不同加工方式對火龍果果粉理化特性的影響

劉洋洋 龔霄 劉義軍 袁源 劉飛 李積華 周偉

摘? 要：為了研究火龍果果粉的加工適宜性，以‘臺農(nóng)3號紅肉火龍果為材料，制備了淀粉全果粉、糊精全果粉、糊精速溶粉3種火龍果果粉，比較了三種果粉流動性、色澤、總多酚、總黃酮等理化性質(zhì)差異，并探討不同加工方式制備的火龍果果粉在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。結(jié)果表明：淀粉全果粉呈顆粒狀，休止角為36.6°、Carr index（CI值）為18. 均小于糊精全果粉（休止角38.6°、CI值20）和糊精速溶粉（休止角42.1°、31.6），具有更好的流動性好;淀粉全果粉為紅色，色澤a*值為34.64，比糊精全果粉（a*值為37.27）顏色略淺，但比粉色的糊精速溶粉（a*值為24.62）色澤深;分散性方面，糊精速溶粉分散所需時間最短，僅75 s，而淀粉全果粉和糊精全果粉分別為135、156 s;3種果粉中，糊精全果粉的營養(yǎng)及活性成分含量最高，蛋白質(zhì)含量為1.7 g/100 g，總黃酮、總多酚和甜菜苷的含量分別為13.06、14.29、3.94 mg/g;糊精速溶粉可用于加工固體飲料等需要完全溶解的產(chǎn)品，而糊精全果粉和淀粉全果粉則適用于壓片糖果、營養(yǎng)強(qiáng)化劑等溶解性要求不高的產(chǎn)品。總體表明，3種果粉各有優(yōu)勢，為滿足不同加工需求提供了選擇。

關(guān)鍵詞：火龍果果粉;加工方式;理化性質(zhì)

中圖分類號：TS202.3????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Effect of Different Preparation Methods on Properties of Pitaya Fruit Powder

LIU Yangyang GONG Xiao LIU Yijun YUAN Yuan LIU Fei LI Jihua1，2*， ZHOU Wei1，2*

1. Key Laboratory of Tropical Crop Products Processing， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Agricultural Products Processing Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524001， China; 2. Hainan Key Laboratory of Storage & Processing of Fruits and Vegetables， Zhanjiang， Guangdong 524001， China

Abstract： In order to obtain the suitability evaluation for processing pitaya fruit powder and study the application prospect of three kinds of red pitaya fruit powder made by different preparation procedures during the industrial production， namely the whole fruit powder with starch （WFPS）， the whole fruit powder with maltodextrin （WFPM）， and instant powder with maltodextrin （IPM）， the physicochemical properties，including flowability， color， total phenolic content and total flavonoid content of powders were investigated to compare the differences. The results of physical property showed that WFPS， a spherical shape， particle had better liquidity with the repose angle of 36.6° and CI 18.3 than WFPM with the repose angle of 38.6and CI of 20 and IPM with the repose angle of 42.1and CI of 31.6. The value of a* of WFPS was 34.64 with a red color， lower than 37.27 of WFPM with a brighter color and higher than 24.62 of IPM with a pink color. 75 s， 135 s and 156 s were needed for IPM， WFPS and WFPM to be dispersed in water respectively. WFPM had more quantities in nutrient and active components such as protein 1.7 g/100 g， total flavonoids13.06 mg/g， total polyphenols 14.29 mg/g， beet glycosides 3.94 mg/g. IPM could be used to produce some products which needed to be completely dissolved， such as the solid beverage， while WFPS and WFPM be suitable for pressed candy， nutritional fortifier and other products with low solubility requirements. In conclusion， all three kinds of power have their own advantages which can offer a choice to meet different processing method needs.

