噴霧干燥速溶香蕉粉制備工藝研究

許學勤，李 丹

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

噴霧干燥速溶香蕉粉制備工藝研究

許學勤，李 丹

（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

從全利用香蕉可食部分出發研究噴霧干燥法制備速溶香蕉粉的工藝，主要研究了干燥前果汁的濃縮與調配。酶處理后的香蕉果漿經離心分離，上清液噴霧干燥制備速溶香蕉粉。以含水量、吸濕性、溶解性、粒徑、顆粒微觀結構為指標考察麥芽糊精DE值、添加量、果汁濃度及抗結劑對噴霧干燥產品的影響，得到最佳工藝為：果汁濃縮至20°Brix，添加0.6（kg/kg香蕉固形物）DE15～20麥芽糊精，0.015（kg/kg香蕉固形物）SiO2。

香蕉粉，噴霧干燥，麥芽糊精，抗結劑

香蕉粉是一種新型香蕉深加工產品，營養豐富，風味濃郁，市場前景廣闊。目前歐美、日本對香蕉粉的年需求量在20萬t以上；國內蘊藏的市場也很大，保守估計年需求量在5萬t以上［1］。而我國目前成熟的香蕉粉產品并不多，因此本研究擬為香蕉粉的工業化生產提供一種思路和方法?，F有的速溶香蕉粉加工工藝一般是將酶處理的香蕉果漿分離后，上清液與其他物質混合，噴霧干燥得到產品。干燥前多添加具有較高Tg值的物質，以解決香蕉汁液單獨噴霧的困難［2-3］。目前的添加物分為兩類：一類是加入食用油及乳化劑，形成微膠囊，如添加玉米油、淀粉糖漿、單甘酯等［4］；另一類是添加淀粉、糊精及蛋白類載體，如添加大豆蛋白和麥芽糊精的混合物［5］、麥芽糊精與淀粉的混合物等［6］，第一類添加物需要制備穩定的乳狀液，工藝較為復雜；第二類添加物中，存在添加物種類較多，產品有效成分比例降低的問題。綜合分析各種香蕉粉制備工藝的特點，本研究室認為，可用離心方法將經過酶處理的香蕉果漿分為上清液與果渣，然后分別進行干燥處理，同時得到兩種不同特點的香蕉粉，實現對香蕉可食部分完全利用。離心分離得到的上清液濃度較低，因此先對上清液進行部分濃縮，然后再加入助劑進行干燥，一方面利用部分濃縮提高果汁濃度，可以降低噴霧干燥負荷，從而有節能意義；另一方面在一定程度上可降低助劑的添加量，使產品保持較高的香蕉固形物成分比例，從而提高速溶香蕉粉的品質。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

香蕉 廣東芝麻香蕉，八至九分熟；果膠酶、精制α-淀粉酶 無錫杰能科生物科技有限公司，酶活分別為4500U/g及1570U/g；麥芽糊精（DE8～10，DE10～15，DE15～20） 山東保齡寶生物科技有限公司提供；SiO2、可溶性纖維 實驗室自備。

LXJ-Ⅱ型離心沉淀機 上海醫用分析儀器廠；WZS-Ⅰ型阿貝折光儀 上海第二分析儀器廠；R系列旋轉蒸發器 無錫星海王生化設備有限公司；QZ-5型高速離心噴霧干燥機 無錫林州干燥器廠；2000型激光粒度儀 英國Mastersizer公司；Quanta-2000型掃描電子顯微鏡 荷蘭Philip公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

1.2.2 操作要點

1.2.2.1 切片 香蕉經清洗去皮后切成0.5cm左右的薄片。

1.2.2.2 護色 香蕉切片后立刻浸入0.05%抗壞血酸溶液中，85℃下保持9min。

1.2.2.3 勻漿 香蕉片與護色液共同用多功能食品加工機打漿，所得香蕉果漿通過膠體磨，得到均勻細膩不易分層的香蕉果漿。

1.2.2.4 酶處理 將以上制備得到的香蕉果漿，加入果膠酶及α-淀粉酶進行水解。

1.2.2.5 分離、濃縮、壓濾 香蕉酶解液3000r/min離心分離，得到上清液（果汁）及下層沉淀（果渣）。果渣部分壓濾除去大部分水分，濾出的果汁并入上清液中。果汁部分真空濃縮至一定濃度供干燥用。

