葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥工藝研究

周鴻翔，鄒聰麗，王　端，王曉丹，田婭玲

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.貴州大學發酵工程與生物制藥省級重點實驗室，貴州貴陽550025）

葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥工藝研究

周鴻翔1，2，鄒聰麗1，王端1，王曉丹2，田婭玲1

（1.貴州大學釀酒與食品工程學院，貴州貴陽550025；2.貴州大學發酵工程與生物制藥省級重點實驗室，貴州貴陽550025）

為了改善葛根核桃肽復合飲料的噴霧干燥效果，優化噴霧干燥工藝，該研究考察了進口溫度、進料流量、物料質量分數以及助干劑的種類和添加量的變化對葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥效果的影響，并采用正交設計法優化噴霧干燥條件。結果顯示，噴霧干燥最佳工藝條件為進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/m in，物料質量分數15%，麥芽糊精添加量為總固形物含量的80%，β-環糊精添加量為總固形物含量的15%，在此條件下，所得產品的感官評分為95分，水分含量為3.98%。

葛根核桃肽；復合飲料；噴霧干燥；工藝

葛根是一種營養價值較高的藥食兩用植物［1］，其中含有豐富的淀粉、膳食纖維、黃酮、氨基酸、微量元素等對人體有益的營養成分，具有降血壓、維護心腦血管、抗腫瘤、解酒以及增強機體免疫力等多種生理功能［2-7］。核桃多肽作為一種植物蛋白多肽具有多種生理活性，不僅能提供人體生長、發育所需的營養物質，還具有調節人體機能等多種生理功能［8-10］。將葛根和核桃餅粕經過乳酸菌發酵后，再與一定比例的核桃多肽粉混合，研制出一種新型的乳酸發酵型葛根核桃肽復合飲料［11-12］，該飲料將原料的保健及營養作用融合在一起的同時，綜合了乳酸發酵的怡人香味以及葛根、核桃原有的風味，是一種風味獨特的健康飲品。

將葛根核桃肽復合飲料進行噴霧干燥制成固態飲品有利于該飲料的貯藏運輸、延長貨架期。本研究從噴霧干燥的進口溫度、進料流量、物料質量分數以及助干劑的種類和添加量幾方面出發，研究了葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥的最佳工藝。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

葛根核桃肽復合飲料：本實驗室自制。

麥芽糊精（食品級）：山東西王糖業有限公司鄒平糊精分公司；β-環糊精（食品級）：曲阜市天利藥用輔料有限公司；可溶性淀粉（食品級）：安徽山河藥用輔料有限公司。

1.2儀器與設備

HH-4D數顯恒溫攪拌水浴鍋：金壇市白塔新寶儀器廠；WYT手持式折光儀：成都泰華光學有限公司；101-1型電熱鼓風干燥箱：北京科偉永興儀器有限公司；CP214電子天平：奧豪斯儀器有限公司；B-290噴霧干燥器：華儀儀器有限公司；MJX-250C型霉菌培養箱：上海博迅實業有限公司醫療設備廠。

1.3方法

1.3.1葛根核桃肽復合飲料加工及噴霧干燥工藝流程［11］

葛根粉→酶解→添加核桃餅粕、蔗糖→滅菌→接種→發酵→離心→復合發酵液→添加核桃多肽粉→調配→殺菌→葛根核桃肽復合飲料→助干劑調配→噴霧干燥→冷卻→包裝→成品

1.3.2操作要點

（1）復合發酵液的制備：葛根與核桃餅粕的原料質量比3∶1，乳酸菌（保加利亞乳桿菌∶乳酸乳球菌=1∶1）接種量4%，固液比1∶15（g∶m L），蔗糖添加量1 g/100 m L，發酵溫度39℃，發酵時間2 d。

（2）核桃多肽粉的制備：核桃餅粕粉碎后用5 000 U/g的中性蛋白酶酶解，酶解溫度51℃，酶解時間5.2 h，pH 6.5，酶解后將酶解液于100℃滅酶10 min，然后置于旋轉蒸發儀中，60℃濃縮至原體積的30%左右，冷凍干燥后即得核桃多肽粉。

（3）葛根核桃肽復合飲料的制備：在復合發酵液中添加1.5 g/100 m L的核桃多肽粉（多肽含量為66%），加入白砂糖、檸檬酸、復合香精等進行調配，并添加一定比例的穩定劑，在90℃條件下殺菌10 min，冷卻后即得葛根核桃肽復合飲料。

