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枸杞速溶粉的研制

摘要:为了获得蓬松度高、溶解速度极佳的枸杞粉产品。以枸杞鲜果为原料,通过加热、打浆、酶解、过滤、均质后经设置制干剂的种类、助干剂添加量、物料浓度、进风温度和进料流量5个因素,将枸杞出粉率作为考查指标,优化枸杞原汁喷雾干燥工艺。结果表明,在枸杞原汁中添加35%的麦芽糊精,物料质量分数为40%,在进风温度140 ℃,进料流量400 mL/h的条件下进行喷雾干燥,测得出粉率为51.72%。 经感官评定,制得枸杞产品呈玫红色细粉状,质地均匀,冲调后在水中迅速溶解并散发浓郁的枸杞香味。
  关键词:枸杞;助干剂;喷雾干燥;麦芽糊精;速溶粉
  中图分类号:S567.19       文献标志码:A     doi:10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2019.11.003
  Abstract:In order to obtain Lycium barbarum powder with high fluffiness and excellent dissolution rate. This experiment took Lycium barbarum fresh fruit as raw material,through heating,beating,enzymolysis,filtration,after homogenization,the type of dry agent,the amount of dry agent added,the concentration of material,the temperature of inlet air and the flow rate of 5 factors,the Lycium barbarum powder yield was taken as an index to optimize the spray drying technology of wolfberry juice. The results showed that 35% maltodextrin was added to the Lycium barbarum juice,and the material concentration was 40%. Spray drying was carried out at the inlet air temperature of 140 ℃ and the feed flow rate of 400 mL/h,and the powder rate was 51.72%. The sensory evaluation showed that the Lycium barbarum products were rosy-red and fine powdery with uniform texture. After being washed and adjusted,the Lycium barbarum products dissolved rapidly in water and emitted strong aroma of Lycium barbarum.
  Key words:Lycium barbarum;drying aid;spray drying;maltodextrin;instant powder
  枸杞,属茄科、枸杞属植物,枸杞是人们对商品枸杞子、植物宁夏枸杞、中华枸杞等枸杞属下物种的统称。人们日常药用和食用的枸杞多为宁夏枸杞的果实“枸杞子”,并且宁夏枸杞作为唯一品种被载入《中国药典》(2010年版)[1]。枸杞性平味干,具有滋补养肝、益精明目、提高机体免疫力等功   效[2],常用来治疗年老体衰引起的头晕乏力、腰膝酸软、耳鸣、眼花性功能低下等。作为我国传统药食两用的食品原料,通常除了食用枸杞鲜果和干果外,由于其枸杞鲜果成熟期短、水分含量高,极易开裂变质,不易保存,故被加工成枸杞原浆、枸杞酵素、果汁、果酱、压片糖果等多元化食品[3-4],也可以提炼枸杞果实中的功能活性成分,如枸杞多糖、黄酮类物质、生物碱等,都可被用于天然保健食品的原辅料,因此受到大量食品科研工作者的青睐[5-6]。
