不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉品質(zhì)特性及微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響

李明娟，張雅媛,，游向榮，王 穎，周 葵，衛(wèi) 萍，韋林艷

（1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西果蔬貯藏與加工新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007）

核桃（Juglans regiaL.）富含70%左右的脂肪和14%～18%的蛋白，是一種經(jīng)濟(jì)價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都很高的珍貴林果，長(zhǎng)期食用對(duì)身體具有良好的保健效果[1-3]。核桃粕是核桃榨油后的副產(chǎn)物，保留著核桃仁中原有的蛋白質(zhì)成分，尤其是冷榨后核桃粕的蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)53.89%[4]，且蛋白幾乎未變性，是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、物美價(jià)廉的植物蛋白原料[5-6]。我國(guó)是世界核桃種植和消費(fèi)大國(guó)，種植面積和產(chǎn)量均居世界第一，隨著核桃種植規(guī)模、產(chǎn)量及其銷(xiāo)量的逐年擴(kuò)大，核桃粕資源越來(lái)越豐富[7-8]。然而，目前核桃粕大多被作為動(dòng)物飼料、植物肥料，或被直接丟棄，造成大量核桃優(yōu)質(zhì)蛋白資源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益低。同時(shí)，因其富含蛋白質(zhì)，直接丟棄對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化污染[9-10]。因此實(shí)現(xiàn)核桃粕的綜合利用、提高核桃仁副產(chǎn)物的附加值，具有重要意義。

核桃蛋白粉屬于熱敏性食品，選擇科學(xué)合理的干燥技術(shù)是關(guān)鍵。目前常用的蛋白食品干燥技術(shù)有真空冷凍干燥、噴霧干燥、熱風(fēng)干燥、微波真空干燥等，不同干燥技術(shù)的原理和特點(diǎn)各不相同。其中，熱風(fēng)干燥具有操作簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，但干燥時(shí)間長(zhǎng)，易造成表面硬化、營(yíng)養(yǎng)成分流失、色澤褐變[11]，且干燥溫度較高會(huì)對(duì)植物蛋白含量產(chǎn)生影響[12]；太陽(yáng)能熱泵干燥以太陽(yáng)能為能源，節(jié)能低耗環(huán)保[13]，但前期投資大，制熱系統(tǒng)不穩(wěn)定；真空冷凍干燥是一種在真空條件下，利用升華原理將物料中的水分直接脫除的干燥技術(shù)，該技術(shù)有利于原料營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味物質(zhì)的保持[14]，但干燥時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備貴、成本高[15]；噴霧干燥通過(guò)霧化器將液體物料分散成小霧滴，在熱干燥介質(zhì)中將水分迅速蒸發(fā)而加工成粉末狀產(chǎn)品，該技術(shù)具有干燥迅速、易于連續(xù)化生產(chǎn)、能耗低、能夠較好保持產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)[16-18]。

目前，已有不同干燥技術(shù)對(duì)大豆蛋白[12]、小扁豆蛋白[19]、蓮子蛋白[20]、苦蕎蛋白[21]、亞麻籽蛋白[22]和花生蛋白[23]等理化品質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能特性影響的相關(guān)研究報(bào)道，但關(guān)于不同干燥技術(shù)對(duì)核桃蛋白粉品質(zhì)特性及微觀(guān)結(jié)構(gòu)影響的研究鮮有報(bào)道。因此，本實(shí)驗(yàn)以液壓冷榨后的核桃粕為原料，采用熱風(fēng)、太陽(yáng)能熱泵、真空冷凍和噴霧干燥4 種干燥技術(shù)制備核桃粕蛋白粉，對(duì)核桃粕蛋白粉集粉率、感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、色度值、粒徑、吸水率、潤(rùn)濕性及微觀(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，分析4 種干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉品質(zhì)特性及微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)的影響，以期篩選出適合核桃粕蛋白粉的干燥技術(shù)，為核桃粕這一優(yōu)質(zhì)副產(chǎn)物資源的高值開(kāi)發(fā)利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