（4）噴霧干燥：在葛根核桃肽復合飲料中添加助干劑，調節進口溫度、進料流量、物料質量分數對樣品進行噴霧干燥。

1.3.3助干劑種類的確定

在進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/min，物料質量分數12%的條件下，考察添加量為總固形物含量50%的不同助干劑麥芽糊精、β-環糊精以及可溶性淀粉對產品水分含量、感官評分和感官評價的影響。

1.3.4噴霧干燥工藝單因素試驗

調配后的葛根核桃肽復合飲料滅菌后，經噴霧干燥器進行噴霧干燥試驗。考察進口溫度、進料流量、物料質量分數以及助干劑的添加量對產品水分含量、感官評分和感官評價的影響。

1.3.5噴霧干燥工藝正交優化試驗

根據單因素試驗結果，在物料質量分數15%，進料流量1.96 m L/m in的條件下，研究進口溫度（A）、麥芽糊精添加量（B）、β-環糊精添加量（C）3個因素對噴霧干燥產品的水分含量及感官評分的影響，選用正交表L9（34）進行3因素3水平的正交試驗，確定葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥的最佳工藝，正交試驗因素與水平如表1所示。

表1　噴霧干燥工藝優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for spray drying conditions optim ization

1.3.6測定方法

（1）水分含量：按照GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》的方法進行。

（2）感官評分方法：組織10位實驗室技術人員對噴霧干燥葛根核桃肽粉的風味、沖調性能、組織狀態、色澤等感官指標予以評分，去除最低分和最高分，取平均值作為該項最后評分結果，總分100分，感官評分標準見表2。

表2　葛根核桃肽粉感官評分標準Table 2 Sensory eva luation standard of kudzu root walnut peptide powder

2　結果與分析

2.1噴霧干燥助干劑的確定

表3　不同助干劑對噴霧干燥效果的影響Table 3 Effect of different drying aids on spray drying

由表3可知，不添加助干劑所得產品水分含量較高，且粘壁嚴重，產品易吸潮、結塊，感官評分較低。加入不同助干劑后，水分含量和粘壁情況都得到不同程度的改善，其中可溶性淀粉對產品水分含量的影響較小，粉末的溶解性較差，溶解后液體渾濁，淀粉味明顯。添加較多的β-環糊精會對產品的風味產生很大的影響，而添加量過低，會導致產品由于糖分含量較高而粘壁嚴重，出粉率降低。加入麥芽糊精后，所得產品的分散性和粉質均較好，且不粘壁，感官評分較高。綜合考慮，選擇麥芽糊精作為本試驗的主要助干劑，添加少量的β-環糊精作為輔助助干劑［13］。

2.2進口溫度對噴霧干燥效果的影響

由表4可知，隨著進口溫度的升高，水分含量逐漸下降。但當進口溫度高于170℃時，水分含量變化趨于平緩，產品色澤逐漸加深，風味改變。當溫度升高至190℃時，可觀察到干燥室內出現大片的黏壁，而且黏壁物料有輕微的焦化現象，粉末溶解后有嚴重的焦糊味。可能是由于在噴霧干燥過程中，溫度升高到物料的黏流溫度時會發生熱黏壁現象，造成粉末熱熔掛壁，焦糊的粉末增多，加上美拉德反應，造成產品的顏色加深，同時產生焦糊味［14］。綜合考慮，進口溫度確定為170℃。

表4　不同進口溫度對噴霧干燥效果的影響Table 4 Effec t of different inlet tem perature on spray drying

2.3進料流量對噴霧干燥效果的影響

表5　不同進料流量對噴霧干燥效果的影響Table 5 Effect of different feed rate on spray drying

由表5可知，隨著進料流量的增加，產品水分含量逐漸增加，而感官評分先增大后減小。這是由于當進料流量太低時，單位面積的物料受熱過度，稍帶有焦糊味，影響產品的品質，且噴霧干燥所需時間較長。但流量太快，會導致物料干燥不徹底而造成粘壁，同時產品得率下降。因此，進料流量確定為1.96 m L/min。