Keywords： pitaya powder; preparation methods; physicochemical properties

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.034

火龍果（Hylocereus undulatus Britt）又名紅龍果、仙蜜果、情人果等，為仙人掌科（Cactaceae）量天尺屬（Hylocereus undulatus）果用栽培作物[1]。原產(chǎn)于墨西哥、巴西等熱帶地區(qū)，現(xiàn)在中國海南、廣西、廣東、福建等地均有大量種植[2]。火龍果的品種按其果皮果肉的顏色分為紅皮白肉、紅皮紅肉、黃皮白肉等3種，紅肉火龍果品種是一種新的改良品種，其果實呈近圓形，棱片粗短，反卷似“蓮花座”，是近十年內(nèi)火龍果的主要栽培品種[3-4]。

果蔬粉是新鮮果蔬加工成粉狀的產(chǎn)品，具有營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨特、易于保存等優(yōu)點[5]。干燥方法對果蔬粉的品質(zhì)特性具有重要的影響[6]，雷湘蘭等[7-8]研究發(fā)現(xiàn)噴霧干燥法制備佛手瓜粉在Vc保留率和色澤方面明顯優(yōu)于其他干燥法，非常適合商業(yè)化。研究表明，使用麥芽糊精作為助干劑，不僅提高了黑莓粉的出粉率，所制備粉體蓬松度、溶解度也較好[9]，同時對熱敏感的成分（如酚類化合物）有較好的效果[10]。本研究以紅肉火龍果為材料，比較不同處理形成的果漿經(jīng)噴霧干燥后制備的果粉在粉體特性、營養(yǎng)成分、活性成分等方面的差異，探討加工工藝對果粉品質(zhì)及加工適宜性的影響，為企業(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用火龍果果粉提供參考。

1? 材料與方法

1.1? 材料

1.1.1? 植物材料? ‘臺農(nóng)3號紅肉火龍果由湛江昌大昌超市購買。

1.1.2? 試劑與儀器? 淀粉，安徽山河藥用輔料股份有限公司;麥芽糊精，山東西王集團(tuán);福林酚（Folin & Ciocalteu），Sigma公司;亞硝酸鈉、硝酸鋁、氫氧化鈉、碳酸鈉、甲醇、乙醇，均為分析純，國藥集團(tuán)。

DFRP噴霧干燥塔，無錫大峰噴霧干燥設(shè)備有限公司;MRS1230-3水分快速測定儀，德國Kern公司;X-Rite i5色差儀，美國愛色麗公司;UV-1780紫外可見光分光光度計，日本島津公司;S4800掃描電子顯微鏡，日本Hitachi公司;MJ-BL25B3打漿機(jī)，九陽股份有限公司。

1.2? 方法

1.2.1? 火龍果果粉的制備? 3種火龍果果粉的制備工藝流程如圖1所示，具體方法如下：

（1）鮮果去皮、果肉切塊。挑選發(fā)育良好，成熟度高，無霉?fàn)€變質(zhì)和病蟲害的果實，并清洗果實表面污物。人工去除火龍果果皮，并將果肉切成1 cm長的方塊形。

（2）壓榨出汁。在制備糊精速溶粉時，將切塊的火龍果肉裝進(jìn)100目網(wǎng)袋中進(jìn)行壓榨，收集火龍果果汁。該方法可獲得清澈透明的火龍果果汁，但壓榨過程不宜用力過大，防止大量果渣及其膠體被擠出。

（3）榨汁過濾。在制備糊精全果粉及淀粉全果粉時，使用打漿機(jī)將火龍果肉打成漿狀，打漿過程中需要添加適當(dāng)蒸餾水，以增加果漿的流動性。將處理好的果漿使用80目篩網(wǎng)進(jìn)行擠壓過濾，去除大顆粒果肉及種子，防止其在噴霧干燥過程中堵塞噴頭。但該方法制備的果漿中含有果膠、小顆粒果肉纖維等水不溶性成分。

（4）添加糊精。在制備糊精速溶粉和糊精全果粉時，采用麥芽糊精作為助干劑，添加量為火龍果果汁中固形物含量的1.2倍。

（5）添加淀粉。制備淀粉全果粉時，添加火龍果果汁中固形物含量1.2倍的淀粉作為助干劑。

（6）噴霧干燥。噴霧干燥條件為：進(jìn)風(fēng)溫度150 ℃、出風(fēng)溫度81～83 ℃，流速18 r/min。

3種果粉的制備工藝主要差別在于出汁方式和助干劑的不同。糊精速溶粉采用壓榨出汁方式，果汁澄清透明，并選用可以完全溶于水的麥芽糊精作為助干劑，該果粉可完全溶解于水;糊精全果粉和淀粉全果粉，采用榨汁過濾方式，果漿中含有80目以上的水不溶性小顆粒纖維以及果膠類多糖，因此2種果粉不能完全溶解于水。

