超聲波噴霧-冷凍干燥與傳統(tǒng)干燥技術(shù)制備高湯粉體的比較

劉雨曦，薛 佳，傅寶尚,2，張玉瑩，祁立波,2，秦 磊,2,*

（1.大連工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.國(guó)家海洋食品工程技術(shù)研究中心，遼寧 大連 116034）

傳統(tǒng)佛跳墻調(diào)味高湯是以豬筒骨、鴨肉、雞爪、豬蹄、豬皮、豬腱肉等為原輔料進(jìn)行熬制，具有香鮮爽滑的調(diào)味效果。隨著生活節(jié)奏的加快，傳統(tǒng)高湯存在運(yùn)輸攜帶困難、保質(zhì)期短等弊端，大大降低了其商業(yè)價(jià)值[1]。因此，以高湯為原料經(jīng)干燥工藝制備而成的調(diào)味粉迅速成為中餐工業(yè)化的典型代表，并且以其快捷、方便、營(yíng)養(yǎng)等特點(diǎn)受到消費(fèi)者的青睞[2]。藍(lán)德安[3]通過(guò)應(yīng)用濃縮、微膠囊化及噴霧干燥（spray drying，SD）等技術(shù)制備高湯粉，達(dá)到降低成本、方便管控等目的。歐陽(yáng)杰等[4]研制了牛肉、雞塊等風(fēng)味高湯調(diào)味粉，并應(yīng)用于方便面調(diào)味粉以增強(qiáng)面湯的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，保障消費(fèi)者的健康。目前常用的粉體干燥工藝主要有SD和真空冷凍干燥（vacuum freeze drying，F(xiàn)D）。SD具有干燥迅速、容易操作等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處表現(xiàn)為動(dòng)力消耗大、易發(fā)生粘壁現(xiàn)象等，長(zhǎng)時(shí)間掛壁的物料極易變質(zhì)而影響產(chǎn)品質(zhì)量[5-6]。FD能夠最大程度地保留物料的營(yíng)養(yǎng)成分，缺點(diǎn)為能量損失大、干燥時(shí)間長(zhǎng)等[7]。因此，單一的干燥方式不足以滿(mǎn)足食品工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，采取聯(lián)合干燥的方式得到質(zhì)量好、能耗低的高湯粉，成為調(diào)味粉工藝的主要研究方向。因此，噴霧冷凍干燥（spray-freeze drying，SFD）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

SFD顆粒制備技術(shù)多應(yīng)用于制藥業(yè)。近年來(lái)，這一新興技術(shù)在食品中的應(yīng)用日漸廣泛[8]。其原理為液體物料被霧化成液滴，液滴與冷介質(zhì)接觸后迅速固化，在低溫和高壓環(huán)境下升華[9]。其優(yōu)點(diǎn)為低溫過(guò)程適合熱敏性物料的制備，彌補(bǔ)了SD對(duì)熱敏性產(chǎn)品有效成分的破壞，同時(shí)可形成尺寸可控的球形顆粒，進(jìn)一步克服冷凍干燥粉體直徑大、分布范圍廣、顆粒不規(guī)則等缺點(diǎn)[10-11]。其霧化方式有離心、壓力、超聲波、靜電和氣流式等。本實(shí)驗(yàn)采用超聲波霧化方式。超聲波頻率高于20 kHz能與媒質(zhì)之間相互作用，使超聲波的相位和幅度發(fā)生改變[12]。利用超聲波對(duì)物料進(jìn)行霧化產(chǎn)生的霧滴精確，顆粒尺寸小，更容易控制。超聲波噴霧-冷凍干燥（ultrasonic sprayfreeze drying，USFD）是SFD選擇超聲波霧化形式的一種技術(shù)。在低溫環(huán)境下，通過(guò)電子和霧化片的高頻震動(dòng)將液體樣品霧化成尺寸可控且分布良好的霧滴瞬時(shí)凍結(jié)[13-14]。有研究表明，超聲處理后的SFD蛋白粉具有易碎、易分解的特點(diǎn)[15]。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明，其顆粒形態(tài)為球形，具有高度多孔表面特性[16]，控制顆粒形態(tài)大小能夠影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性[17]。

