進消化、保護血管、抗動脈粥樣硬化及降血糖等藥理作用[3-6]。國內(nèi)傳統(tǒng)上對于檳榔的利用主要是干燥后制成嚼塊產(chǎn)品供嚼食，少部分供藥用（僅占國內(nèi)產(chǎn)量5%左右）[7]。研究表明，嚼食檳榔會引起一系列健康問題[8]。如何重新開發(fā)利用檳榔資源成為檳榔行業(yè)的迫切問題。本實驗采用檳榔汁直接噴霧干燥，通過單因素及正交試驗，優(yōu)選檳榔汁的噴霧干燥工藝，將檳榔鮮果榨汁制成的濃縮粉最大限度保存其功效成分，應用于保健食品和藥品，為檳榔資源的開發(fā)提供新的思路和途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

檳榔種子，采自海南省九所；β-環(huán)糊精、麥芽糊精、可溶性淀粉，遠大食品添加劑有限公司（食品級）生產(chǎn)；氫溴酸檳榔堿（Sigma，純度≥98%，批號1140430）；醋酸、醋酸鈉、溴甲酚綠、乙醚、氫氧化鉀、無水乙醇，均為分析純。AL204電子分析天平（上海托利多儀器有限公司），檳榔自制榨汁機（專利號JL201420449172.2），6000Y型實驗室噴霧干燥機（北京林音科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

檳榔→破碎→榨汁→過濾→噴霧干燥→檳榔粉。

1.2.2 總生物堿的含量測定

參照楊新全等的方法[9]測定。

1.2.3 水分測定

按照《中華人民共和國藥典》2010年版（一部）附錄XAh水分法（烘干法）[10]測定。

1.2.4 出粉率測定

取一定量檳榔汁濃縮液，置于干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，水浴至完全揮干；在105℃下干燥3 h；冷卻，稱重，即出膏重量。再取相同體積的濃縮液進行噴霧干燥，將得到的噴霧干燥粉末稱重，即粉末重量。

出粉率=粉末重量/出膏重量

1.2.5 噴霧干燥條件單因素實驗

1.2.5.1 不同助干劑對噴霧干燥效果的影響

以出粉率、水分、總生物堿含量作為評價指標，研究不同種類和含量的助干劑對噴霧干燥效果的影響。

1.2.5.2 不同因素對檳榔汁噴霧干燥效果的影響

以出粉率、水分、總生物堿含量作為評價指標，研究進風口溫度（170、180、190℃）、進料量（20、25、30 mL/min）、空氣流量（600、700、800 L/h）對檳榔汁噴霧干燥效果的影響。

1.2.6 噴霧干燥正交實驗

在單因素實驗基礎上，選擇進風溫度、進料量、空氣流量3個因素進行正交試驗，以出粉率、水分、總生物堿含量作為評價指標，對檳榔汁噴霧干燥工藝進行優(yōu)化。因素水平見表1。

2 結果與分析

2.1 不同助干劑的種類和用量對檳榔汁粉的影響

試驗結果（表2）表明：不加助干劑的檳榔汁噴霧得到的顆粒過小、較輕，易飛揚形成粉塵，造成損失；以β-環(huán)糊精和麥芽糊精為助干劑的噴霧干燥效果較好，粉末不黏壁、流動性較好；可溶性淀粉的黏壁現(xiàn)象較嚴重。不同助干劑的出粉率排序為β-環(huán)糊精>麥芽糊精>可溶性淀粉，并且隨著助干劑添加量的增加，出粉率也增加，以40%的β-環(huán)糊精為助干劑的出粉率、總生物堿量含最高，水分最低。

2.2 單因素試驗

在噴霧干燥過程中，隨著進風口溫度的升高，物料干燥情況有明顯變化，進風溫度愈高，噴霧干燥愈徹底，產(chǎn)品含水量愈低（見表3）。進風口溫度對總生物堿含量影響較小，而對含水率和出粉率的影響較前者相對大些，故確定進風口溫度為190℃。隨著進料量的增大，產(chǎn)品的含水率也增大，出粉率降低，但進料量太低則會造成能量浪費和生產(chǎn)效率的下降，故確定進料量為25 mL/min。而在噴霧干燥過程中，空氣流量對總生物堿的影響較小，而對出粉率和水分的影響較大，考慮到經(jīng)濟效益，故確定空氣流量為700 L/h。

