谷朊粉對(duì)菠蘿果粉水分吸附特性的影響

摘 要：為探究谷朊粉（wheat gluten，WG）抑制菠蘿果粉吸濕行為的作用機(jī)制，給菠蘿果粉的加工及貯藏提供理論指導(dǎo)，采用靜態(tài)稱(chēng)量法繪制4 種不同WG 添加量（0、10%、20%、30%）菠蘿果粉的水分吸附等溫線(xiàn)。選用7 個(gè)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型對(duì)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線(xiàn)性擬合，以決定系數(shù)（R2）和均方根誤差（RMSE）為評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選出擬合度最高的模型并確定其數(shù)學(xué)表達(dá)式，進(jìn)而推算菠蘿果粉的安全貯藏水分。通過(guò)水與物料的結(jié)合能分析，繪制出樣品平衡水分含量（equilibrium moisture content，Xeq）與結(jié)合能的關(guān)系圖，從熱力學(xué)角度闡述WG 對(duì)菠蘿果粉水分吸附特性的影響。結(jié)果表明，在25 ℃室溫條件下的水分吸附過(guò)程中，樣品Xeq 會(huì)隨著水分活度（aw）的升高而升高，而且WG 添加量越高的樣品，其升高幅度越小。在0.753 的aw 下，4 種樣品的Xeq 分別為0.2068、0.1921、0.1763、0.1530 g/g。菠蘿果粉的水分吸附等溫線(xiàn)屬于Ⅲ型等溫線(xiàn)，Peleg 模型對(duì)其擬合效果最好，其次分別是GAB、Henderson、Mod-BET、Oswin模型，而Halsey、Smith 模型的擬合效果較差。Peleg 模型對(duì)所有樣品擬合的R2 均在0.995 以上，RMSE 為0.0112～0.0137。模型擬合驗(yàn)證結(jié)果表明，Peleg 模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值有較高的線(xiàn)性關(guān)系，能較準(zhǔn)確地反映菠蘿果粉的Xeq。根據(jù)食品安全貯藏水分理論，利用上述擬合模型表達(dá)式推算出4 種樣品的相對(duì)安全水分分別為0.1421、0.1308、0.1168、0.1017 g/g，絕對(duì)安全水分分別為0.0803、0.0721、0.0615、0.0501 g/g。此外，結(jié)合能分析結(jié)果表明，水與物料的結(jié)合能隨著Xeq 的升高而下降，同時(shí)WG 的添加可有效降低結(jié)合能，從而降低物料對(duì)水分子的吸附能力。當(dāng)Xeq 為0.20 g/g 時(shí)，WG 添加量每增加10%，物料與水的結(jié)合能平均下降0.0396 kJ/mol。

關(guān)鍵詞：菠蘿果粉；谷朊粉；水分吸附等溫線(xiàn)；模型擬合；結(jié)合能

中圖分類(lèi)號(hào)：S432.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

菠蘿[Ananas comosus（L.）Merr]又名鳳梨、黃梨，為多年生常綠草本植物，含有豐富的膳食纖維、維生素、蛋白質(zhì)和鐵、磷、鈣、鎂、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是我國(guó)重要的熱帶水果資源。盡管目前我國(guó)菠蘿的年產(chǎn)量大，但主要作為鮮食，深加工產(chǎn)品較少[1]。同時(shí)由于菠蘿的收獲期比較集中，果實(shí)水分含量較高，儲(chǔ)存期短，再加上保存條件和深加工能力等因素的限制，菠蘿采后如無(wú)法及時(shí)銷(xiāo)售，將給果農(nóng)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2]。近年來(lái)出現(xiàn)的一系列大規(guī)模菠蘿滯銷(xiāo)事件也深刻反映了菠蘿產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題[3]。因此，大力推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，提升菠蘿深加工水平，對(duì)實(shí)現(xiàn)菠蘿產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義[4]。果粉是一種有效的水果加工利用形式，用途非常廣泛，可作為食品配料起到調(diào)味、調(diào)色、增加營(yíng)養(yǎng)成分等作用[5]。將菠蘿加工成果粉，能夠降低水分含量，延長(zhǎng)保質(zhì)期，較好地保持菠蘿的營(yíng)養(yǎng)成分，并減輕包裝運(yùn)輸成本。果粉加工不僅可解決菠蘿不耐儲(chǔ)存，收獲后損失嚴(yán)重的問(wèn)題，而且可以擴(kuò)大菠蘿深加工市場(chǎng)，滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域?qū)凼袌?chǎng)的需求[6]。