1.2.2.6 調配 在香蕉果汁中加入適量添加物，包括助干燥劑和抗結劑，均質使體系均一穩定。

1.2.2.7 噴霧干燥 將調配好的香蕉汁噴霧干燥，選擇進風溫度180℃，出風溫度80℃。本文主要介紹噴霧干燥前果汁的濃縮與助劑的選擇。

1.2.3 速溶香蕉粉的制備實驗

1.2.3.1 麥芽糊精DE值的選擇 經離心分離后得到的酶解上清液，真空濃縮至20°Brix，分別加入DE8～10，DE10～15，DE15～20的麥芽糊精，均質后噴霧干燥，比較干燥效果。

1.2.3.2 麥芽糊精添加量的選擇 濃度為20°Brix的香蕉濃縮汁，加入不同比例（0.4，0.6，0.8，1kg/kg香蕉固形物）1.2.3.1確定的DE值的麥芽糊精，比較干燥效果。

1.2.3.3 果汁濃縮度的選擇 不同濃度15，20，25，30°Brix的香蕉濃縮汁，加入1.2.3.2確定的麥芽糊精，比較干燥效果。

1.2.3.4 抗結劑對速溶香蕉粉的影響 加入抗結劑（SiO2，可溶性纖維），比較干燥效果及其對顆粒微觀結構的影響。以含水量、溶解性、吸濕性、粒徑、顆粒微觀結構為指標衡量所得香蕉粉的品質。

1.2.4 測定方法

1.2.4.1 含水量測定 重量法［7］。

1.2.4.2 溶解性 在龔志清［8］的方法上進行改進。取1g（m1）香蕉粉于50mL燒杯中，加入10mL蒸餾水（50±1℃），用秒表開始計時保持60s。立即取復水后的香蕉果汁1mL于恒重的鋁盒中，放入105±2℃的烘箱中干燥4h，稱重（m2）。

1.2.4.3 吸濕性［7-9］配制NaCl飽和溶液（相對濕度75.28%），置于干燥器底部。將0.5g樣品置于恒重的鋁盒中，放在干燥器中。將干燥器置于30℃恒溫培養箱中存放24h。

1.2.4.4 粒徑分布［10］采用激光粒度儀分析。

1.2.4.5 顆粒微觀結構［9］掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，放大倍數300倍。拍攝顯微結構照片。

1.2.4.6 營養成分測定 總糖測定：斐林試劑容量法［11］；VC含量測定：碘量法［12］；完全溶解時間：取1g香蕉粉于100mL燒杯中，加入10mL、75℃的飲用水，攪拌條件下測其完全溶解時間。

2 結果與討論

2.1 麥芽糊精DE值對速溶香蕉粉干燥的影響

麥芽糊精DE值對速溶香蕉粉含水量、吸濕性、溶解性的影響如表1所示。

表1 麥芽糊精DE值對速溶香蕉粉干燥效果的影響

如表1所示，速溶香蕉粉的含水量隨麥芽糊精DE值升高表現為微弱下降趨勢，這與國外學者在噴霧干燥仙人掌梨汁時得到的結論類似［13］。麥芽糊精的溶解性隨其DE值增大而增強，本實驗產品的溶解性也表現為相同的變化趨勢，隨DE值升高溶解性由45.78%上升至54.35%。產品的吸濕性表現為隨DE值升高而下降，可能是高DE值麥芽糊精在干燥過程中對香蕉固形物（含低分子量糖）有更好的包埋效果，從而使產品吸濕性降低。綜合以上分析，高DE值的麥芽糊精更有利于香蕉果汁的干燥，因此選擇DE15～20的麥芽糊精作為干燥助劑。

2.2 麥芽糊精添加量對速溶香蕉粉干燥效果的影響速溶香蕉粉含水量、吸濕性、溶解性隨麥芽糊精添加量的變化如表2所示。

表2 麥芽糊精添加量對速溶香蕉粉干燥效果的影響

如表2所示，產品溶解性和吸濕性均隨麥芽糊精添加量增加而下降，而以溶解性下降更為明顯；產品含水量隨麥芽糊精添加量的變化有一個最低值，出現在添加量為0.6kg/kg香蕉固形物時。雖然麥芽糊精添加量為0.4kg/kg香蕉固形物的產品有較好的溶解性，但此時干燥過程因產品玻璃化轉變溫度較低而出現較嚴重的粘壁現象，幾乎沒有流動性，且含水量較高（4.67%）。將麥芽糊精添加量增加到0.6kg/kg香蕉固形物，可使產品含水量降低到2.41%，幾乎是前者的一半，粘壁現象得到改善。進一步提高麥芽糊精添加量如0.8或1.0kg/kg香蕉固形物，粘壁現象進一步得到改善，但所得產品溶解性明顯下降。對于速溶香蕉粉來說，麥芽糊精應在能順利得到干燥產品的前提下盡量少添加，才能使其更多地體現天然香蕉粉的屬性。綜合比較后認為，麥芽糊精添加量0.6kg/kg香蕉固形物時產品整體品質較好。雖然吸濕性仍較強，但可通過適宜的包裝材料和包裝方式來克服。該麥芽糊精添加量水平與噴霧干燥草莓粉［10］相當，較噴霧干燥楊梅粉［9］（1kg/kg香蕉固形物）低40%。