核桃采自廣西河池市鳳山縣；核桃粕自制，為脫皮、烘干后的核桃仁經(jīng)液壓冷榨后的副產(chǎn)物，其中含6.40%水、50.57%蛋白、25.33%脂肪。

NaOH、檸檬酸（均為食品級(jí)）廣西南寧泰諾生物工程有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

WGLL-230BE電熱鼓風(fēng)干燥箱天津市泰斯特儀器有限公司；太陽(yáng)能熱泵干燥儀 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所自主研發(fā)（專(zhuān)利號(hào)ZL 201320617683.6）；LGJ-18真空冷凍干燥機(jī)北京松源華興科技發(fā)展有限公司；YC-1800型低溫噴霧干燥機(jī)上海雅程儀器設(shè)備有限公司；DLL-150T全自動(dòng)液壓壓榨機(jī)常德市鼎糧機(jī)械制造有限公司；JYL-Y20破壁打漿機(jī)九陽(yáng)股份有限公司；JM-L50膠體磨 鄭州玉祥食品機(jī)械有限責(zé)任公司；3-18KS臺(tái)式高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Sigma公司；C-MAG HS 7磁力攪拌器 德國(guó)IKA公司；JRJ300-I高速剪切乳化機(jī)上海越磁電子科技有限公司；NH300色差儀 深圳市三恩馳科技有限公司；BT-2001型激光粒度分布儀 丹東市百特儀器有限公司；P henom臺(tái)式掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）復(fù)納科學(xué)儀器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 核桃粕蛋白提取工藝流程和操作要點(diǎn)

工藝流程：核桃→去殼→核桃仁→脫皮→50 ℃烘干→液壓榨油→核桃粕→加水浸泡、打漿→膠體磨細(xì)化→堿溶→過(guò)濾→酸沉→收集沉淀→水洗至中性→物料樣液→干燥→集粉→過(guò)篩→包裝

操作要點(diǎn)：1）將去殼后的核桃仁放入90 ℃、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%的NaOH溶液中熱燙3 min，撈出沖洗脫皮，再用清水漂洗數(shù)次至中性；2）將脫皮核桃仁放入50 ℃的烘箱中干燥12 h（水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%左右）；3）于壓力45 MPa、常溫下液壓冷榨3 次，榨油后得到的副產(chǎn)物即為核桃粕；4）取一定量的核桃粕，按料液比1∶10添加蒸餾水浸泡60 min，打漿5 min以上至漿液細(xì)膩，過(guò)膠體磨細(xì)化2 遍；5）用質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的NaOH溶液調(diào)pH值至8.5，磁力攪拌60 min，過(guò)160 目濾布，收集濾液，10 000 r/min離心10 min，去除上層油脂層和下層沉淀，收集中間層濾液；6）用檸檬酸調(diào)pH值至4.5，磁力攪拌30 min，靜置收集沉淀，用蒸餾水洗至中性，加蒸餾水至原始物料質(zhì)量的10 倍獲得物料樣液。

1.3.2 干燥處理與集粉

根據(jù)前期實(shí)驗(yàn)，確定各干燥技術(shù)的工藝條件如下：1）熱風(fēng)干燥：將物料樣液置于不銹鋼盤(pán)中，厚度約為0.5 cm，于45 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥36 h；2）熱泵干燥：將物料樣液置于不銹鋼盤(pán)中，厚度約為0.5 cm，于45 ℃太陽(yáng)能熱泵烘房中烘干30 h；3）真空冷凍干燥：將物料樣液置于不銹鋼盤(pán)中，厚度約為0.5 cm，于-80 ℃預(yù)凍24 h以上，置于冷肼溫度為-45 ℃、真空度為0.07 MPa條件下干燥24 h；4）噴霧干燥：將物料樣液在進(jìn)風(fēng)溫度140 ℃、風(fēng)機(jī)風(fēng)量2.5 m3/min，進(jìn)樣速率12 mL/min條件下進(jìn)行噴霧干燥。