干燥是果粉加工的主要操作單元，對(duì)果粉的品質(zhì)有重要影響。果粉的干燥方式主要有噴霧干燥、熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥、真空干燥等[7]。噴霧干燥由于成本低廉、生產(chǎn)周期短、連續(xù)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，在果粉加工中應(yīng)用最廣泛[8]。噴霧干燥得到的菠蘿果粉中的小分子糖含量較高，而且主要為玻璃態(tài)，在這種狀態(tài)下由于固體基質(zhì)的移動(dòng)性受到很大限制，理化性質(zhì)很穩(wěn)定[9]。但此狀態(tài)下的糖類(lèi)吸濕性很強(qiáng)，物料吸濕后含水率升高，無(wú)定形糖便以橡膠態(tài)的形式存在，基質(zhì)分子流動(dòng)性加速，物料會(huì)發(fā)生粘結(jié)、塌陷和結(jié)塊等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的品質(zhì)及貨架期[10]。因此，如何在果粉的生產(chǎn)流通過(guò)程中有效抑制其吸濕結(jié)塊，是亟需解決的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。MUZAFFAR 等[11]將大豆分離蛋白添加至酸角果汁中并進(jìn)行噴霧干燥，發(fā)現(xiàn)大豆分離蛋白顯著提高果粉的出粉率和粉末特性，同時(shí)降低其粘結(jié)指數(shù)和吸濕性。ADHIKARI等[12]的研究表明，在蔗糖溶液中加入少量的酪蛋白酸鈉和水解乳清蛋白分離物后進(jìn)行干燥可降低粉末的粘性，他們認(rèn)為這歸因于蛋白質(zhì)分子在干燥過(guò)程中優(yōu)先遷移到液滴-空氣界面，并在干燥時(shí)形成蛋白質(zhì)薄膜，從而降低了顆粒間的粘性。SYDYKOV等[13]對(duì)白蛋白和蔗糖混合物的玻璃化轉(zhuǎn)變特性進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)白蛋白的存在能在一定程度上降低蔗糖分子的塑化作用，從而提高混合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，抑制混合物的吸濕行為。

谷朊粉（wheat gluten，WG）是一種從小麥中提取的天然植物蛋白，因其良好的乳化性、延展性和成膜性，在食品工業(yè)中被廣泛用作品質(zhì)改良劑[14]。WG 的蛋白質(zhì)組成中非極性氨基酸占比較高，且?guī)щ姎埢^少，使其具有較好的疏水特性[15-16]，研究表明將WG 添加到高糖食品基質(zhì)中，可有效降低混合體系對(duì)水分子的吸附作用，從而抑制食品的吸濕行為[17-18]。本研究以WG 作為吸濕抑制劑，以麥芽糊精作為噴霧干燥助劑，采用噴霧干燥工藝制備菠蘿果粉[19]，測(cè)定不同WG 添加量（0、10%、20%、30%）菠蘿果粉的水分吸附等溫線(xiàn)。選取7 個(gè)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型，對(duì)水分吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型擬合，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)（R2 和RMSE）分析，比較不同數(shù)學(xué)模型的擬合效果，獲得描述菠蘿果粉及其混合體系吸濕行為的最優(yōu)模型。利用模型方程結(jié)合食品安全貯藏水分理論，推導(dǎo)得出菠蘿果粉的安全貯藏水分?；谒治綗崃W(xué)理論，采用結(jié)合能方程分析菠蘿果粉在水分吸附過(guò)程中的結(jié)合能變化，探究WG 對(duì)菠蘿果粉吸附水分子能力的影響，為果粉的加工貯藏及新型吸濕抑制劑的開(kāi)發(fā)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料

