丹鳳牡丹花蕊固體飲料配方及噴霧干燥工藝研究

張欣欣，柳宇航，宋雅停，陳夢(mèng)豪，王元楷，薛依涵，羅 磊

（河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，河南洛陽(yáng) 471023）

0 引言

牡丹（Peaoniarockii）屬毛茛科芍藥屬灌木，有“花中之王”的美譽(yù)。它不僅是我國(guó)最重要的觀賞花卉之一，而且具有較高的食用價(jià)值，自古就有牡丹花茶、牡丹花酒和牡丹花脯等產(chǎn)品[1-3]，2013年衛(wèi)生部認(rèn)定丹鳳牡丹花為新資源食品[4]。

牡丹花蕊被認(rèn)為是牡丹花的精華，富含氨基酸、活性多糖、維B3、多酚和黃酮類化合物、花青素等多種成分[5-8]，具有促進(jìn)消化、滋陰補(bǔ)腎、清火明目、潤(rùn)腸靜心等功效[9-10]。

試驗(yàn)以丹鳳牡丹花蕊為原料，研究了丹鳳牡丹花蕊固體飲料的配方及噴霧干燥工藝，為大眾提供新型消費(fèi)產(chǎn)品的同時(shí)，進(jìn)一步拓展了丹鳳牡丹花蕊在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

丹鳳牡丹花蕊要求采摘無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械損傷的牡丹花蕊，經(jīng)分拈、低溫干燥、脫敏等10余道工序得到丹鳳牡丹花蕊[11]，凍藏備用。

麥芽糊精、白砂糖、檸檬酸，均為市售。

1.2 試驗(yàn)儀器

電子天平、DFY-C-500型粉碎機(jī)，浙江省溫嶺市林大機(jī)械有限公司產(chǎn)品；RE-52A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮有限公司產(chǎn)品；YC-015型噴霧干燥機(jī)，上海雅程儀器設(shè)備有限公司產(chǎn)品；78-1型磁力加熱攪拌器，金壇市晶玻實(shí)驗(yàn)儀器廠產(chǎn)品；WYT型手持折光儀，南京科航實(shí)驗(yàn)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

丹鳳牡丹花蕊→粉碎→過(guò)50目篩→水提→離心→旋蒸濃縮→加入原輔料調(diào)配、均質(zhì)→噴霧干燥→冷卻→密封包裝。

（1）水提條件。在料液比為1∶30的條件下，熱水提?。?00℃） 1.5 h，隨后離心15 min后得牡丹花蕊水提液，于4℃下冷藏備用。

（2）旋蒸條件。水溫60℃，濃縮至原體積的1/5。

（3）均質(zhì)條件。在30 MPa壓力下均質(zhì)2次[12]。

1.3.2 噴霧干燥

根據(jù)畢秋蕓[13]的研究并結(jié)合實(shí)際情況，取一定量牡丹花蕊水提液進(jìn)行噴霧干燥。分別考查進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)樣量和固形物含量3個(gè)因素。首先固定進(jìn)樣量為40 L/h，固形物含量為25%，考查不同進(jìn)風(fēng)溫度（180，190，200，210℃） 對(duì)噴霧干燥固體粉末集粉率和含水率的影響。取進(jìn)風(fēng)溫度在最佳值，固形物含量為25%時(shí)，考查不同進(jìn)樣量（35，40，45，50 L/h）對(duì)噴霧干燥固體粉末集粉率和含水率的影響。取進(jìn)風(fēng)溫度及進(jìn)樣量在最佳值時(shí)，通過(guò)添加麥芽糊精調(diào)節(jié)固形物含量，考查不同固形物含量（20%，25%，30%，35%，40%）對(duì)噴霧干燥固體粉末集粉率和含水率的影響。

（1）集粉率測(cè)定。測(cè)定噴霧干燥前復(fù)合液中固形物含量，隨后噴霧干燥復(fù)合液，收集噴干粉末，稱其質(zhì)量。

式中：Q——集粉率；

e1——收集粉末質(zhì)量，g；

e2——干燥前料液中固形物含量，g。

（2）含水率測(cè)定。水分含量的測(cè)定按照GB 5009.3—2010方法進(jìn)行測(cè)定。

式中：S——含水率；

C1——烘干后粉末的質(zhì)量，mg；

C2——烘干前粉末的質(zhì)量，mg。

1.4 生產(chǎn)配方

1.4.1 丹鳳牡丹花蕊固體飲料配方單因素試驗(yàn)

取一定量牡丹花蕊濃縮液（10，15，20，25，30 mL），用水調(diào)至總體積為50 mL，添加白砂糖（2%，4%，6%，8%，10%）和檸檬酸（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%）進(jìn)行風(fēng)味調(diào)節(jié)，用麥芽糊精將復(fù)合液的固形物含量調(diào)配至30%，在進(jìn)風(fēng)溫度190℃，進(jìn)樣量35 L/h的條件下進(jìn)行噴霧干燥。測(cè)定樣品的感官評(píng)定值。

1.4.2 丹鳳牡丹花蕊固體飲料配方正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取主要影響因素作為考查因素，進(jìn)行L9（34）正交表正交試驗(yàn)優(yōu)化。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4.3 丹鳳牡丹花蕊固體飲料感官評(píng)定

通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定牡丹花蕊固體飲料的最佳配方，根據(jù)最佳配方添加牡丹花蕊濃縮液、白砂糖、檸檬酸和一定固形物含量，進(jìn)行噴霧干燥，將所得到的固體粉末以1∶15的比例加水沖泡。挑選10名有經(jīng)驗(yàn)的感官評(píng)定員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)定，以固體狀態(tài)（25分）、氣味（25分）、液體色澤（25分）、滋味（25分）為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，總分100分。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