熱風(fēng)、熱泵和真空冷凍干燥后的核桃粕蛋白粉于研缽中研磨粉碎，研磨時(shí)室內(nèi)溫度為20 ℃，相對(duì)濕度約為35%；各干燥處理的蛋白粉再過(guò)80 目篩，收集篩下物密封包裝，置于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

集粉率以制備獲得核桃粕蛋白粉質(zhì)量占核桃粕原料質(zhì)量的比例計(jì)，具體按式（1）計(jì)算。每個(gè)處理重復(fù)3 次，并計(jì)算平均值。

式中：m1為核桃粕質(zhì)量/g；m2為收集到的核桃粕蛋白粉質(zhì)量/g。

1.3.3 感官品質(zhì)評(píng)價(jià)

由經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)的10 名科研人員組成評(píng)價(jià)小組，對(duì)核桃粕蛋白粉產(chǎn)品進(jìn)行感官品質(zhì)評(píng)價(jià)并評(píng)分，去掉一個(gè)最高分和一個(gè)最低分，取8 個(gè)評(píng)分的平均值為最終得分，具體評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表 1 核桃粕蛋白粉感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for sensory evaluation of walnut meal protein powder

1.3.4 基本營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)測(cè)定

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)按GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[24]中的直接干燥法測(cè)定；蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)按GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》[25]中的凱氏定氮法測(cè)定；脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)按GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測(cè)定》[26]中的索氏抽提法測(cè)定；灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)按GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》[27]中的直接灰化法測(cè)定；碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)按式（2）計(jì)算。

氨基酸種類(lèi)及含量參照GB 5009.124—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中氨基酸的測(cè)定》[28]中的水解法測(cè)定。

以上每組樣品的各項(xiàng)指標(biāo)均重復(fù)測(cè)定3 次取平均值。

1.3.5 色度值測(cè)定

采用NH300色差儀測(cè)定核桃粕蛋白粉L*、a*、b*值，L*值表示亮度，越接近100表明產(chǎn)品亮度越高，色澤越白；a*值表示紅綠色度，a*值為正表示紅色度，越大紅色越深；b*值表示黃藍(lán)色度，b*值為正表示黃色度，越大黃色越深。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定6 次取平均值。

1.3.6 粒徑測(cè)定

采用BT-2001型激光粒度分布儀濕法測(cè)定核桃粕蛋白粉的粒徑，以跨度和比表面積評(píng)價(jià)核桃粕蛋白粉粒徑大小，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次取平均值。

1.3.7 吸水率測(cè)定

稱(chēng)取2.00 g蛋白粉均勻平鋪于已知質(zhì)量（m1/g）的培養(yǎng)皿底部，稱(chēng)質(zhì)量（m2/g），在相對(duì)濕度75%、溫度25 ℃的恒溫恒濕箱中放置24 h后再次稱(chēng)質(zhì)量（m3/g），按公式（3）計(jì)算吸水率，每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次，取平均值。

1.3.8 潤(rùn)濕性測(cè)定

在250 mL燒杯中加入100 mL蒸餾水，稱(chēng)取0.5 g核桃粕蛋白粉樣品均勻平鋪在水面上，測(cè)定從樣品加入至樣品完全沉降所需的時(shí)間/s，以此來(lái)表征潤(rùn)濕性。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3 次，取平均值。

1.3.9 微觀(guān)結(jié)構(gòu)觀(guān)察

采用SEM對(duì)核桃粕蛋白粉進(jìn)行表觀(guān)形貌觀(guān)察，在樣品臺(tái)貼上雙面膠，在雙面膠上均勻放置少量樣品，吹去多余樣品，噴金處理，再利用SEM進(jìn)行掃描觀(guān)察、拍照[29]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2003和DPS 7.05軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析、制圖，并進(jìn)行鄧肯新復(fù)極差法差異顯著性分析，以P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉集粉率的影響