供試材料菠蘿品種為巴厘，購(gòu)于湛江市霞山區(qū)三和果蔬批發(fā)市場(chǎng)，產(chǎn)自廣東省湛江市徐聞縣。

1.1.2 主要試劑

谷朊粉，食品級(jí)，蛋白質(zhì)含量77.5%，封丘縣華豐粉業(yè)有限公司生產(chǎn)；麥芽糊精（MD20），食品級(jí)，DE 值16～20，秦皇島驪驊淀粉股份有限公司生產(chǎn)；氯化鋰、醋酸鉀、氯化鎂、碳酸鉀、硝酸鎂、亞硝酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、硝酸鉀，均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；五氧化二磷、麝香草酚，均為分析純，購(gòu)自美國(guó)Aladdin 工業(yè)公司。

1.1.3 儀器設(shè)備

DFRP 噴霧干燥塔（無(wú)錫市大峰噴霧設(shè)備有限公司）、ATAGO PAL-1 糖度計(jì)（日本ATAGO 株式會(huì)社）、CPA2250D 電子分析天平（德國(guó)Sartorius 科學(xué)儀器有限公司）、KERN MRS120-3 快速水分測(cè)定儀（上海島韓實(shí)業(yè)有限公司）、MJ-BL25B3 打漿機(jī)（廣東美的生活電器制造有限公司）、GYB40-10S 高壓均質(zhì)機(jī)（上海東華高壓均質(zhì)機(jī)廠(chǎng)）、LRH-250A 恒溫恒濕培養(yǎng)箱（廣東泰宏君科學(xué)儀器股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

新鮮成熟的菠蘿經(jīng)去皮、切塊、打漿并真空抽濾2 次，取菠蘿清汁。用糖度計(jì)測(cè)出清汁的可溶性固形物含量，并按可溶性固形物質(zhì)量比1∶1 的比例加入噴霧干燥助劑麥芽糊精，攪拌使其完全溶解，再分別加入可溶性固形物質(zhì)量0、10%、20%、30%的WG，繼續(xù)攪拌均勻。隨后，將所有樣品使用高壓均質(zhì)機(jī)在50 MPa 的工作壓力下處理10 min 后噴霧干燥。噴霧干燥塔工作參數(shù)設(shè)置為：進(jìn)風(fēng)溫度160 ℃，出風(fēng)溫度80 ℃，進(jìn)料流速40 mL/min。

1.2.2 水分吸附實(shí)驗(yàn)

將噴霧干燥樣品置于底部盛有P2O5 粉末的密封干燥器內(nèi)，脫水至水分含量低于3%，備用。精確稱(chēng)取1.0～1.1 g 樣品放入質(zhì)量恒定的干燥稱(chēng)量瓶中，將敞口的稱(chēng)量瓶和蓋子一并放入9 個(gè)底部盛有不同飽和鹽溶液的干燥器內(nèi)，并在aw 高于0.75 的干燥器內(nèi)加入0.2 g 左右的麝香草酚，用于抑制霉菌生長(zhǎng)[20]。干燥器密封后放入25 ℃恒溫恒濕培養(yǎng)箱中平衡。9 種飽和鹽溶液及其aw 分別為：LiCl，0.110；CH3COOK，0.225；MgCl2，0.328；K2CO3，0.427；Mg（NO3）2，0.529；NaNO2，0.670；NaCl，0.753；KCl，0.843；BaCl2，0.901[21]。

平衡過(guò)程中，每隔24 h 對(duì)裝有樣品的稱(chēng)量瓶進(jìn)行精確稱(chēng)重，當(dāng)前后2 次的質(zhì)量差不超過(guò)3 mg時(shí)，認(rèn)為樣品的aw 與環(huán)境相對(duì)濕度近乎一致，此時(shí)即為水分吸附平衡狀態(tài)，每種樣品平行實(shí)驗(yàn)3次[22]。以aw 為橫坐標(biāo)，以Xeq 為縱坐標(biāo)，繪制水分吸附等溫線(xiàn)。