本實(shí)驗(yàn)研發(fā)了一種新型聯(lián)合干燥技術(shù)即USFD技術(shù)，將其應(yīng)用于高湯粉生產(chǎn)中，并與傳統(tǒng)干燥方式進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)對(duì)不同干燥方式粉體的外觀(guān)形態(tài)、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)等測(cè)定，分析USFD對(duì)高湯粉理化性質(zhì)的影響及其優(yōu)勢(shì)。另外，采用感官評(píng)定對(duì)高湯粉體進(jìn)行香氣的綜合評(píng)價(jià)，利用頂空固相微萃?。╯olid-phase microextraction，SPME）-氣相色譜（gas chromatography，GC）-質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）聯(lián)用技術(shù)考察不同干燥方式對(duì)高湯粉揮發(fā)性化合物的保留效果。為USFD技術(shù)在調(diào)味粉工業(yè)中的推廣提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

麥芽糊精（食品級(jí)） 鄭州特正商貿(mào)有限公司；無(wú)水乙醇（分析純） 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司；環(huán)己酮（分析純） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氘代苯乙酮（色譜純）、碳標(biāo)準(zhǔn)品（C7～C30）美國(guó)Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DF-191S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、HH-S水浴鍋鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；電熱恒溫干燥箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠(chǎng)；SB-800DT超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；AB204-N電子分析天平 上海梅特勒-托利多有限公司；JY2002電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海恒科學(xué)儀器有限公司；高壓均質(zhì)機(jī) 上海申鹿均質(zhì)機(jī)有限公司；ADL310小型噴霧干燥器 日本大和YAMATO公司；冷凍干燥機(jī) 沈陽(yáng)航天新陽(yáng)速凍廠(chǎng)；冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 日本日立公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

水中加入豬筒骨34.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、雞架17.1%、鴨肉8.5%、雞爪3.5%、豬蹄10.2%、豬皮3.5%、豬腱肉8.5%、牛腱肉8.5%、金華火腿片0.6%、干貝1.1%、黃酒3.5%、桂圓肉0.3%、陳皮0.1%、白胡椒粒0.2%、桂皮0.2%。以傳統(tǒng)鐵鍋進(jìn)行熬制，通過(guò)添加鹽、雞精、味精、醬油、冰糖等進(jìn)一步調(diào)味，最終制備得到傳統(tǒng)佛跳墻調(diào)味高湯。裝袋，封口，于-20 ℃條件下貯存。

3 種干燥方法物料前處理方法相同：取100 mL高湯解凍，根據(jù)其可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)（6%），以麥芽糊精作為包埋壁材，添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%（1.5 g）麥芽糊精到解凍的高湯溶液中，混合均勻，于4 ℃貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 超聲波噴霧-冷凍干燥處理

圖1 USFD實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Fig. 1 Schematic diagram of theUSFD device

裝置搭建：USFD裝置搭建如圖1所示。從左向右，液料在注射泵的帶動(dòng)下通過(guò)液管傳輸至超聲波噴頭處，霧化器是得到初始液滴的關(guān)鍵，噴嘴能夠優(yōu)化液滴及顆粒的分布[18-19]。注射器和超聲波噴頭以液管連接，在注射泵帶動(dòng)下勻速恒溫輸入液料，通過(guò)超聲波噴頭進(jìn)行噴霧[20-21]。以液氮為冷介質(zhì)，在磁力攪拌的作用下進(jìn)行連續(xù)噴霧，裝置最右端為數(shù)字超聲波控制器，通過(guò)高頻信號(hào)線(xiàn)將超聲波功率傳遞給超聲波噴頭，進(jìn)行真空冷凍干燥。

工藝參數(shù)：在超聲功率為3 W、進(jìn)料流量為3 mL/min的噴霧條件下進(jìn)行噴霧，噴霧后，將保溫裝置內(nèi)的液氮和被噴霧迅速固化的小液滴轉(zhuǎn)移至-40 ℃的冰箱中，退火5 h。干燥壓力：1 kPa。升溫程序：隔板溫度為-25 ℃維持30 h，升溫至-15 ℃維持1 h，升溫至-5 ℃維持1 h，升溫至5 ℃維持1 h，升溫至20 ℃維持10 h。

1.3.3 真空冷凍干燥

樣品在-80 ℃環(huán)境預(yù)凍5 h，在真空度為1 kPa的條件下進(jìn)行真空冷凍干燥，冷阱溫度設(shè)置-50 ℃，隔板加熱溫度為20 ℃，冷凍干燥48 h[22]。

1.3.4 噴霧干燥

采用ADL310小型噴霧干燥器對(duì)物料進(jìn)行干燥，進(jìn)風(fēng)溫度設(shè)置為150 ℃，出風(fēng)溫度設(shè)置為90 ℃，其中進(jìn)料速率設(shè)置為2 mL/min，風(fēng)速設(shè)置為3.5 m3/min[23]。