由圖1可知，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉集粉率影響的差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05），集粉率由高到低的干燥方式為：真空冷凍干燥＞熱風(fēng)干燥＞熱泵干燥＞噴霧干燥。真空冷凍干燥過(guò)程物料處于靜止?fàn)顟B(tài)，干燥后蛋白粉損失小，因此集粉率最高，為29.18%；熱風(fēng)干燥和熱泵干燥物料受風(fēng)速影響，產(chǎn)品有一定的損失；而噴霧干燥過(guò)程中有部分物料出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象而被浪費(fèi)，因此集粉率最低，僅為22.96%。這與付露瑩等[17]采用噴霧干燥制備的核桃粕紅棗復(fù)合粉集粉率低于真空冷凍干燥的研究結(jié)果相近。

圖 1 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉集粉率的影響Fig. 1 Effect of different drying technologies on the yield of walnut meal protein powder

2.2 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉感官品質(zhì)的影響

表 2 不同干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉感官評(píng)價(jià)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of walnut meal protein powders prepared by different drying technologies

圖 2 不同干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉外觀(guān)Fig. 2 Appearance of walnut meal protein powders prepared by different drying technologies

由表2和圖2可知，從色澤上看，噴霧干燥制備的核桃粕蛋白粉為乳白色，粉體細(xì)膩，而其他3 種干燥技術(shù)制備的蛋白粉色澤較暗，可能與不同干燥技術(shù)對(duì)產(chǎn)品美拉德和焦糖化反應(yīng)的影響不同以及顆粒形狀、大小和表面結(jié)構(gòu)不同有關(guān)[30]；從氣味上看，真空冷凍干燥蛋白粉的表現(xiàn)優(yōu)于噴霧干燥，熱風(fēng)和熱泵干燥的差別不大；從口感上看，噴霧干燥的蛋白粉口感細(xì)膩，而真空冷凍的蛋白粉略有松軟感；從組織狀態(tài)上看，真空冷凍干燥的蛋白粉粉體狀態(tài)最佳，其次是熱泵和熱風(fēng)干燥，噴霧干燥的蛋白粉結(jié)塊較多，但很細(xì)膩。總體來(lái)看，噴霧干燥的感官評(píng)分最高，為75 分，其次是真空冷凍干燥（69 分）。

2.3 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

表 3 不同干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)含量Table 3 Nutrient contents of walnut meal protein powders prepared by different drying technologies

水分含量作為檢測(cè)干制品的重要指標(biāo)，其越高產(chǎn)品越容易結(jié)塊且容易被細(xì)菌感染發(fā)生霉變，從而影響產(chǎn)品貯藏品質(zhì)[31]。由表3可知，4 種干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3.05%～3.91%之間，均低于4%，說(shuō)明4 種干燥均能達(dá)到較好的效果，產(chǎn)品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由低到高排序?yàn)椋赫婵绽鋬龈稍铮紵岜酶稍铮紵犸L(fēng)干燥＜噴霧干燥，真空冷凍干燥制備的核桃粕蛋白粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低（3.05%），顯著低于其他3 種干燥技術(shù)（P＜0.05）；噴霧干燥制備的核桃粕蛋白粉水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高（3.91%），不利于產(chǎn)品貯藏。

由表3可知，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響達(dá)到差異顯著水平（P＜0.05），產(chǎn)品蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低排序?yàn)椋赫婵绽鋬龈稍铮緡婌F干燥＞熱泵干燥＞熱風(fēng)干燥，真空冷凍干燥制備的蛋白粉蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)87.70%，其次是噴霧干燥的84.80%。真空冷凍干燥在低溫和真空條件下進(jìn)行干燥，蛋白結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，從而使蛋白質(zhì)得到較好的保留[32]；噴霧干燥的瞬間高溫引起熱敏性蛋白質(zhì)少量發(fā)生變性，從而導(dǎo)致其質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低；而熱泵和熱風(fēng)干燥長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)引起更多蛋白變性。

