干燥方法對石榴果粉品質特性的影響

張艷俠　張立華　孫東東等

摘要： 為了給石榴果粉規(guī)?；a(chǎn)提供技術依據(jù)，分析比較了微波干燥、真空冷凍干燥、噴霧干燥所制石榴果粉的品質特性，還比較了以麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精作為助干劑的干燥效果。結果表明：麥芽糊精的助干效果最好；噴霧干燥的石榴果粉出粉率（20%）較高，分散時間（92 s）較短，容重（0 30 g/mL）、含水率（1 63%）較低，僅流動性（休止角65°）較差。總體看出，噴霧干燥制得的石榴果粉品質特性更優(yōu)，有利于保持石榴的風味和營養(yǎng)價值。

關鍵詞： 石榴果粉；干燥方法；品質特性

中圖分類號：TS255 36 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2015）08-0269-03

石榴為石榴科石榴屬的落葉灌木或小喬木，原產(chǎn)伊朗、阿富汗等地區(qū)，相傳為西漢張騫出使西域時引入中國。石榴果實含有豐富的碳水化合物、蛋白質、多種氨基酸和人體必需的元素如K、Ca、Mg、Na 等，此外還含有Cu、Fe、Zn等微量元素、多種維生素 [1]。石榴含11%～14%糖、0 4%～1 0%果酸、79%水分，維生素C含量是蘋果、梨的1～2倍，在各種水果中十分突出；石榴籽粒有御饑療渴、解酲止醉、生津化食、解毒、止瀉、抗癌、抗衰老等多種功效。

果粉是將各種水果經(jīng)干燥處理脫水、粉碎后制得的粉末狀物質，具有既保持原有營養(yǎng)成分、風味物質，又有利于人體消化吸收的特點。近年來，由于果粉具有天然營養(yǎng)、易使用、易儲運等優(yōu)點，已成為果蔬加工的熱點之一 [2-5]。

隨著食品工業(yè)科技的發(fā)展，果蔬產(chǎn)品的干燥方法也愈來愈多，從早期自然干燥、熱風干燥，到現(xiàn)在的微波干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥等。自然干燥方法受人為因素、自然條件的影響較大，干燥品質難以保證 [6]。熱風干燥是最常用的干燥方式，溫度梯度、水分梯度是呈反向變化的，越接近干燥后期，物料水分越難以蒸發(fā)，干燥時間越長，能量的消耗也就越大，且熱風干燥的速度較慢，時間較長 [7]。微波干燥是現(xiàn)在一種新型的干燥方法，微波干燥的優(yōu)點為干燥速度快、物料干燥均勻、干燥過程中物料不易結殼、能量利用效率高、投資較少；缺點是如果操作不當，微波干燥后的物料質量比較低 [8]。真空冷凍干燥是通過升華作用從凍結的物料中除去水分或其他溶劑的過程，具有保持產(chǎn)品的原有活性、外觀、色澤、形態(tài)，以及樣品溶解速度快、殘余水分較低等特點，是獲得高品質生物制品的干燥方法 [9]。噴霧干燥最適合富含熱敏性營養(yǎng)元素的果蔬汁的加工，同時由于干燥過程中物料受熱時間短、料溫低，果蔬的營養(yǎng)成分與風味能得到很好的保留，而且產(chǎn)品顆粒度小而均勻，具有很好的分散性和速溶性。因此，噴霧干燥的產(chǎn)品既可以直接沖飲，又可以作為復合食品配料，具有很大優(yōu)勢 [10]。

目前石榴已被加工成果汁、果醋、果酒等產(chǎn)品，而有關石榴果粉的報道較少。本研究采用噴霧干燥、微波干燥、真空冷凍干燥法制備石榴果粉，并比較它們的物理特性，探討石榴果粉的最佳加工方法，以期為石榴果粉的工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術參考。

1 材料與方法

1 1 試驗材料

石榴原汁由棗莊一家果汁公司提供；麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精均為食品級。[LM]

1 2 干燥方法

1 2 1 石榴果汁預處理 量取一定量的石榴原汁置于燒杯中，按照一定的比例（20%、30%、40%、50%）加入助干劑（麥芽糊精、可溶性淀粉、β-環(huán)糊精），用玻璃棒攪勻后放入 KL-GJJ 均質機（上?？苿跈C械設備有限公司）中均質處理 4 min，然后采用不同的方式干燥。

1 2 2 微波干燥 將一定量預處理的石榴汁分裝于搪瓷盆中，石榴汁的厚度1 0～1 5 cm，放入KH-3HMOA微波果蔬脫水機（山東科弘微波能有限公司）中干燥，為了防止微波加熱受熱過度，試驗采用間歇式干燥法，即微波處理4 min，間歇1 min，如此反復，干燥總時間為16 min。待冷卻后用研缽研磨粉碎，得到果粉。