以上3 種干燥方式后的微膠囊粉體均在干燥環(huán)境下迅速轉(zhuǎn)移至鋁箔袋中，置于干燥器中儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.5 粉體理化特性的測(cè)定

集粉率按公式（1）計(jì)算。

水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：3 種不同干燥方式粉體，均采取質(zhì)量法（105 ℃）進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)3 次取平均值。水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)按公式（2）計(jì)算。

式中：m1為稱(chēng)量瓶和粉體干燥前的總質(zhì)量/g；m2為稱(chēng)量瓶和粉體干燥后的總質(zhì)量/g；m3為稱(chēng)量瓶的質(zhì)量/g。

堆積密度的測(cè)定：將20 mL量筒置于烘箱中干燥至質(zhì)量恒定m1/g，干燥溫度為110 ℃，取10 mL粉體添加至量筒中，稱(chēng)質(zhì)量m2/g，堆積密度ρ按公式（3）計(jì)算，單位為g/mL。

溶解性的測(cè)定：稱(chēng)取0.5 g固體粉體，25 ℃的條件下溶解于50 mL水中，進(jìn)行低速攪拌，記錄粉末完全溶解的時(shí)間，重復(fù)3 次取平均值。

色差分析：3 種干燥方式復(fù)水后的高湯粉和未經(jīng)任何干燥處理的高湯（加質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%麥芽糊精）的色度采用測(cè)色儀分別進(jìn)行測(cè)定。采集L*、a*、b*及ΔE值，每個(gè)樣品測(cè)量3 次。ΔE值按公式（4）計(jì)算。

式中：ΔE為總色差值；L為明度值，＋表示偏白，-表示偏暗；L0為標(biāo)準(zhǔn)白板的明度值，93.37；a為紅度值，＋表示偏紅，-表示偏綠；a0為標(biāo)準(zhǔn)白板的紅度值，-0.91；b為黃度值，＋表示偏黃，-表示偏藍(lán)；b0為標(biāo)準(zhǔn)白板的黃度值，0.19。

掃描電子顯微鏡觀(guān)察：將不同干燥方式微膠囊粉體附著在雙面碳膠上，進(jìn)行噴金處理（噴金條件5 mA、120 s）。應(yīng)用冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行顯微鏡圖像觀(guān)察、采集。

1.3.6 感官評(píng)定

使用定量描述性分析進(jìn)行感官評(píng)價(jià)。10 位感官評(píng)定小組成員對(duì)樣本進(jìn)行初步感官評(píng)估，選擇每個(gè)描述詞。

在室溫下，將原高湯與不同干燥方式處理后的樣品根據(jù)其粉體水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行復(fù)水，貯存在具有特氟龍蓋的50 mL玻璃瓶中，每個(gè)樣品3 個(gè)水平，提供給感官評(píng)定員進(jìn)行感官屬性和強(qiáng)度等級(jí)評(píng)估，根據(jù)氣味強(qiáng)度評(píng)分0～10 分，取平均值。感官屬性和強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 感官評(píng)定描述詞及標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation descriptors and scoring scales

1.3.7 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定

1.3.7.1 樣品的制備

分別取未處理及3 種干燥工藝粉體復(fù)水液2 mL于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，并分別加入20 μL內(nèi)標(biāo)氘帶苯乙酮（50 mg/L），選用SPME對(duì)樣品風(fēng)味進(jìn)行富集。

1.3.7.2 3 種干燥工藝粉體SPME-GC-MS測(cè)定

SPME萃取條件：采用50/30 μm DVB/Car/PDMS萃取纖維，在50 ℃下孵育40 min，萃取50 min后進(jìn)行GC-MS分析。

色譜條件：7890B GC/7010B GC-MSD，采用毛細(xì)管色譜柱HP-5MS（30 m×250 μm，0.25 μm）。升溫程序：初始溫度45 ℃維持3 min，以5 ℃/min的升溫速率升溫至280 ℃，并維持10 min；進(jìn)樣口溫度260 ℃；載氣流量1 mL/min。質(zhì)譜條件：選擇EI的電離模式，Scan掃描模式，質(zhì)量掃描范圍為m/z 40～400，電子能量70 eV，溶劑延遲設(shè)置為4 min。以相同GC條件檢測(cè)正構(gòu)烷烴（C7～C30），計(jì)算保留指數(shù)（RI）。采用NIST 14譜庫(kù)檢索RI值，對(duì)化合物進(jìn)行鑒定分析。