由表3可知，不同干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉脂肪、灰分和碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)排序一致，從低到高排序均為真空冷凍干燥＜噴霧干燥＜熱泵干燥＜熱風(fēng)干燥，且各干燥技術(shù)處理組差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），其中真空冷凍干燥獲得的核桃粕蛋白粉脂肪、灰分和碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最低，分別為7.13%、1.21%和0.91%。

表 4 不同干燥技術(shù)制備的核桃粕蛋白粉氨基酸組成及含量Table 4 Amino acid composition of walnut meal protein powders prepared by different drying technologies

由表4可知，核桃粕蛋白粉氨基酸種類(lèi)齊全，富含17 種氨基酸，未檢測(cè)到色氨酸，是因?yàn)榘被岷坎捎盟崴夥y(cè)定，色氨酸在HCl作用下被水解破壞[33]。其中谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸的含量明顯較高，屬于核桃粕蛋白粉的特征氨基酸；含人體必需的7 種氨基酸，必需氨基酸含量占氨基酸總量的28.22%以上，說(shuō)明以核桃粕為原料生產(chǎn)的蛋白粉品質(zhì)優(yōu)良。不同干燥技術(shù)下制備的核桃粕蛋白粉必需氨基酸含量、總氨基酸含量由高到低排序均為真空冷凍干燥＞噴霧干燥＞熱泵干燥＞熱風(fēng)干燥，與蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比，與王穎倩等[34]的研究結(jié)果一致，可能是噴霧、熱泵和熱風(fēng)干燥的蛋白粉氨基酸發(fā)生了不同程度的美拉德反應(yīng)，導(dǎo)致氨基酸含量降低[35]；必需氨基酸相對(duì)含量則呈現(xiàn)出噴霧干燥＞真空冷凍干燥＞熱風(fēng)干燥＞熱泵干燥。因此，真空冷凍干燥獲得的核桃粕蛋白粉必需氨基酸、總氨基酸含量均最高，分別為24.61、86.11 g/100 g。

2.4 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉色度值的影響

表 5 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉色度值的影響Table 5 Color parameters of walnut meal protein powders prepared by different drying technologies

為了避免感官視覺(jué)評(píng)價(jià)存在的主觀(guān)性和局限性，采用色差儀可以更加準(zhǔn)確客觀(guān)地判定產(chǎn)品的色澤。由表5可知，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉L*、a*、b*值影響的差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），其中，噴霧干燥的核桃粕蛋白粉L*值高達(dá)90.63，其他3 種干燥技術(shù)的蛋白粉L*值則在61.29～70.61之間；噴霧干燥的a*值最低，為1.83，其他3 種干燥技術(shù)的a*值在4.91～6.39范圍內(nèi)；b*值從高到低依次為真空冷凍干燥＞熱泵干燥＞熱風(fēng)干燥＞噴霧干燥。上述結(jié)果表明噴霧干燥核桃粕蛋白粉亮度最大，色澤最白，而其他3 種干燥技術(shù)制備的蛋白粉均呈黑色、紅色和黃色，色澤較差。時(shí)文芳[20]、Joshi[36]等分別在小扁豆蛋白和蓮子蛋白中的研究也發(fā)現(xiàn)，噴霧干燥蛋白粉的L*值大于真空冷凍干燥組，a*和b*值則小于真空冷凍干燥組。Ghribi等[30]研究表明，噴霧干燥制備的鷹嘴豆蛋白粉色澤顯著優(yōu)于40 ℃和50 ℃熱風(fēng)干燥。

2.5 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉粒徑的影響

表 6 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉粒徑的影響Table 6 Effect of different drying technologies on particle size of walnut meal protein powder