1.2.3 水分吸附等溫線(xiàn)模型擬合

本實(shí)驗(yàn)選用7個(gè)經(jīng)典的吸濕等溫線(xiàn)數(shù)學(xué)模型，對(duì)水分吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)R2 和RMSE，評(píng)價(jià)各模型的擬合效果；選擇最適模型繪制擬合曲線(xiàn)，并將模型預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。利用上述模型方程，推算出樣品的安全貯藏水分。7 個(gè)模型及其數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為：Mod-BET，Xeq=X0Caw/（1-aw）[1-Cln（1-aw）] ； GAB ， Xeq=X0CKaw/[（1-Kaw）（1-Kaw+CKaw）]；Henderson，Xeq=[-ln（1-aw）/A]1/B ； Oswin ， Xeq=A[aw/（1-aw）]1/B ；Peleg，Xeq=AawC+BawD；Smith，Xeq=A+Bln（1-aw）；Halsey，Xeq=（-A/lnaw）1/B。其中，Xeq 是平衡水分含量；X0 是單分子層水分含量；A、B、C、D、K均為各模型常數(shù)[23]。

1.2.4 結(jié)合能分析

基于熱力學(xué)關(guān)系，結(jié)合能是指在一定溫度下食品物料中1 mol 水從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，除去氣化潛熱之外所額外消耗的能量，其反映固體基質(zhì)與水分子間結(jié)合力的大小[24]。結(jié)合能計(jì)算公式：

Q=-RTln（P0/P1）=-RTlnaw （1）

式中，Q 為水與物料的結(jié)合能，J/mol；R 為摩爾氣體常量，8.319 kJ/（mol·K）；T 為絕對(duì)溫度，K；P0 為濕物料上方平衡水蒸氣的分壓，Pa；P1 為游離水的飽和蒸氣壓，Pa；aw 為水分活度，在一定溫度下，其數(shù)值等同于P0/P1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Matlab 7.0 軟件對(duì)水分吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線(xiàn)性回歸分析及模型擬合，采用Origin 9.0軟件作圖，所有實(shí)驗(yàn)均平行3 次并取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 菠蘿果粉的水分吸附等溫線(xiàn)

由0、10%、20%、30% WG 添加量的菠蘿果粉在25 ℃下的水分吸附等溫線(xiàn)（圖1）可知，4種樣品的Xeq 隨著aw 的增加而增加，并且當(dāng)aw 低于0.67 時(shí)曲線(xiàn)上升較平緩，當(dāng)aw 高于0.67 時(shí)曲線(xiàn)上升明顯加快，說(shuō)明此條件下的水分吸附效率更高。依據(jù)國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的分類(lèi)方法，菠蘿果粉的水分吸附等溫線(xiàn)呈“J”型，可歸類(lèi)為Ⅲ類(lèi)等溫線(xiàn)，符合高糖分物料吸附等溫線(xiàn)的典型特征[25]。這與棗[26]、芒果[27]、橙子[28]和火龍果[29]的吸附等溫線(xiàn)類(lèi)似。多分子層吸附理論[30]可用于描述此現(xiàn)象，即aw 較低時(shí)，環(huán)境中可自由活動(dòng)的水分子數(shù)量較少，此時(shí)物料的水分吸附以單分子層吸附為主，吸附過(guò)程較為緩慢；當(dāng)aw 升高，已吸附在物料表面的水分子在氫鍵和范德華力作用下，開(kāi)始吸附環(huán)境中的游離水分子，形成多分子層水分吸附，導(dǎo)致物料Xeq 迅速增加。因此，菠蘿果粉貯藏期間的aw 應(yīng)控制在0.67 以下，避免產(chǎn)品因水分大量吸附導(dǎo)致的發(fā)粘、結(jié)塊、風(fēng)味損失等品質(zhì)劣變。