2.4物料質量分數對噴霧干燥效果的影響

當進口溫度為170℃，進料流量1.96 m L/min時，不同物料質量分數對噴霧干燥效果的影響如表6所示。對于同一物料，噴霧干燥時較高的質量分數有助于形成較大的顆粒粒徑。稍大的粒徑有利于改善噴霧干燥后產品的流動性和分散性，減少產品溶解時的結團現象，提高產品的速溶性［15］。同時，噴霧干燥前對料液進行適當的濃縮可縮短生產周期，降低生產成本，提高出品率。

表6　不同物料質量分數對噴霧干燥效果的影響Table 6 Effect of different food concentration on spray drying

由表6可知，隨著物料質量分數的增加，水分含量呈先減小后增大的趨勢，物料質量分數為15%時產品水分含量最低，此時產品噴霧干燥時粘壁較少，感官評分最高。綜合考慮，物料質量分數確定為15%。

2.5麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響

在物料質量分數12%，進口溫度170℃，進料流量1.96 m L/m in的條件下，分別選取麥芽糊精添加量為葛根核桃肽復合飲料可溶性固形物含量的40%、60%、80%、100%，不同麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響如表7所示。

表7　麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 7 Effect of maltodextrin addition on spray drying

麥芽糊精具有流動性好、溶解度高、耐熱、吸濕性小、價格低等優點，同時具有很好的載體作用，將其用于粉狀產品可以防止產品結塊，增強產品的溶解性，同時能改善產品的組織結構，是目前最常用的助干劑［16］。

由表7可知，麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果影響顯著。隨著麥芽糊精添加量的增加，水分含量逐漸下降，當麥芽糊精添加量≥80%時，產品的水分含量＜5%，符合國家固體飲料衛生標準水分含量的要求，此后隨著添加量的增加，產品沖調后的口感、風味變差，滋味變淡，果香味消失。綜合考慮，麥芽糊精的最佳添加量確定為80%。

2.6β-環糊精添加量對噴霧干燥效果的影響

在物料質量分數12%，進口溫度170℃，進料流量1.96m L/m in，麥芽糊精添加量80%的條件下，分別選取β-環糊精添加量為葛根核桃肽復合飲料可溶性固形物含量的5%、10%、15%、20%，不同β-環糊精添加量對噴霧干燥效果的影響如表8所示。

表8　β-環糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 8 Effect of beta-cyc lodextrin addition on spray drying

由表8可知，隨著β-環糊精添加量的增加，產品水分含量逐漸下降，但當添加量過大時，產品的糊精味較濃。當添加量＞15%后，產品感官評分降低，因此，綜合考慮，β-環糊精的最適添加量確定為15%。

2.7噴霧干燥工藝正交優化試驗

在單因素的基礎上，選擇影響較大的進口溫度、麥芽糊精添加量、β-環糊精添加量3個因素為考察因素進行L9（34）正交試驗，以產品的水分含量和感官評分為評價指標，試驗結果如表9所示，方差分析如表10所示。

由表9和表10可知，3個因素對噴霧干燥水分含量的影響程度順序為麥芽糊精添加量＞進口溫度＞β-環糊精添加量，其中麥芽糊精添加量對噴霧干燥水分的影響最為顯著，其次為進口溫度，而β-環糊精添加量影響則不顯著。以水分含量為評價指標分析正交試驗K值可知，最優組合水平為A3B3C1。三因素對噴霧干燥感官評分的影響程度順序為進口溫度＞麥芽糊精添加量＞β-環糊精添加量，進口溫度的影響最顯著，其次為麥芽糊精添加量，而β-環糊精添加量對感官評分的影響不顯著，以感官評分為評價指標時的最優組合水平為A2B2C2。分別在最優組合水平條件下進行驗證試驗，由試驗結果可知，A3B3C1條件下所得粉末帶有異味，口感較差，而A2B2C2條件下噴霧干燥所得產品風味較好，感官評分為95分，且水分含量為3.98%，符合固體飲料水分含量的國家標準。因此，綜合考慮，確定葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥的最佳工藝為A2B2C2，即進口溫度170℃，麥芽糊精添加量80%，β-環糊精添加量15%。

表9　噴霧干燥工藝優化正交試驗結果與分析Table 9 Factors and levels of orthogonal experiments for spray drying conditions optim ization

表10　正交試驗結果方差分析Table 10 Variance analysis of orthogonal experiments results

3　結論

通過助干劑麥芽糊精、β-環糊精和可溶性淀粉對產品的水分含量、吸水性、干燥過程和感官評價的影響對比，確定了麥芽糊精為葛根核桃肽復合飲料的主要助干劑，β-環糊精為輔助的助干劑。