牡丹花蕊濃縮液固體飲料感官評(píng)分指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 牡丹花蕊濃縮液固體飲料感官評(píng)分指標(biāo)

2 結(jié)果與分析

2.1 噴霧干燥工藝優(yōu)化研究

2.1.1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響見(jiàn)圖1。

圖1 進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

由圖1可知，在180～210℃時(shí)，集粉率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，含水率變化由迅速降低趨于較為平緩，在190℃時(shí)集粉率達(dá)到最大值，且含水率處于較低水平，符合國(guó)標(biāo)中規(guī)定的不高于7%，此時(shí)的溫度使物料中水分充分蒸發(fā)，黏壁現(xiàn)象最不明顯，綜合考慮，選擇噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為190℃。

2.1.2 進(jìn)樣量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

進(jìn)樣量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響見(jiàn)圖2。

圖2 進(jìn)樣量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

由圖2可知，隨著進(jìn)樣量的持續(xù)增加，集粉率不斷減小[14]，含水率呈上升趨勢(shì)。在進(jìn)樣量為35 mL/h時(shí)，集粉率最高，含水率最低。綜合考慮，選擇噴霧干燥進(jìn)樣量為35 mL/h。

2.1.3 固形物含量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

固形物含量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響見(jiàn)圖3。

圖3 固形物含量對(duì)噴霧干燥粉末品質(zhì)的影響

由圖3可知，隨著固形物含量的增加，集粉率先增大后減小，含水率呈下降趨勢(shì)。在固形物含量為30%時(shí)，集粉率最高，含水率處于較低水平，此時(shí)產(chǎn)品顆粒細(xì)膩，無(wú)結(jié)塊現(xiàn)象，產(chǎn)品風(fēng)味極佳。綜合考慮，選擇噴霧干燥固形物含量為30%。

綜上，噴霧干燥最優(yōu)工藝為進(jìn)風(fēng)溫度190℃，進(jìn)樣量35 mL/h，固形物含量30%，此時(shí)集粉率為47.80%、含水率為0.73%，噴霧干燥效果達(dá)到最優(yōu)。

2.2 丹鳳牡丹花蕊固體飲料配方單因素試驗(yàn)

2.2.1 丹鳳牡丹花蕊濃縮液用量對(duì)固體飲料品質(zhì)的影響

牡丹花蕊濃縮液用量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)表3。

由表3可知，當(dāng)?shù)P牡丹花蕊濃縮液用量為20 mL時(shí)，產(chǎn)品的綜合評(píng)分最高，產(chǎn)品口味獨(dú)特，清香甘甜，沖調(diào)后澄清透明，沒(méi)有其他味道摻雜其中，飲用感覺(jué)最佳，因而確定牡丹花蕊濃縮液的用量為20 mL。

2.2.2 白砂糖添加量對(duì)固體飲料品質(zhì)的影響

表3 牡丹花蕊濃縮液用量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響

白砂糖添加量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)表4。

表4 白砂糖添加量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響

由表4可知，白砂糖添加量6%時(shí)感官評(píng)分值最高，其甜度適中，符合大多數(shù)人的口味。因而確定白砂糖的添加量為6%。

2.2.3 檸檬酸添加量對(duì)固體飲料品質(zhì)的影響

檸檬酸添加量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響見(jiàn)表5。

表5 檸檬酸添加量對(duì)固體飲料感官評(píng)分的影響

由表5可知，檸檬酸添加量為0.6%時(shí)，其感官評(píng)分最高，產(chǎn)品酸甜可口。檸檬酸添加量過(guò)低時(shí)，產(chǎn)品酸味不足，整體風(fēng)味較差，而檸檬酸添加量過(guò)高會(huì)使產(chǎn)品偏酸，不符合大眾口味。綜合考慮，選取檸檬酸最佳添加量為0.6%。

2.3 丹鳳牡丹花蕊固體飲料配方正交試驗(yàn)

采用正交試驗(yàn)對(duì)牡丹花蕊固體飲料配方進(jìn)行優(yōu)化。綜合單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步采用正交試驗(yàn)優(yōu)化牡丹花蕊固體飲料配方的工藝條件。

正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析見(jiàn)表7，正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析見(jiàn)表8。

表7 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析

由表7極差分析結(jié)果可知，牡丹花蕊固體飲料配方中各因素影響主次為C＞A＞B，即濃縮液用量＞檸檬酸添加量＞白砂糖添加量，最優(yōu)組合為A2B3C2。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表8方差分析結(jié)果可知，因素A，B和C對(duì)綜合指標(biāo)的影響顯著，因此選取A2B3C2組合作為牡丹花蕊固體飲料的最佳配方。

3 結(jié)論

（1） 以噴霧干燥固形物含量30%，進(jìn)風(fēng)溫度190℃，進(jìn)樣量35 mL/h時(shí)進(jìn)行丹鳳牡丹花蕊復(fù)合液的精煉。

（2）以丹鳳牡丹花蕊濃縮液用量20 mL，白砂糖添加量8%，檸檬酸添加量0.6%時(shí)，所得丹鳳牡丹花蕊固體飲料顆粒細(xì)膩均勻、無(wú)雜質(zhì)，沖調(diào)后液體呈淡黃色，澄清透明且有丹鳳牡丹花蕊清香味，口感酸甜適中。