揮發(fā)性風(fēng)味成分的定性定量分析：本實(shí)驗(yàn)利用MS檢索和保留指數(shù)結(jié)合的方式對(duì)GC數(shù)據(jù)進(jìn)行定性分析，采用內(nèi)標(biāo)法（氘帶苯乙酮）對(duì)定性結(jié)果中的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行定量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，顯著性差異采用最小顯著性差異法檢驗(yàn)，設(shè)定差異顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 3 種干燥方式粉體形態(tài)比較

圖2 不同干燥方式對(duì)粉體表觀(guān)形態(tài)的影響Fig. 2 Effect of different drying methods on apparent morphology of powders

如圖2A所示，USFD粉體潔白細(xì)膩（圖2A1）；FD粉體呈乳白色塊狀（圖2A2），必須經(jīng)過(guò)再次粉碎；SD粉體呈片狀且顏色暗淡（圖2A3）[24]。掃描電子顯微鏡圖中表明了不同干燥方式粉體的表觀(guān)形態(tài)。由圖2B1～B3可知，USFD粉體表觀(guān)形態(tài)優(yōu)于FD和SD粉體，可能由于USFD霧化過(guò)程中能產(chǎn)生尺寸可控且分布良好的霧滴，微小的液滴在低溫環(huán)境下被瞬時(shí)凍結(jié)；而FD粉體是通過(guò)后續(xù)研磨粉碎得到的；SD霧化液滴在噴霧過(guò)程中因重力、阻力和碰撞等原因產(chǎn)生變形[25-26]。USFD微膠囊粉體呈球型顆粒狀，粉體平均粒徑23.11 μm（圖2C1）；FD粉體顆粒呈現(xiàn)多種不規(guī)則狀態(tài)（圖2C2）；SD粉體顆粒呈現(xiàn)扁球狀（圖2C3）。原因是SD通過(guò)霧化器的造粒過(guò)程，顆粒形狀基本相同；FD粉體在干燥過(guò)程中物料隨機(jī)結(jié)合，由此產(chǎn)生形狀多樣化的顆粒。從分散狀態(tài)可以看出，SD粉體與USFD粉體具有較大的中間空隙，而FD制備的粉體相對(duì)緊密。原因是SD主要是采取高溫的熱空氣，使得霧滴因水分蒸發(fā)而發(fā)生收縮，使其顆粒輪廓產(chǎn)生硬殼，而USFD過(guò)程是在低溫條件下運(yùn)用升華完成，冰液滴的形態(tài)不易發(fā)生變化。因此，USFD粉體顆粒形態(tài)飽滿(mǎn)，分布均勻。

2.2 3 種干燥方式物理特性的比較

圖3 不同干燥方式對(duì)粉體物理性質(zhì)的影響Fig. 3 Effect of different drying methods on physical properties of powders

如圖3A所示，3 種干燥方式獲得的粉體的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)存在一定的差異，由大到小依次為FD＞USFD＞SD，其中USFD粉體的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.79%。原因是USFD和SD在干燥過(guò)程中由于物料經(jīng)過(guò)霧化，顆粒較小，有利于水分從顆粒內(nèi)部向外擴(kuò)散；而FD物料僅從平板吸收熱量，物料堆積緊密，不利于水分的溢出。故USFD制備的粉體水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。

由圖3A可知，3 種不同干燥工藝粉體集粉率由大到小依次為USFD＞FD＞SD，由于其粉體在塔內(nèi)殘留嚴(yán)重，管路中亦會(huì)有粉體的堆累，因此集粉率小；USFD和FD在干燥盤(pán)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，損失極低。

由圖3B可知，采用不同干燥方法制得的粉體堆積密度差異顯著，由大到小依次為SD＞USFD＞FD，其中USFD粉體堆積密度為102 mg/mL。FD粉體堆積密度小于USFD粉體，是因?yàn)镕D經(jīng)凍結(jié)形成穩(wěn)定的固體骨架，脫水時(shí)基架結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，所得粉體的結(jié)構(gòu)疏松多孔，物料間存在較大的空隙，因此堆積密度較??；SD獲得的是球型顆粒狀產(chǎn)品，顆粒形狀平滑、均勻、無(wú)縫隙、破裂現(xiàn)象，且比表面積小，排列緊密，因此堆積密度較大。