在同一aw下，WG添加量越高的樣品Xeq 越低，而且所有樣品在低aw 下的曲線(xiàn)上升較平緩，當(dāng)aw低于0.427 時(shí)4 條曲線(xiàn)幾乎重合，在高aw 下曲線(xiàn)斜率增大，樣品間的差距更明顯。當(dāng)aw 為0.328時(shí)，4 種樣品的Xeq 分別為0.0382、0.0340、0.0279、0.0231 g/g，即WG 添加量每增加10%，Xeq 平均僅下降0.0050 g/g，而當(dāng)aw 為0.753 時(shí)，4 種樣品的Xeq 分別為0.2068、0.1921、0.1763、0.1530 g/g，即WG 添加量每增加10% ， Xeq 平均下降0.0179 g/g，說(shuō)明WG 在高aw 下的吸濕抑制效果更顯著，這可能是由于WG 在噴霧干燥過(guò)程中與菠蘿果粉形成了包埋體系，減少了果粉表面水分吸附點(diǎn)位的暴露，并且WG 對(duì)果粉中小分子糖類(lèi)的塑化抑制作用，提高了體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，從而降低樣品吸濕效率，此外，WG 良好的疏水特性也阻礙了混合體系對(duì)水分的吸附[13， 16]。

2.2 水分吸附等溫線(xiàn)的模型擬合

選用7 個(gè)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型，對(duì)不同WG 添加量的4 種菠蘿果粉樣品在aw 為0.110～0.909 范圍內(nèi)的吸附等溫線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。通過(guò)比較統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)R2 和RMSE 來(lái)檢驗(yàn)各模型的擬合效果，R2 的數(shù)值越接近1，RMSE 的數(shù)值越接近0，說(shuō)明模型的擬合效果越好。結(jié)果如表1 所示，Peleg 模型在4 種樣品中的R2 值分別為0.9955、0.9951、0.9964、0.9955，在所有模型中均最大；同時(shí)RMSE 值最小，分別為0.0136、0.0137、0.0112、0.0119。由此可知，Peleg 模型的擬合效果最好，其次分別是GAB、Henderson、Mod-BET、Oswin 模型，而Halsey 和Smith 模型對(duì)4 種樣品的R2 值均小于0.98，擬合效果較差。

Peleg 模型擬合曲線(xiàn)如圖2 所示，4 種樣品的曲線(xiàn)均呈“J”型，其中WG 添加量越高的樣品，曲線(xiàn)位置越低，與吸附等溫線(xiàn)相符，說(shuō)明Peleg模型擬合曲線(xiàn)能較好地反映樣品水分吸附行為。將表1 中的Peleg 模型常數(shù)代入其數(shù)學(xué)表達(dá)式，得到擬合模型方程如式（2）～（5）所示。通過(guò)方程可求出特定Xeq 下樣品的aw。

Xeq0=0.8254aw5.979+0.05184aw0.4423 （2）

Xeq10=0.8250aw6.144+0.04418aw0.3816 （3）

Xeq20=0.8009aw6.202+0.03242aw0.3010 （4）

Xeq30=0.7858aw6.323+0.01985aw0.08075 （5）

式中，Xeq0、Xeq10、Xeq20 和Xeq30 分別為0、10%、20%和30% WG 添加量樣品的平衡水分含量，g/g；aw 為水分活度值。

2.3 模型擬合驗(yàn)證

將4 種樣品的水分吸附實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值與Peleg模型的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，驗(yàn)證該模型的擬合效果。根據(jù)模型表達(dá)式及模型參數(shù)，可得到菠蘿果粉的Peleg 模型，進(jìn)而求出樣品在9 個(gè)不同aw 下Xeq的模型預(yù)測(cè)值。以預(yù)測(cè)值為橫坐標(biāo)，實(shí)測(cè)值為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果如圖3 所示。4 組數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值呈較高的線(xiàn)性關(guān)系，數(shù)據(jù)點(diǎn)基本分布在1∶1 線(xiàn)附近，說(shuō)明Peleg 模型能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)菠蘿果粉的Xeq，這對(duì)產(chǎn)品的加工和貯藏具有一定的指導(dǎo)意義。

2.4 安全貯藏水分

水分活度（aw）是決定食品貨架期長(zhǎng)短的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)食品在貯藏過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)繁殖具有重要影響[31]。研究表明，當(dāng)aw 低于0.7時(shí)，食品中細(xì)菌、霉菌及酵母菌的生長(zhǎng)受到抑制；當(dāng)aw 低于0.6 時(shí)，絕大多數(shù)微生物都無(wú)法生存。因此，可以將aw 為0.7 時(shí)的菠蘿果粉水分含量稱(chēng)為相對(duì)安全水分，aw 為0.6 時(shí)的水分含量稱(chēng)為絕對(duì)安全水分[32]。通過(guò)式（2）～（5）的等溫線(xiàn)擬合模型方程，求出4 種不同WG 添加量的菠蘿果粉在25 ℃條件下的相對(duì)安全水分和絕對(duì)安全水分，結(jié)果如表2 所示。