2.3 香蕉汁濃度對速溶香蕉粉干燥效果的影響

香蕉汁濃度對速溶香蕉粉含水量、吸濕性、溶解性的影響如表3所示，粒徑分布與溶解性的關系如圖1所示。

表3 果汁濃縮度對速溶香蕉粉干燥效果的影響

圖1 果汁濃度與速溶香蕉粉平均粒徑和溶解性的關系

由表3可知，產品含水量隨香蕉汁濃度升高而略有降低，最大值與最小值之差為0.6%，且含水量均低于4%，微生物不易生長［6］；香蕉汁濃度低時得到的產品含水量高，可能由于物料來不及充分干燥就到達干燥器底端所致。產品的吸濕性則在20.2%～21%之間波動，說明果汁濃度對吸濕性影響很小。

圖1顯示了果汁濃度對干燥產品的平均粒徑有較大的影響，進而影響產品的溶解性，較小的顆粒溶解性更強［14］。由圖1可知，果汁濃度小于25°Brix時，產品的平均粒徑隨果汁濃度的增加而減小，溶解性則增強，30°Brix時，粒徑又增大，溶解性也隨之下降。一般而言，產品粒度小，則易溶于水，但粒度太小，則產品分散性不好，容易結團，反而不利于產品的溶解［6］。圖2為不同濃度果汁干燥所得速溶香蕉粉的粒徑分布圖，圖中各曲線由平行實驗所得，曲線重合性好則顆粒越穩定。由圖2可知，采用25°Brix濃縮汁噴霧干燥所得的產品雖然平均粒徑最小，但粒徑分布不集中且在溶解后期出現團聚，形成較大顆粒，產品性質不穩定。而20°Brix與30°Brix果汁噴霧干燥所得產品粒徑適中，粒徑分布較集中且穩定性好，20°Brix時平均粒徑較30°Brix略小，因此溶解性也略高，故選擇果汁濃度為20°Brix。

2.4 抗結劑對速溶香蕉粉顆粒微觀結構的影響

利用掃描電子顯微鏡觀察、比較參照組、添加0.015kg/kg香蕉固形物SiO2及同樣比例的可溶性纖維所制備的香蕉粉顆粒微觀結構，分析不同抗結劑對于噴霧干燥產品顆粒微觀結構的影響，結果如圖3所示。

由圖3a可知，未添加抗結劑的速溶香蕉粉，其顆粒許多呈無定形態，表面不完整，難以形成一定的形狀，顆粒直徑一致性差，且粒子互相之間粘連嚴重?？赡苡捎跐饪s汁中含有大量小分子糖，Tg值較低，干燥過程中極易形成無定形態，難以形成一定的形狀和規則的內部結構，造成粉體吸濕性強易結塊，影響產品形態和品質。圖3b、3c中，由于添加了抗結劑，顆粒狀態發生了明顯的改變，所得香蕉粉顆粒變小，更易區分，形狀更一致，更接近于球形。添加SiO2的顆粒圖3b較添加可溶性纖維的顆粒圖3c分散性更好，顆粒之間粘連較少，損傷的顆粒較少，極少數顆粒出現了晶形表面（圖3b中圓圈內），說明在噴霧干燥過程中出現了結晶化，產品穩定性提高。噴霧干燥前在濃縮汁中加入適當的抗結劑可以幫助速溶香蕉粉在干燥過程中形成一定晶形，使顆粒大小、結構、理化性質等得到改善［11］。