1 2 3 真空冷凍干燥 將一定量預處理的石榴汁倒入不銹鋼盆中，石榴汁的厚度1 0～1 5 cm，首先預凍4 h，然后置于LGJ-18S真空冷凍干燥機（河南兄弟儀器設備有限公司）中冷凍干燥，樣品溫度為-43 ℃，冷阱溫度為-66 ℃，真空度為4 9 Pa，時間22 h，將樣品研磨粉碎即得石榴果粉。

1 2 4 噴霧干燥 將一定量預處理的石榴汁用SD-1000小型噴霧干燥機（深圳市科力易翔儀器設備有限公司）干燥，噴霧干燥進口溫度為180 ℃，出口溫度為80 ℃，熱空氣進量0 8 m3/min，高壓氣體壓力180 kPa。干燥完畢收集果粉。

1 3 石榴果粉相關指標測定

1 3 1 果粉色澤測定 采用 HP-2132 型便攜式色差儀測定L 值（亮度值）、a 值（紅綠光區(qū)色值）、b 值（黃藍光區(qū)色值） [11]。

1 3 2 出粉率計算 石榴果粉的出粉率計算公式為：

出粉率=（干燥后果粉質量-助干劑質量）/石榴原汁質量×100% [12]。

1 3 3 流動性測定 將漏斗固定在鐵架臺上適當?shù)母叨?，讓果粉從漏斗流下形成圓錐形，至漏斗底部出口與形成果粉圓錐的頂部相接觸為止，然后測定果粉堆積圓錐的半徑r與圓錐的高度h，以h與r的比值作為正切值來計算休止角 [13]，相關公式為：

[JZ]tanθ=h/r。

1 3 4 容重測定 容重指的是單位體積的質量，具體測量方法 [14]：使用量筒量取一定量的果粉，再用分析天平稱量，計算出果粉的容重，多次測量取平均值。

1 3 5 分散性測定 在1個50 mL的燒杯中加入25 mL蒸餾水，精確稱取1 g石榴果粉撒布于水面上，使用恒溫磁力攪拌器攪拌，記錄從攪拌開始到果粉結塊完全溶解的時間 [15]。

1 3 6 含水率測定 稱取10 g石榴果粉，放在SC69-02C水分快速測定儀（上海萬衡精密儀器有限公司）中測定含水率，分度值為0 05%，直接讀取穩(wěn)定時的刻度數(shù)，即樣品含水率。

2 結果與分析

2 1 不同助干劑的效果比較

適當使用助干劑能加快果粉干燥的速度，不同的果粉在制備時應該選用合適的助干劑，本研究比較了使用40%麥芽糊精、40%可溶性淀粉、40% β-環(huán)糊精的效果。由表1可見，麥芽糊精在石榴汁中有很好的溶解性，石榴汁原有的色澤、氣味保持不變，干燥后容易粉碎；可溶性淀粉也能溶于石榴汁，但是石榴汁顏色變?yōu)槿榘咨?，還散發(fā)出一種腐敗氣味，干燥過程中可溶性淀粉會析出，干燥后為韌性很強的膠狀物，很難粉碎；β-環(huán)糊精不易溶于石榴汁，混勻后也有腐敗氣味，干燥后不易粉碎。結果表明，可溶性淀粉、β-環(huán)糊精都不適合作為制備石榴果粉的助干劑，這2種助干劑可能與石榴汁中的某些成分發(fā)生反應，從而產(chǎn)生腐敗變質的味道，因此選擇麥芽糊精作為助干劑。

2 2 助干劑用量選擇

為了確定合適的助干劑用量，本研究采用噴霧干燥方法比較了比例為20%、30%、40%、50%麥芽糊精的干燥效果，著重考察石榴果粉的色澤和黏壁程度。由表2可見，不同用量的助干劑所制果粉的亮度（L 值）差異顯著，助干劑用量越少，所制果粉的亮度越高，20%的助干劑所制果粉的色澤最鮮艷，因為助干劑用量大會掩蓋果粉原有的色澤；a 、b 值的差異不顯著，但助干劑用量少會增加黏壁程度，20%的助干劑在噴霧干燥倉內壁上黏壁現(xiàn)象嚴重，隨助干劑用量增加，黏壁程度減輕。綜合考慮2個方面因素，選擇30%比例的助干劑。