2.3 噴霧干燥正交實驗結果

正交實驗結果如表4。

由直觀分析可知，對總生物堿含量的主要影響因素為C空氣流量，而含水率及出粉率的主要影響因素為A進風口溫度。對上述數(shù)據(jù)進行方差分析的結果（見表5～7）可知，各因素對總生物堿的含量并無顯著差異，而進風口溫度A對含水率、出粉率的影響有顯著差異。因此，結合單因素試驗，確定檳榔汁噴霧干燥的最佳工藝選擇為A3B2C2，即進風口溫度為190℃、進料量為25 mL/min、空氣流量為700 L/h。

2.4 驗證試驗

取同一批檳榔汁，按A3B2C2噴霧干燥工藝進行3次驗證試驗，結果見表8，表明該優(yōu)選工藝穩(wěn)定可行。

3 結論與討論

鮮檳榔汁的可溶性固形物含量偏低，僅有2%左右，在噴霧干燥過程中必須添加適宜種類和劑量的輔料才能保證較高的出粉率。另一方面，由于檳榔所含生物堿在溫度過高、加熱時間過長情況下易發(fā)生分解。因此，必須調(diào)整適宜的溫度、進料量和空氣流量才能減少處理過程對檳榔生物堿造成的損失。

本研究中得到的檳榔鮮果汁噴霧干燥的優(yōu)選工藝為進風口溫度為190℃、進料量為25 mL/min、空氣流量為700 L/h，在此工藝條件下所得的產(chǎn)品為青黃色粉末，顆粒均勻細膩，流動性較好，最大限度保證出粉率和生物堿含量。

將檳榔鮮果用于榨汁并制成濃縮粉，摒棄傳統(tǒng)檳榔加工中采用烘烤和添加有害健康物質的加工方式，提供一種新的檳榔鮮果產(chǎn)品“檳榔鮮果濃縮粉”。該產(chǎn)品較好地保留了鮮檳榔的原有功效物質，且易于貯藏和運輸，可應用于藥品和保健食品。

參考文獻

[1] 南京藥物學院藥材教研組. 藥材學[M]. 北京：人民衛(wèi)生出版社，1994：1 041-1 045.

[2] 肖培根. 新編中藥志（第二卷）[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2002：852.

[3] 倪依東，王建華，王汝俊. 檳榔水提液對胃腸運動的影響[J]. 中藥藥理與臨床，2003，19（5）：27-29.

[4] 陳冬梅，慕邵峰，汪 海. 激活血管內(nèi)皮細胞乙酰膽堿竹用靶標的抗血栓作用及其分子機制[J]. 中國藥理學通報，2002，18（5）：527-531.

[5] 段智變，汪 海. 高糖致內(nèi)皮細胞粘附分子基因的過度表達以及檳榔堿的調(diào)節(jié)作用[J]. 中國臨床藥理學與治療學，2006，11（1）：27-32.

[6] 姚起鑫，亓竹青，王 光，等. 檳榔堿改善2型糖尿病大鼠糖、脂代謝紊亂[J]. 中國藥理學通報，2009，25（11）：1 477-1 481.

[7] 許丹，劉 芳，申衍豪，等. 食用檳榔加工的安全風險評估研究進展[J]. 食品工業(yè)科技，2012，33（5）：388-390.

[8] 溫 劍，張亞寧. 中藥檳榔加工使用與毒副作用研究 [J]. 中國現(xiàn)代中藥，2014，16（7）：604-607.

[9] 楊新全，何明軍，盧麗蘭，等. 酸性染料比色法測定不同種質檳榔總生物堿的含量[J]. 中國現(xiàn)代中藥，2014，16（3）：199-201.

[10] 國家藥典委員會. 中華人民共和國藥典[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2010：52.