1.2.2? 粉體流動性分析? （1）休止角測定。將火龍果粉樣品經(jīng)玻璃漏斗垂直流至坐標(biāo)紙上，漏斗尾端距玻璃平板垂直距離2.00 cm，流下的火龍果粉在坐標(biāo)紙上形成圓錐體，用量角器測量形成的休止角[10]。

（2）顆粒密度測定。參考周泗牛[11]的方法，并適當(dāng)修改。堆積密度（ρbulk）：稱量5 g火龍果果粉，將其小心移入50 mL量筒中，讀取火龍果果粉體積V 堆積密度為火龍果果粉質(zhì)量m和體積V1之比。

振實密度（ρtapped）：通過將堆積密度測定讀取完體積的樣品以恒定的振幅勻速振動100次得到新體積V2，振實密度為火龍果質(zhì)量m和體積V2之比。

（3）壓縮度測定。流動性測定參考關(guān)鵬翔[12]的方法。粉體流動性使用壓縮度Carr index（CI）來衡量。CI值通過堆積密度和振實密度計算獲得，計算公式如下：

（4）分散性的測量。在100 mL燒杯加入80 mL溫度為80 ℃的去離子水，稱取1 g果粉，均勻散布在水面上，置于恒溫磁力攪拌器中勻速攪拌，記錄從攪拌開始到果粉結(jié)塊組織全部分散所需的時間[13]。

1.2.3? 色澤測定? 取少量火龍果果粉平鋪在樣品盒，用X-Rite I5色差儀測定果粉色澤，選用CIE L*，a*，b*顏色系統(tǒng)。其中L*值取值范圍為0～100，數(shù)值越大表示越亮;a*值取值范圍-60～60，正值表示紅色，負(fù)值表示綠色;b*值取值范圍-60～60，正值表示黃色，負(fù)值表示藍(lán)色;C*表示色澤飽和度;ho為色調(diào)角。

1.2.4? 營養(yǎng)成分及活性成分分析? （1）蛋白質(zhì)及脂肪含量測定。蛋白質(zhì)含量測定參照GB 5009.5—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》的凱氏定氮法;脂肪含量測定參照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》的酸水解法。

（2）胡蘿卜素含量測定。-胡蘿卜素檢測方法參考GB/T 5009.83—2003《食品中胡蘿卜素的測定》的高效液相色譜法。

（3）維生素B1含量測定。參照GB 5009.84—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中維生素B1的測定》的第一法進(jìn)行。

（4）甜菜苷含量測定。參考張麗麗[14]的方法，并適當(dāng)修改。取火龍果果粉1 g溶解于水中，離心、取上清，在最大吸收波長538 nm處的吸光值，按照下列公式計算甜菜苷含量（按標(biāo)準(zhǔn)甜菜苷含量計），以確定提取液中甜菜苷色素的含量：

甜菜苷色素含量（mg/g）=（AiVFM1000）/ （mε）

式中：Ai為果粉吸光值，L/（g·cm）;V為色素溶液總體積，L;F為稀釋倍數(shù);M為標(biāo)準(zhǔn)甜菜苷摩爾質(zhì)量550.46 g/mol;m為紅肉火龍果果粉含量，g;ε為標(biāo)準(zhǔn)甜菜苷摩爾消光系數(shù)61600 L/ （mol·cm）。