2.5 水與物料的結(jié)合能

根據(jù)式（1）的結(jié)合能計(jì)算公式，結(jié)合等溫線(xiàn)模型擬合方程，可求得不同Xeq 下菠蘿果粉與水的結(jié)合能。由表3 和圖4 可知，隨著Xeq 的升高，結(jié)合能逐漸下降。說(shuō)明菠蘿果粉在低含水率下水分蒸發(fā)所消耗的能量更大，同時(shí)束縛環(huán)境中水分子的能力增強(qiáng)，更容易發(fā)生水分吸附；而在高含水率條件下，物料對(duì)水分子束縛力減弱，更易發(fā)生失水。當(dāng)Xeq 低于0.20 g/g 時(shí)，水與菠蘿果粉的結(jié)合能較大，此時(shí)物料的吸濕風(fēng)險(xiǎn)較高，因此需要更嚴(yán)苛的貯藏條件。

通過(guò)對(duì)比4 種樣品的結(jié)合能數(shù)據(jù)可知，在相同Xeq 下，WG 添加量越大結(jié)合能越小。當(dāng)Xeq 為0.20 g/g 時(shí)，結(jié)合能分別為0.6959、0.6619、0.6200、0.5770 kJ/mol，即WG 添加量每增加10%，物料與水的結(jié)合能平均下降0.0396 kJ/mol。這是由于WG 與菠蘿果粉中的小分子糖結(jié)合，減少了物料顆粒表面水分吸附位點(diǎn)的數(shù)量，從而減弱了物料與水分子的相互作用力，導(dǎo)致結(jié)合能下降。這說(shuō)明WG 可在一定程度上抑制菠蘿果粉吸濕，降低產(chǎn)品的貯藏難度。

3 討論

噴霧干燥法制備的果粉因顆粒較小，且富含易果糖等小分子糖類(lèi)，在生產(chǎn)、加工和儲(chǔ)存期間極易發(fā)生吸濕現(xiàn)象，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量安全和功能特性有不同程度的影響，如吸濕后產(chǎn)品發(fā)生結(jié)塊、潮解，導(dǎo)致粉末的水化性能和分散性能降低，使產(chǎn)品感官品質(zhì)變差和貨架期縮短。為了抑制果粉吸濕現(xiàn)象的發(fā)生，常連鑫等[33]發(fā)現(xiàn)在桑葚果粉干燥過(guò)程中加入麥芽糊精、乳清分離蛋白、菊糖、海藻糖和阿拉伯膠，均可在一定程度上降低桑葚果粉的粘壁率，抑制果粉的吸濕性。LIPASEK 等[34]以單一易吸濕食品成分（氯化鈉、蔗糖、果糖和檸檬酸）和二元體系（與蔗糖、果糖或檸檬酸混合的氯化鈉）作為研究對(duì)象，考察了二氧化硅，硅酸鈣和硬脂酸鈣對(duì)體系吸濕性的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)硬脂酸鈣能夠顯著改變易吸濕成分的共混物的水分吸收行為；推測(cè)硬脂酸鈣是利用其疏水性和覆蓋主體粉末顆粒表面的能力，降低粉末的水分吸附和粉末間的接觸從而抑制吸濕。目前最常用的吸濕抑制劑是麥芽糊精，通常是利用其在吸濕顆粒表面形成防潮屏障以及提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的能力來(lái)降低體系的吸濕性和粘性[5， 35]。但是麥芽糊精在果粉加工過(guò)程中的使用，會(huì)降低果粉的香氣和口感，進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)[36]。