  随着生活节奏的加快,一些人由于工作忙顾不上或者为了保持身材不吃早餐,然而机体的健康却离不开生物钟的支配,不吃早餐会扰乱生物钟的正常运转,机体所需的营养物质得不到及时补充,生理机能就会慢慢减退[7],当人体经过一夜的睡眠,体内的营养已消耗殆尽,血糖浓度处于偏低状态,不吃或少吃早餐,不能及时充分补充血糖浓度,就会出现头晕眼花、四肢乏力、精神不振等症状,严重者会引起低血糖休克,从而影响正常工作[8-9]。另外人们潛意识中普遍存在一个误区,即不吃早饭会有助于脂肪的消耗,有利于保持身材。相反机体一旦意识到营养匮乏,需要补充能量时,最先消耗的是碳水化合物和蛋白类物质,最后消耗的才是脂肪,因此不吃早餐的危害可想而知。市场上一些主打“养胃”“减肥”“养生”的营养代餐粉甚为流行,如猴菇米稀、红豆薏仁粉、枸杞山药五谷粉、红枣枸杞茯苓粉等,由于其方便快捷、低脂低热、营养成分易被人体吸收,越来越受到追捧,已成为新兴食品的“宠儿”。因此,试验选择枸杞鲜果为原料,通过加热、打浆、酶解、过滤、均质后经喷雾干燥制备出蓬松度高、溶解度强、不易褐变、色香味皆备的枸杞速溶粉[10-13]。
  1   材料与设备
  1.1   材料
  枸杞鲜果,宁夏红枸杞产业集团有限公司提供;果胶酶30×104 U/g,泰安信得利生物工程有限公司提供;半纤维素酶10×104 U/g,上海权旺生物科技有限公司提供;麦芽糊精,山东西王糖业有限公司提供;抗性糊精、微晶纤维素,山东龙力生物科技股份有限公司提供;可溶性淀粉,蚌埠市精诚化工有限责任公司提供。

 1.2   设备
  MDJ型打浆机,江苏海鸥食品机械有限公司产品;SX型三足式离心机,张家港润星机械厂产品;JM-FB型胶体磨,上海中成泵业制造有限公司产品;GPX-1小型(试验室)喷雾干燥机,杭州钱江干燥设备有限公司产品;AR224CN型系列电子天平(0.000 1 g),上海奥豪斯仪器有限公司产品;SHJ-4型水浴恒温磁力搅拌器,常州亚特试验仪器有限公司产品。
  2   试验方法
  2.1   工艺流程
  2.2   试验方法
  2.2.1   喷干前处理
  选择颗粒饱满,无虫果、裂果、坏果的宁杞7号鲜果,用纯净水不断淋洗枸杞表面,沥干水分后将果实加热到65 ℃进行打浆处理,并依次添加果胶酶和半纤维素酶,在50 ℃条件下恒温水浴酶解1.5 h,然后通过三足式离心机进行过滤,舍弃滤渣,将滤液通过胶体磨来获得均一稳定的分散体系,此时枸杞果实经加工后粒度达2~50 μm,均质度达90%以上[14-17]。
  2.2.2   探究各因素对枸杞原汁喷雾效果的影响
  以自制枸杞原汁为原材料,通过设置不同助干剂、不同助干剂添加量、不同物料质量分数、不同进风温度及不同进料流量等相关条件,以出粉率为指标并观察干燥室内部,探究各因素对枸杞原汁喷雾效果的影响[18-21]。
  3   结果与分析
  3.1   助干剂种类对枸杞原汁喷雾效果的影响
  由于枸杞原汁自身糖分较高,导致溶液发黏,在喷干过程中黏壁现象极为严重,不易出粉。这时需添加一定比例的助干剂来确保喷雾干燥工艺的正常进行,故分别取800 mL枸杞原汁加热至60 ℃,依次添加麦芽糊精、β -环状糊精、微晶纤维素、抗性糊精,添加量为30%,并调至溶液物料质量分数为30%,设进风温度130 ℃,进料流量350 mL/h,出风温度65 ℃。在此条件下进行喷雾干燥,根据枸杞原汁的出粉率及观察喷雾干燥效果,综合分析确定助干剂种类。
  助干剂种类对枸杞原汁喷雾效果的影响见表1。
  由表1可知,助干剂种类的不同,对枸杞原汁的喷雾效果影响较大。通过观察选择麦芽糊精作为喷干助剂,出粉率最高,可达37.48%,在喷干过程干燥室内壁及四周出现轻微的挂壁现象,制得淡红色枸杞粉末,质地均匀,蓬松度高,可在水溶液中迅速溶解,具有浓郁的枸杞香味。因为麦芽糊精结构疏松可在水中迅速溶解,在进行喷雾干燥时易形成均匀细小的雾滴,有助于对整个溶液体系起一定的包埋作用,故而喷干过程中挂壁现象较轻且效果极佳。选择β -环状糊精和抗性糊精作为助干剂,虽然从出粉率来看抗性糊精要优于β -环状糊精,但两者干燥室内部均存在较为严重的挂壁现象,出粉率低。而选择微晶纤维素会发现在喷干时,喷头堵塞,干燥室内大量挂壁,几乎不出粉,这是因为微晶纤维素溶解性极差,不能形成均一、稳定的溶液体系,喷干过程中形成大小不一的雾滴堵塞枪头,无法进行后续喷雾干燥。试验表明,选用麦芽糊精作为助干剂效果最好,由于其溶解度高、成本低,被广泛用于食品饮料生产加工。
  3.2   助干剂添加量对枸杞原汁喷雾干燥的影响
  分别取800 mL枸杞原汁加热至60 ℃,依次添加20%,25%,30%,35%,40%的麦芽糊精,并调至溶液物料质量分数为30%,设进风温度130 ℃,进料流量350 mL/h,出风温度65 ℃。在此条件下进行喷雾干燥。根据枸杞原汁的出粉率及观察喷雾干燥效果,综合分析确定助干剂添加量。
  助干剂添加量对枸杞原汁喷雾干燥的影响见表2。