（5）總黃酮含量測定。參照Lim等[15]方法，并適當(dāng)修改。1.0 g火龍果果粉經(jīng)1 mL 80%乙醇溶解后于10000 r/min離心10 min后取上清液測定果粉總黃酮含量。100.0 μL上清液于10 mL塑料離心管中，先后加入0.3 mL 8% NaNO2，反應(yīng)6 min，0.3 mL 10% Al（NO3） 反應(yīng)6 min，2.0 mL NaOH（2 mol/L），4.9 mL乙醇，混勻靜置10 min后，10000 r/min下離心10 min，收集上清液，以80%乙醇為對照，用分光光度計測定510 nm處的吸光值，計算總黃酮含量，以mg/g果粉的當(dāng)量為單位。重復(fù)試驗3次，取平均值?？傸S酮標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=11.851x?0.0069，R=0.9991。

（6）總多酚含量的測定。參照Zhong等[16]方法，并適當(dāng)修改。稱取4 g果粉，用40 mL 80%乙醇浸提，超聲波處理1 h，期間不斷振動離心管使樣液呈乳狀，離心，取上清液備用;取1 mL浸提液，9 mL純水，1 mL福林酚試劑（Folin- Ciocalteu）于25 mL容量瓶中，搖勻，靜置6 min后加10 mL Na2CO3（7%），純水定容搖勻，室溫放置90 min、750 nm測定吸光度，計算每克果粉中的總多酚含量（mg/g）。重復(fù)試驗3次，取平均值?？偠喾訕?biāo)準(zhǔn)曲線為y = 0.0844x + 0.0208，R = 0.9993。

1.2.5? 表面形貌分析? 將一定量的樣品放于導(dǎo)電膠上，使用airduster吹掉表面多余樣品，在離子濺射儀中以20 mA、60 s的條件下鍍金，然后在掃描電子顯微鏡中觀察樣品。觀測條件為：電壓5 kV、電流10 mA，放大倍數(shù)為300×。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

每組實驗均進(jìn)行3次重復(fù)，結(jié)果以平均值標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 流動性分析

果粉是一種兩相并存的體系，顆粒本身的特性以及顆粒之間相互摩擦將會產(chǎn)生一些特殊的流動特性，研究這些特性對粉體加工、輸送、包裝、存儲等方面的工作具有重要意義。衡量果粉的流動性指標(biāo)主要采用休止角和壓縮度（CI指標(biāo)）。休止角度越大其果粉流動性越差，通常認(rèn)為休止角達(dá)到40°以上的粉體，流動性較差。研究發(fā)現(xiàn)糊精全果粉和淀粉全果粉的休止角分別為38.6°和36.6°，小于糊精速溶粉的42.1°，具有較好的流動性。

堆積密度，是指粉體在特定容器中處于自然充滿狀態(tài)后的密度。而振實密度是指粉體裝填在特定容器后，對容器進(jìn)行振動，從而破壞粉體中的間隙，是粉體處于緊密填充狀態(tài)后的密度。通過堆積密度和振實密度計算出3種果粉的CI值，CI 值越小，說明流動性越好。結(jié)果表明，淀粉全果粉的CI值為18. 流動性最好，而糊精速溶粉的流動性最差，與休止角所反映出的效果一致（表1）。在分散性方面，糊精速溶粉分散時間短（75 s），基本是糊精全果粉的2倍，并且樣品溶解后透明度較好。淀粉全果粉分散時不易結(jié)團(tuán)，速度較糊精全果粉快，分散后溶液呈現(xiàn)混濁狀態(tài)。這可能是由于淀粉分散性較好，而糊精更容易吸濕所致。

2.2? 色澤分析

由表2可知，在色澤方面，糊精速溶粉L*值為66.0 比糊精全果粉和淀粉全果粉高;而色澤飽和度C*值，糊精速溶粉（24.79）小于糊精全果粉和淀粉全果粉。色調(diào)角h可以直觀的反映果粉的顏色，h為0表示紅色，h為90表示黃色，h為180表示綠色，h為270表示藍(lán)色[17]。糊精速溶粉的色調(diào)角h（6.62）與糊精全果粉（344.54）、淀粉全果粉（341.63），3種果粉測量值均接近0°（360°），顯示為紅色。3種果粉的a*值均大于0，也表示其顏色為紅色。由數(shù)據(jù)可以看出，糊精全果粉與淀粉全果粉色澤差異并不大，均為紫紅色，而糊精速溶粉顏色較淡，為淺粉紅色。