上述研究報(bào)道可以發(fā)現(xiàn)，果粉的吸濕行為與物料的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等都有著重要關(guān)系，通過(guò)添加吸濕抑制劑可以改變果粉的成分構(gòu)成、顆粒性和疏水性，從而抑制其水分吸附[34]。目前針對(duì)果粉吸濕抑制劑的研究主要以多糖類(lèi)、無(wú)機(jī)鹽和小分子可溶性蛋白質(zhì)等為主，作為溶解度極低的植物蛋白，WG 的吸濕抑制效果及作用機(jī)制在現(xiàn)有文獻(xiàn)中鮮有報(bào)道。魏玉杰等[18]將WG、乙基纖維素與蘋(píng)果漿復(fù)配凍干，發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果粉的吸濕性得到了一定的抑制，同時(shí)高自由度水分含量降低，為WG 作為食品吸濕抑制劑的研究提供了思路。然而，噴霧干燥的熱帶水果果粉因其含糖量較高，加工方式不同，粉末特性也與凍干果粉有較大差異[37]，WG 對(duì)其吸濕性質(zhì)有何影響，有必要進(jìn)行深入考察。

本研究在鮮榨菠蘿果汁中加入不同比例（0、10%、20%、30%）的WG，噴霧干燥制得菠蘿果粉，并繪制樣品在aw 為0.110～0.901 范圍內(nèi)的水分吸附等溫線(xiàn)，考察WG 對(duì)菠蘿果粉水分吸附特性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有樣品的水分吸附等溫線(xiàn)均呈“J”型，屬于Ⅲ類(lèi)等溫線(xiàn)，Xeq 隨著aw 的增加而增加，而且在同一aw 下，WG 添加量越高，樣品的Xeq 越低。當(dāng)aw 為0.753 時(shí)，30%WG 添加量樣品的Xeq 為0.1530 g/g，低于FONGIN 等[35]以麥芽糊精作為單一吸濕抑制劑制備的芒果果粉。王勛等[38]考察了大豆纖維對(duì)凍干芒果粉吸濕性的影響，發(fā)現(xiàn)3%和4%大豆纖維添加量（以原料質(zhì)量計(jì)）的冷凍破碎芒果漿，經(jīng)凍干后制成的果粉，其24 h 吸濕率分別為17.52%、17.21%。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和上述文獻(xiàn)報(bào)道可知，WG 具有較好的吸濕抑制效果。

采用7 個(gè)經(jīng)典數(shù)學(xué)模型進(jìn)行水分吸附等溫線(xiàn)擬合，以R2 和RMSE 作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)Peleg模型對(duì)所有樣品擬合的R2 均最大（ 0.9951～0.9964），RMSE 均最?。?.0112～0.0137），為菠蘿果粉水分吸附等溫線(xiàn)的最適模型，這與周穎鈿等[25]的龍眼果粉水分吸附等溫線(xiàn)模型擬合結(jié)果相似。利用模型方程推算出4 種樣品在常溫條件下的相對(duì)安全水分分別為0.1421、0.1308、0.1168、0.1017 g/g，絕對(duì)安全水分分別為0.0803、0.0721、0.0615、0.0501 g/g，可為菠蘿果粉的貯藏提供數(shù)據(jù)支持。結(jié)合能分析結(jié)果表明，菠蘿果粉與水的結(jié)合能會(huì)隨著Xeq 的升高而降低，說(shuō)明低水分含量條件下果粉顆粒對(duì)環(huán)境中水分子的束縛力更強(qiáng)，更容易吸濕。邱光應(yīng)等[32]分析了不同Xeq 下花椒與水的結(jié)合能，也發(fā)現(xiàn)高水分條件下的結(jié)合能更低。此外，WG 的添加可降低果粉與水的結(jié)合能，當(dāng)Xeq 為0.20 g/g 時(shí)，WG添加量每增加10%，結(jié)合能平均下降0.0396 kJ/mol，這從熱力學(xué)角度為WG 抑制菠蘿果粉水分吸附行為的作用機(jī)制提供理論依據(jù)。該研究結(jié)果對(duì)果粉吸濕抑制劑的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有一定參考價(jià)值。

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基金項(xiàng)目 海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（No. 321QN0928，No. 321MS0797）；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)（No.1630122024019）。