根據噴霧干燥加工工藝的單因素試驗結果，確定葛根核桃肽復合飲料噴霧干燥的最佳進料流量為1.96m L/min，最佳物料質量分數為15%。

在單因素試驗的基礎上，設計3因素3水平的正交試驗，確定最佳噴霧干燥條件：進口溫度170℃，麥芽糊精添加量為總固形物含量的80%，β-環糊精添加量為總固形物含量的15%，在此試驗條件下，噴霧干燥所得粉末顏色較白，風味較好，水分含量為3.98%，感官評分為95分。

［1］國家藥典委員會.中華人民共和國藥典I部［M］.北京：中國醫藥科技出版社，2010.

［2］李悅，李艷菊.國內外葛根功能食品研究進展［J］.食品研究與開發，2007，28（12）：174-177.

［3］鄭皓，王曉靜.葛根的藥理作用研究概況［J］.光明中醫，2006，21（3）：49-51.

［4］賴玲.葛根的研究進展［J］.海峽藥學，2013，25（1）：10-14.

［5］張妤琳，梁敬鈺.葛根素的研究進展［J］.海峽藥學，2011，17（1）：21-23.

［6］陳玲玲.葛根素作用研究進展［J］.實用中醫藥雜志，2013，29（2）：140-142.

［7］董麗萍.葛根對免疫機制的作用［J］.中國藥理學報，2009，19（4）：339.

［8］呂名蕊，史宣明，張驪.核桃多肽功能特性及制備工藝研究進展［J］.油料蛋白，2013，38（5）：34-38.

［9］顧成鵬，徐霞，潘科，等.核桃仁的功能特性及其藥理研究進展［J］.農產品加工，2009（9）：53-57.

［10］ROSENGARTEN F.The book of edible nuts［M］.New York：Walker and Company，1994.

［11］王端，周鴻翔，王曉丹，等.葛根核桃肽復合飲料發酵工藝的研究［J］.中國乳品工業，2015，43（8）：57-60.

［12］王端，周鴻翔，王曉丹，等.葛根核桃肽復合飲料調配工藝的研究［J］.中國釀造，2015，34（5）：91-95.

［13］王靜，王頡，劉文慧，等.麥芽糊精、β-環糊精、CMC和阿拉伯膠對噴霧干燥紅棗粉集粉率的影響［J］.食品科技，2008，11（33）：77-80.

［14］陳啟聰，黃惠華，王娟.香蕉粉噴霧干燥工藝優化［J］.農業工程學報，2010，8（26）：331-337.

［15］李春梅，遲玉杰，王丹.甜玉米酶解液噴霧干燥工藝的研究［J］.食品工業科技，2012，33（13）：257-265.

［16］韓冬屏，陳崗，吳振.噴霧干燥法加工櫻桃固體飲料的研究［J］.安徽農業科學，2013，41（35）：13746-13748.

Spray drying technology of compound beverage of kudzu root and walnut polypeptide

ZHOU Hongxiang1，2，ZOU Congli1，WANG Duan1，WANG Xiaodan2，TIAN Yaling1
（1.College of Liquor and Food Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China；2.Province Key Laboratory of Fermentation Technology and Biological Pharmacy，Guizhou University，Guiyang 550025，China）

In order to establish the processing technology of com pound beverage of kudzu root and walnut polypeptide，the effects of inlet air tem perature，flow rate，material concentration，drying acid species and addition on spray drying technology of kudzu root and walnut polypeptide beverage were investigated，and the spaying dying conditions were optimized by orthogonal experiments.Results showed that the optimal spray drying condition was inlet air temperature 170℃，feed flow rate 1.96 m l/m in，material concentration 15%，maltodextrin addition 80%of total solids，beta cyclodextrin 15%of total solids.Under these conditions，the sensory evaluation score of the product was 95 and moisture content was 3.98%.

kudzu root and walnut polypeptide；compound beverage；spray drying；technology

TS278

0254-5071（2016）05-0124-05

10．11882/j．issn．0254-5071．2016．05．026

2016-02-05

貴州省農業攻關項目（黔科合NZ［2013］3016號）

周鴻翔（1975-），男，副教授，本科，主要研究方向為油脂加工、食品生物技術。