2.3?? 營養(yǎng)成分及活性成分含量分析

火龍果果肉中具有豐富的胡蘿卜素、維生素B、植物白蛋白等，可以調(diào)節(jié)人體的免疫力。從表3可知，3種火龍果果粉中，糊精全果粉的蛋白質(zhì)、總黃酮和總多酚含量最高，分別為1.70 g/100 g、13.06 mg/g、14.29 mg/g。黎海利等[18]通過響應(yīng)面法優(yōu)化，從紅肉火龍果中提取β-胡蘿卜素高達(dá)118.32 mg/kg。而在本研究通過噴霧干燥制備的3種火龍果果粉中，2種營養(yǎng)成分β-胡蘿卜素和維生素B1 均沒有達(dá)到檢出限。

火龍果中主要的紅色素為甜菜紅素，其中75%～95%為甜菜苷[19]，具有很強(qiáng)的抗氧化性。甜菜苷可以防止由DMBA和TPA引發(fā)的腫瘤，并且可以顯著抑制老鼠體內(nèi)肺部腫瘤的發(fā)生，降低低密度脂蛋白LDL的氧化，減少疾病的發(fā)生[20]。

根據(jù)紫外分光光度法測定的結(jié)果，3種紅肉火龍果果粉中甜菜苷含量以糊精全果粉最多（3.94 mg/g），糊精速溶粉最少（0.655 mg/g）。

2.4?? 表面形貌分析

圖2A和圖2B分別是麥芽糊精和淀粉的掃描電鏡圖像，淀粉呈圓形顆粒形態(tài)，而麥芽糊精呈不規(guī)則狀態(tài)。這可能是因為麥芽糊精在制備過程中經(jīng)過了較長時間的酶解作用，而破壞了原有的淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，形成不規(guī)則的形態(tài)。圖2C為糊精速溶粉，顆粒粒徑相對于其他2種果粉比較大，并且表面呈現(xiàn)不光滑的褶皺狀態(tài)。這可能是由于糊精作為噴霧干燥過程中的成核載體，使在高溫下呈液態(tài)的雙糖類成分依附其上，進(jìn)而呈現(xiàn)出褶皺形態(tài)。圖2D為糊精全果粉，除了具有類似糊精速溶粉中的結(jié)構(gòu)以外，還有一些光滑的顆粒結(jié)構(gòu)。這些可能是果粉加工中含有沒有去除的果膠、纖維等連續(xù)化非液體相成分，通過亞微粉塵的交聯(lián)作用形成微小的聚合體顆粒結(jié)構(gòu)[21]。圖2E為淀粉全果粉，與前兩者的形態(tài)截然不同，淀粉顆粒之間可能在小分子糖及果膠類的粘性物質(zhì)作用下而呈現(xiàn)出一種較小的聚合球體，這也從微觀層面解釋了淀粉全果粉流動性較好的原因。

3? 討論

由于水果中含有豐富的還原糖類，在噴霧干燥制備過程中不易成粉，需添加助干劑作為輔料達(dá)到成粉目的。常見的助干劑有麥芽糊精、淀粉、

乳清粉等。張佳佳等[22]在麥芽糊精、乳清粉、阿拉伯膠等助干劑對百香果果粉成粉特性的研究中，揭示了麥芽糊精可以有效地提高果粉的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，進(jìn)而降低粉體粘度，適合水果類

的果粉加工。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和應(yīng)用需求，本研究選取麥芽糊精及淀粉作為助干劑，分別用于制備火龍果粉糊精速溶粉、糊精全果粉及淀粉全果粉。