跨度用于表征粉體粒度的均勻程度，跨度越小表示粉體分布越均勻[37-38]；比表面積表征粉體粒徑，比表面積越大，表明粉體顆粒越小[39-40]。由表6可知，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉跨度具有顯著影響（P＜0.05），噴霧干燥的蛋白粉跨度最小（2.09），其次是真空冷凍干燥、熱泵干燥和熱風(fēng)干燥；粉體比表面積由高到低的干燥方式為噴霧干燥＞真空冷凍干燥＞熱泵干燥＞熱風(fēng)干燥，噴霧干燥的蛋白粉比表面積最大（271.47 m2/kg），顯著高于其他3 種干燥技術(shù)（P＜0.05）。這是由于噴霧干燥過(guò)程中霧化器將物料均勻分散成小霧滴，瞬間干燥成粉末狀，粉體粒徑小、分布較均勻[17]；真空冷凍干燥流程中預(yù)凍和冷凍過(guò)程中物料均處于靜止?fàn)顟B(tài)，料液隨意組合，粒徑較大且分布不均[23]；而熱風(fēng)和熱泵因干燥時(shí)間較長(zhǎng)，物料表面收縮硬化、組織緊密，因此粒徑大且尺寸不均勻[41]。

2.6 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉吸水率的影響

表 7 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉吸水率及潤(rùn)濕性的影響Table 7 Effect of different drying technologies on hygroscopicity and wettability of walnut meal protein powder

吸水率指干制品在貯藏過(guò)程中吸收周?chē)h(huán)境中水分的能力，吸水率高的產(chǎn)品易發(fā)生粉體潮解結(jié)塊現(xiàn)象，降低產(chǎn)品的物理、化學(xué)和生物穩(wěn)定性，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)及貨架期[42]。由表7可知，不同干燥技術(shù)核桃粕蛋白粉吸水率由高到低依次為噴霧干燥＞真空冷凍干燥＞熱泵干燥＞熱風(fēng)干燥，其中噴霧干燥獲得的蛋白粉吸水能力最高，達(dá)2.16%，顯著高于其他3 種干燥技術(shù)（P＜0.05），真空冷凍干燥次之，熱泵干燥和熱風(fēng)干燥較小，兩者差異不顯著。噴霧干燥的核桃粕蛋白粉粒徑小、比表面積大、吸水性強(qiáng)，因此產(chǎn)品的包裝應(yīng)選擇適宜的方式和材料；真空冷凍干燥制備的蛋白粉可能因形成孔隙結(jié)構(gòu)，顆粒間較松散，易吸附水分，也可能與產(chǎn)品中糖的種類(lèi)和含量有關(guān)[43]；蛋白粉在熱風(fēng)和熱泵干燥過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間受熱風(fēng)影響，表面急劇收縮，孔隙通路受阻，吸水率較低[44]。

潤(rùn)濕性是評(píng)價(jià)核桃粕蛋白粉沖調(diào)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，粉體在蒸餾水中潤(rùn)濕下沉?xí)r間越短，說(shuō)明產(chǎn)品在水中可較快地?cái)U(kuò)散，具有良好的沖調(diào)溶解性[44]。由表7可知，噴霧干燥的核桃粕蛋白粉濕潤(rùn)性最?。?39.33 s），與真空冷凍干燥組（153.33 s）差異不顯著，可能是噴霧干燥制備的蛋白粉粒徑較小、尺寸均勻，利于水分吸附與流動(dòng)，而真空冷凍干燥的粉體組織結(jié)構(gòu)較疏松，因而潤(rùn)濕性低；熱泵和熱風(fēng)干燥的核桃粕蛋白粉潤(rùn)濕性均顯著高于噴霧和真空冷凍干燥組（P＜0.05），可能與其粒徑較大、尺寸不均勻，且表面孔隙通路受阻有關(guān)。

2.7 不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉微觀(guān)結(jié)構(gòu)的影響

圖 3 核桃粕蛋白粉SEM圖（×800）Fig. 3 Scanning electron microscope micrographs of walnut meal protein powder (× 800)