圖2 不同果汁濃度所得速溶香蕉粉的粒徑分布圖

圖3 添加抗結劑對香蕉果汁粉微觀結構的影響

由表4可知，添加SiO2和可溶性纖維后含水量較未添加時略低，吸濕性較未添加時小，添加兩種抗結劑后產品的溶解性都比未添加時高。噴霧干燥所得到的產品顆粒通常是空心球狀或球體的一部分，產品的這種外形使得噴霧干燥粉具有良好的復水性。添加抗結劑后產品顆粒形狀更規則更接近球形，所以溶解性提高。綜上所述，噴霧干燥前添加SiO2作為抗結劑，得到的產品顆粒狀態良好，溶解性提高，吸濕性變小，改善了產品的品質，且整體品質優于添加可溶性纖維。故選擇SiO2作為抗結劑。所得速溶香蕉粉的含水量約為 3.53%，總糖含量56.68%，其中還原糖含量為27.41%，每克香蕉粉含VC3.76mg，在75℃水中完全溶解時間為15.2s。

表4 抗結劑對速溶香蕉粉干燥效果的影響

3 結論

經過酶處理的香蕉果漿，離心分離得到上清液與沉淀果渣兩部分，可采用不同方法分別進行干燥，即實現香蕉可食部分的最大程度利用。濃縮至20°Brix的香蕉酶解上清液，與0.6kg/kg香蕉固形物DE15～20的麥芽糊精（干燥助劑）及0.015kg/kg香蕉固形物SiO2（抗結劑）混合后，經過干燥，可得到溶解性、色澤和風味良好，顆粒結構較完整的速溶香蕉粉。

［1］楊公明，王娟，程燕鋒，等.香蕉粉的功能、加工現狀及新技術［J］.食品與生物技術學報，2007（5）：121-126.

［2］劉青梅，孫金才，楊性民，等.楊梅速溶固體飲料的加工工藝研究［J］.食品工業科技，2005（4）：111-113.

［3］韓磊，金鑫，吳亞飛，等.含糖類物料的噴霧干燥［J］.林產化學與工業，2006（2）：117-121.

［4］李亮，熊華，陳望華，等.微囊化速溶香蕉粉的工藝［J］.食品與發酵工業，2008（6）：85-88.

［5］張勇.速溶香蕉果汁粉制作工藝的研究［D］.華南理工大學，2004.

［6］Evelin M A，Jacob J P，Vijayanand D.Packaging and storage studies on spray dried ripe banana powder under ambient conditions［J］.Journal of Food Science and Technology，2007，44（1）：16-21.

［7］中華人民共和國國家標準.嬰幼兒配方食品和乳粉水分的測定［S］.GB/T 5413.8-1997.

［8］Zhiqing Gong，Min Zhang，Arun S，et al.Spray Drying and Agglomeration of Instant Bayberry Powder［J］.Drying Technology，2008，26：116-121.

［9］范方宇.草莓粉噴霧干燥加工工藝的研究［D］.合肥工業大學，2006.

［10］Milton Cano-Chauca，P C Stringheta，A M Ramos，et al. Effect of the carriers on the microstructure of mango powder obtained by spray drying and its functional characterization［J］. Innovative Food Science and Emerging Technologies，2005（6）：420-428.

［11］黃偉坤.食品檢驗與分析［M］.北京：中國輕工業出版社，1989.

［12］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典二部［B］.北京：化學工業出版社，2005：670.

［13］G R Rodríguez-Hernández，R González-García，A Grajales -Lagunes，et al.Spray- drying of cactus pear juice（Opuntiastreptacantha）：Effect on the physicochemical properties［J］.Drying Technology，2005，23：955-973.

［14］姜發堂.果汁型固體飲料的粒度及粒度分布與速溶性的關系研究［J］.軟飲料工業，1995（3）：31-34.

Study on technique of instant banana powder by spray drying

XU Xue-qin，LI Dan
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

From the point of full utilization of banana edible part，the technique for processing instant banana powder was studied，especially the concentration and preparation of juice before drying.Banana pulp was firstly separated into supernatant and insoluble marc by centrifugation after enzymatic treatment of fragmentized banana pulp.Then supernatant was dried by spray-drying to prepare instant banana powder.The quality of spray-drying products was evaluated by water content，hygroscopicity，dissolubility，average diameter and microstructure to study the indexes of DE value and levels of maltodextrin（MD）added to the pulp，juice concentration and anti-caking agent. The optimum conditions were：the juice was concentrated to 20°Brix，the addition of MD（DE15～20）and SiO2was found to be 0.6 and 0.015（kg per kg banana solids）.

banana powder；spray-drying；maltodextrin；anti-caking agent

TS255.1

B

1002-0306（2011）02-0201-04

2010-01-22 *通訊聯系人

許學勤（1958-），男，副教授，研究方向：食品加工技術。

廣東省產學研項目（2007B090100009）。