粉體的流動性是決定其能否應(yīng)用于工業(yè)化的重要指標(biāo)。采用噴霧干燥制備果粉過程中，提高助干劑含量可增加果粉流動性，但高含量助干劑會稀釋果粉中維生素等營養(yǎng)成分，降低果粉營養(yǎng)價值，因此助干劑添加量不宜過大。通過前期優(yōu)化實驗，本研究助干劑添加量為果汁（漿）中固形物含量的1.2倍。在相同助干劑添加量、不同工藝條件下，3種果粉的流動性存在較大差異，其中淀粉全果粉顆粒呈球形，流動特性最好（CI值為18.3），休止角為36.5°，略低于劉巖龍等[23]制備的櫻桃果粉，可以很好的滿足工業(yè)自動化生產(chǎn)的需要;而糊精速溶粉（CI值為31.6）流動性較差，顆粒容易聚集抱團(tuán)，甚至出現(xiàn)吸潮現(xiàn)象，不適合在管道中長距離運輸，容易在管道中滋生微生物甚至堵塞管道，在工業(yè)生產(chǎn)中需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)環(huán)境中的濕度變化。

噴霧干燥法制備的火龍果果粉因其顆粒較小，且火龍果本身含有易潮解的果糖等物質(zhì)，因此果粉在水中分散時容易聚集成團(tuán)，較難溶解。糊精速溶粉在工藝中去除了不溶解成分，盡管在溶解過程中會出現(xiàn)聚集“貼壁”現(xiàn)象，但最終通過攪拌可以在75 s內(nèi)完全溶解;糊精全果粉由于含有不溶性果肉纖維，以及具有膠體特性的果膠等物質(zhì)，使其溶解過程中極易吸潮結(jié)塊，塊狀物很難分散，完全分散所需要時間較長（156 s）;盡管淀粉本身分散性較糊精好，但由于淀粉全果粉制備工藝與糊精全果粉相同，因此分散時間也相對較長（135 s）?？傮w來說，糊精速溶粉溶解時間最短，可以用于固體飲料的加工，而其余2種果粉更適用于壓片等對溶解時間要求不高的產(chǎn)品。

在色澤方面，火龍果紅色素對溫度及加熱時間較為敏感，容易由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)闇\黃或棕黃色。許年歷等[24]比較不同的干燥方法制備藍(lán)莓粉的色澤，結(jié)果表明噴霧干燥這種采用高溫瞬時加熱的方法可以較好地保留果粉色澤。本研究中，3種果粉均保留了火龍果的色澤，但由于工藝差異導(dǎo)致的原料中紅色素含量有一定差異，使得3種果粉色澤有所不同。糊精全果粉和淀粉全果粉相對于糊精速溶粉更加紅艷，由此可見果肉中纖維、果膠等成分的保留使得果粉會呈現(xiàn)出更加鮮艷的色澤，更適合作為增色劑等產(chǎn)品的開發(fā)。

在活性物質(zhì)方面與色澤方面類似，糊精速溶粉的甜菜苷、總黃酮和總多酚含量均大幅度低于糊精全果粉和淀粉全果粉。這可能是由于在壓榨出汁過程中，大量活性物質(zhì)被遺留在果渣中，沒有隨汁液流出;而淀粉相對于糊精更難溶解于80%的乙醇溶劑，導(dǎo)致部分活性物質(zhì)因吸附作用而沉降，因此淀粉全果粉的活性物質(zhì)低于糊精全果粉。李艷平等[25]對紅肉和白肉火龍果鮮肉中黃酮含量的研究結(jié)果，經(jīng)熱風(fēng)烘干后的紅肉火龍果果肉總黃酮含量為2.57 mg/g，遠(yuǎn)低于本研究中噴霧干燥制備的果粉。與活性物質(zhì)類似，糊精速溶粉中蛋白質(zhì)含量也低于其他2種果粉。據(jù)報道，火龍果中具有較高的β-胡蘿卜素和維生素B1[18]，但本研究中由噴霧干燥所制備的3種果粉中，含量非常低，甚至沒有。

總體說來，淀粉全果粉具有較好的流動特性，糊精速溶粉具有完全溶解特性，而糊精全果粉兼具流動性、分散性和高活性等優(yōu)點。3種果粉都具有工業(yè)化潛質(zhì)，但在使用過程中，需依據(jù)果粉自身的理化性質(zhì)，結(jié)合產(chǎn)品需求進(jìn)行適當(dāng)選擇。

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責(zé)任編輯：崔麗虹