  由表2可知,随着助干剂添加量的逐渐变大,干燥室及四周挂壁现象越来越少,出粉率也在增加;但是随着助干剂添加量逐渐增大,枸杞粉的颜色及口感却逐渐变淡,尤其当助干剂添加量为40%,枸杞粉明显发白,并带有些许生粉味,说明添加过多的麦芽糊精,使得枸杞原汁本身溶液浓度比例下降,从而导致感官品质变差。综合考虑,在保证感官品质佳和出粉率高的前提下,确定助干剂添加量为35%。
  3.3   物料质量分数对枸杞原汁喷雾效果的影响
  分别取800 mL枸杞原汁加热至60 ℃,添加30%的麦芽糊精,并依次调节溶液物料质量分数为20%,30%,40%,50%,60%,设进风温度130 ℃,进料流量350 mL/h,出风温度65 ℃。在此条件下进行喷雾干燥。根据枸杞原汁的出粉率及观察喷雾干燥效果,确定枸杞原汁物料质量分数。
  物料质量分数对枸杞原汁喷雾效果的影响见表3。
  由表3可知,当物料质量分数为40%时,喷雾效果较好,所得枸杞粉质地均匀,呈玫红色冲调后有浓郁的枸杞香味,并且出粉率可达42%以上;当物料质量分数低于30%,就会发现喷头处堵塞严重,结块较多,而干燥室四周却少量挂壁,这是因为枸杞原汁中水分过高,不能完全干燥,导致喷雾干燥效果差,制得枸杞粉质地相对紧密,分散性较差;当物料质量分数过高,枸杞原汁整个体系黏度变大,水分极难蒸发,造成干燥室四周挂壁现象特别严重,故综合分析,确定物料质量分数为40%。
  3.4   进风温度对枸杞原汁喷雾干燥的影响
  分别取800 mL枸杞原汁加热至60 ℃,添加30%的麦芽糊精,并调至溶液物料质量分数为30%,依次设置进风温度为120,130,140,150,160 ℃,进料流量为350 mL/h,出风温度为65 ℃。在此条件下进行喷雾干燥。根据枸杞原汁的出粉率及观察喷雾干燥效果,确定进风温度。
  进风温度对枸杞原汁喷雾干燥的影响见表4。
  由表4可知,当进风温度为140 ℃时,喷干效果极为理想,出粉率可达40.87%,说明在此温度下,喷干过程形成的细小雾滴已被完全干燥,故而出现极少量的粉末挂壁;温度低于130 ℃时,由于温度过低,雾滴未被完全干燥,就掉入内壁,不断累积,造成大量挂壁现象;当进风温度高于150 ℃时,集粉瓶中粉末呈褐色,出粉率极低,而干燥室内也出现明显的焦煳味,說明过高的温度促使溶液体系发生焦糖化反应,造成严重的挂壁现象,枸杞粉品质不佳。综合考虑,确定枸杞喷雾干燥工艺进风温度为140 ℃。

          
  3.5   进料流量对枸杞粉喷雾干燥的影响
  分别取800 mL枸杞原汁加热至60 ℃,添加30%的麦芽糊精,并调至溶液物料质量分数为30%,设进风温度为130 ℃,依次控制进料流量为300,350,400,450,500 mL/h,出风温度为65 ℃。在此条件下进行喷雾干燥。测根据枸杞原汁的出粉率及观察喷雾干燥效果,确定进料流量。
  进料流量对枸杞原汁喷雾干燥的影响见表5。
  由表5可知,进料流量的多少直接影响喷雾干燥的效果及出粉率的多少。当进料流量小于350 mL/h,会发现干燥室内存在大量的挂壁现象,喷头处出现黏结,制得枸杞粉质地紧密,效果较差,说明进料速度过慢,导致形成细小雾滴,在干燥室内压力作用下黏结在喷头处,造成较为严重的挂壁现象;当进料流量大于450 mL/h后,进料速度的加快,喷干过程中形成大雾滴,使得溶液体系中的水分还未来得及蒸发,就在干燥室内进行喷干处理,大量雾滴堆积,导致过低的出粉率;当进料流量为350 mL/h时效果最好,出粉率为40.33%。综合考虑各因素,确定枸杞喷雾干燥工艺进料流量为400 mL/h。
  综合以上试验结果,以麦芽糊精为助干剂,添加量为35%,调至物料质量分数为40%,在进风温度140 ℃,进料流量400 mL/h的条件下进行喷雾干燥,出粉率可达51.72%,制得枸杞粉整体呈玫红色,质地均匀,在冲调后可在水中迅速溶解, 口感酸甜适中,并散发浓郁的枸杞香味。
  4   结论
  试验系统研究了枸杞速溶粉的研制方法,通过加热、打浆、酶解、过滤、均质后得到枸杞原汁,并依据单因素试验结果对喷干工艺进行优化,确定在枸杞原汁中添加35%的麦芽糊精,调至物料质量分数40%,在进风温度140 ℃,进料流量400 mL/h的条件下进行喷雾干燥,该方法制得枸杞粉品质佳,速溶性好,出粉率可达51.72%。从优化结果来看,一是通过喷雾干燥工艺优化解决了市面上枸杞粉发黏、速溶性差等问题,并且提高了出粉率;二是利用酶解处理的生物高效性和固体饮料的便捷性,不破坏枸杞自身营养成分可在人体内充分吸收,符合食品饮料加工行业趋于多元化、健康化、绿色化的发展态势。
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