2 3 不同干燥方法的基本效果

由于果蔬材料的特性不同，應選用合適的干燥方法，因此比較了3種常用方法對石榴果粉干燥的一般效果，麥芽糊精的比例均為30%。由表3可知，微波干燥法對于設備的要求不高，容易操作，采用間歇式干燥方法，所需時間短，粉碎后果粉流動性好，因此是比較理想的干燥方法；噴霧干燥法對設備要求精細，操作起來比較容易，用時較短，約0 5 h完成1次干燥過程，而且直接成粉不需粉碎，果粉顆粒細膩均一，為最佳的干燥方法；真空冷凍干燥法是干燥時間最長的干燥方法，處理26 0 h干燥仍不徹底，對設備的要求也高，粉碎后的果粉易吸潮，該干燥方法不適于石榴果粉的干燥。因此，本研究下一步僅比較了微波干燥、噴霧干燥法2種方法所制石榴果粉的物理特性。

2 4 不同干燥方法對石榴果粉出粉率的影響

出粉率越高表示成本越低，同量的石榴汁則能夠得到更多的果粉，所以選擇干燥方法時一定要考慮出粉率。由表4可知，微波干燥的出粉率約為17%，而噴霧干燥的出粉率為20%，微波干燥的出粉率明顯低于噴霧干燥，從生產(chǎn)成本考慮，噴霧干燥優(yōu)于微波干燥。

2 5 不同干燥方法對流動性的影響

從表4可以看出，不同干燥方法制得的石榴果粉流動性有顯著差異，微波干燥的休止角約為55°左右，而噴霧干燥的果粉休止角約為65°左右，說明微波干燥的果粉流動性要好于噴霧干燥的果粉。干燥方法對果粉的顆粒度和比表面積都有一定的影響，噴霧干燥的果粉顆粒是在噴霧過程中直接形成的，未經(jīng)二次粉碎，果粉顆粒間黏聚力大，因此流動性相對較差。

2 6 不同干燥方法對容重的影響

容重是指單位體積果粉的質量，由表4可知，用2種方法制得的石榴果粉容重差異顯著：微波干燥所制果粉容重約為0 67 g/mL，而噴霧干燥所制果粉容重約為0 30 g/mL?？赡苁菄婌F干燥的果粉顆粒之間含有大量的空隙，果粉顆粒之間比較蓬松，使其容重較低。

2 7 不同干燥方法對分散性的影響

分散性是決定果粉溶解性的關鍵指標，如果分散時間短，說明果粉溶解性好，不容易在水中結塊，能夠快速地在水中均勻擴散。由表4可知，噴霧干燥的果粉分散時間約為92 s，而微波干燥的果粉分散時間約為130 s。這說明噴霧干燥的果粉顆粒間空隙適中，有利于親水基團對水的吸附，易于溶解；微波干燥的果粉在水中容易結塊，顆粒潤濕的比表面積也相應減小，因此分散時間較長。

2 8 不同干燥方法對含水率的影響

由表4可知，噴霧干燥的果粉含水率顯著低于微波干燥果粉含水率，原因可能是噴霧干燥的進口溫度高，石榴汁可以得到充分干燥，并且在旋風分離器中經(jīng)過熱風之后，果粉含水率更低；微波干燥為瞬間干燥，干燥得快，吸濕也快，因此噴霧干燥的果粉含水率要低于微波干燥的果粉。

3 結論

不同助干劑的效果差別顯著，可溶性淀粉、β-環(huán)糊精與石榴汁混合后可能發(fā)生了某些反應，產(chǎn)生腐敗變質的氣味；此外物料干燥后韌性很大，不易粉碎，因此不適合用于石榴果粉的制備。麥芽糊精在石榴汁中有著很好的溶解性，干燥后很容易粉碎，因此麥芽糊精是適宜的助干劑。陳致印等對枸杞 [16]、楊芙蓮等對紅棗果粉 [17]的干燥研究表明，可溶性淀粉、β-環(huán)糊精都可以作為干燥的助干劑，這說明果粉干燥時應該選用合適的助干劑。

雖然有人通過真空冷凍干燥香蕉 [18]、胡蘿卜 [19]、蕨菜 [20]、龍眼 [21]等取得了良好的干燥效果，能夠很好地保持原有營養(yǎng)物質的活性，但用于石榴汁干燥所需時間長，而且干燥不徹底，因此真空冷凍干燥不適宜用于石榴果粉制備。微波干燥法、噴霧干燥法制備的果粉品質特性有著顯著差異，噴霧干燥的果粉色澤鮮艷、出粉率較高、分散時間短、容重較高、含水量較低，僅流動性較差。綜合比較可知，噴霧干燥法制得的石榴果粉品質特性明顯優(yōu)于微波干燥法。

總之，麥芽糊精是適用于石榴果粉制作的助干劑，適宜用量為30%。通過分析果粉的各種品質特性表明，噴霧干燥法制得的果粉能夠最大程度地維持石榴果粉的品質特性，能夠很好地保持石榴的營養(yǎng)成分。

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