由圖3可知，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉微觀(guān)結(jié)構(gòu)影響很大。熱風(fēng)和熱泵干燥的蛋白粉呈不規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu)，顆粒形狀大小不一、分布不均、表面不平整且有小的片狀物附著在上面，表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，可能物料長(zhǎng)時(shí)間受熱風(fēng)影響發(fā)生了收縮變形。真空冷凍干燥的蛋白粉呈大片層結(jié)構(gòu)、形狀不規(guī)則，顆粒大小和分布不均，可能與物料靜止在低溫狀態(tài)下迅速形成冰晶，分子之間的共價(jià)鍵、靜電和疏水作用等使物料隨意組合有關(guān)[23]；但較小的顆粒很少，表面結(jié)構(gòu)較光滑，與蓮子蛋白粉[20]、花生蛋白粉[23]和小扁豆蛋白粉[36]的研究結(jié)果一致。噴霧干燥的蛋白粉基本呈完整的圓球形，顆粒小且尺寸和分布相對(duì)較均勻，表面光滑圓潤(rùn)；時(shí)文芳等[20]研究表明噴霧干燥的蓮子蛋白粉顆粒較小，外形基本完整，呈不規(guī)則、凹陷、折疊起皺的球形，可能因其進(jìn)樣溫度（170 ℃）較高，使物料瞬間干燥時(shí)表面張力較大，形成凹陷、折疊起皺的不規(guī)則表面，而本實(shí)驗(yàn)進(jìn)樣溫度為140 ℃，屬于低溫噴霧干燥，對(duì)核桃粕蛋白粉組織結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用。

3 結(jié) 論

熱泵和熱風(fēng)干燥的核桃粕蛋白粉吸水率較低，耐貯藏，但色澤和品質(zhì)較差，其中熱風(fēng)干燥的核桃粕蛋白粉蛋白質(zhì)、必需氨基酸含量、總氨基酸含量、比表面積、L*值、吸水率最低，脂肪、灰分、碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)和跨度、潤(rùn)濕性最高。真空冷凍干燥的核桃粕蛋白粉粉體松散、無(wú)結(jié)塊，但色澤不佳，其集粉率、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)、必需氨基酸含量、總氨基酸含量最高，水分、脂肪、灰分和碳水化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。噴霧干燥的核桃粕蛋白粉粉體細(xì)膩、色澤乳白，其感官總分、L*值、水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、必需氨基酸相對(duì)含量、比表面積、吸水率最高，集粉率、a*值、b*值、跨度、潤(rùn)濕性最小。不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉組織結(jié)構(gòu)造成不同程度的影響，噴霧干燥的核桃粕蛋白粉呈圓球狀，粒徑小且均勻，表面光滑圓潤(rùn)；真空冷凍干燥的蛋白粉顆粒較大，但表面光滑；而熱泵和熱風(fēng)干燥的蛋白粉顆粒大、尺寸不一，且表面結(jié)構(gòu)粗糙。

綜上所述，不同干燥技術(shù)對(duì)核桃粕蛋白粉品質(zhì)特性和微觀(guān)結(jié)構(gòu)有一定的影響，真空冷凍干燥技術(shù)可以較好地保留核桃粕蛋白粉的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但色澤不佳、顆粒較大，而噴霧干燥制備的核桃粕蛋白粉感官質(zhì)量最高，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好，粒徑小且均勻，細(xì)胞結(jié)構(gòu)保持較好。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，真空冷凍干燥耗時(shí)長(zhǎng)、能耗大、成本過(guò)高且處理量有限，不適合核桃粕蛋白粉工業(yè)化生產(chǎn)；而噴霧干燥耗時(shí)短、能耗小、對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較小，且適于連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)、產(chǎn)能大，因此噴霧干燥是制備核桃粕蛋白粉的最好選擇，適用于工業(yè)生產(chǎn)，但大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還有待進(jìn)一步研究。本研究結(jié)果為核桃粕蛋白粉工業(yè)化干燥提供一定的技術(shù)參考。