3 種不同干燥方式所制備的粉體的溶解性由大到小依次為SD＞FD＞USFD（圖3B），理論上，USFD粉體具有球形顆粒狀，形狀可控，應(yīng)具有良好的溶解性，但由于高湯濃度略高，所得粉體流動(dòng)性差，以至于在測(cè)定流動(dòng)性和堆積密度時(shí)粉體難以實(shí)現(xiàn)自由散落，這樣的粉體在復(fù)水時(shí)結(jié)塊嚴(yán)重，因此USFD粉體溶解性較差[27]。

從色度分析來(lái)看，由表2可知，L*FD＞L*SD＞L*USFD，且均小于原高湯樣品，說(shuō)明FD粉體能更好地保持物料原色；偏紅度上，三者偏紅程度較為接近；偏黃度上，b*SD＜b*USFD＜b*FD均大于原高湯樣品，可能與粉體水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)；FD粉體色差最小為44.60。因此，F(xiàn)D粉體更接近于原高湯顏色，但從整體看來(lái)USFD粉體更具有商業(yè)優(yōu)勢(shì)。

表2 干燥方式對(duì)粉體色差的影響Table 2 Effect of different drying methods on color difference of powders

2.3 不同干燥方式對(duì)干燥粉體風(fēng)味的影響

2.3.1 感官評(píng)定結(jié)果

表3為未經(jīng)干燥處理的樣品與經(jīng)3 種不同干燥方式處理后的樣品，根據(jù)其粉體水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行復(fù)水后的感官評(píng)定的對(duì)比結(jié)果。可知，原高湯樣品經(jīng)感官評(píng)定可聞到良好的肉香味；經(jīng)USFD處理的樣品再經(jīng)復(fù)水處理感官評(píng)定結(jié)果相比于原高湯樣品略差，但結(jié)果優(yōu)于FD和SD處理的樣品。因此，USFD粉體與原高湯總體風(fēng)味更接近。

表3 不同干燥方式感官評(píng)定對(duì)比Table 3 Comparison of sensory evaluation of powers from different drying methods

2.3.2 SPME-GC-MS分析結(jié)果

由表4可知，未經(jīng)干燥處理的高湯中共檢測(cè)出35 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類(lèi)6 種、醛類(lèi)7 種、酮類(lèi)1 種、酯類(lèi)2 種、酸類(lèi)2 種、雜環(huán)類(lèi)4 種、烷烴類(lèi)13 種。USFD樣品中共檢測(cè)出39 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類(lèi)7 種、醛類(lèi)7 種、酮類(lèi)1 種、酯類(lèi)4 種、雜環(huán)類(lèi)8 種、烷烴類(lèi)12 種。FD樣品中共檢測(cè)出33 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類(lèi)5 種、醛類(lèi)7 種、酯類(lèi)3 種、雜環(huán)類(lèi)5 種、烷烴類(lèi)13 種。SD樣品中共檢測(cè)出31 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，其中醇類(lèi)5 種、醛類(lèi)8 種、酮類(lèi)2 種、酯類(lèi)2 種、雜環(huán)類(lèi)5 種、烷烴類(lèi)9 種。由結(jié)果可知，USFD粉體相較于其他干燥方式檢測(cè)出較多種類(lèi)的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。在醇類(lèi)中，飽和醇類(lèi)閾值較高，對(duì)粉體氣味貢獻(xiàn)率低，而不飽和醇類(lèi)閾值低，具有蘑菇香氣和類(lèi)金屬味，對(duì)粉體氣味貢獻(xiàn)率較高。在表4中可以看出，USFD加工的高湯粉揮發(fā)性醇類(lèi)物質(zhì)中，2-乙基-1-己醇含量較高，其次是苯乙醇、3-甲基-1-丁醇。另外，1-辛烯-3-醇來(lái)自亞油酸的氫過(guò)氧化物的降解產(chǎn)物，具有蘑菇和土腥味[28]。而SD和FD樣品中的醇類(lèi)物質(zhì)較少，說(shuō)明SD和FD干燥方式會(huì)損失粉體部分風(fēng)味物質(zhì)。

醛類(lèi)化合物來(lái)源于脂質(zhì)的自動(dòng)氧化，酮類(lèi)化合物則主要來(lái)源于不飽和脂肪酸的熱氧化或降解。羰基化合物（醛、酮）的閾值比醇類(lèi)化合物低，尤其是C8以上醛類(lèi)物質(zhì)對(duì)肉制品風(fēng)味影響較大，而酮類(lèi)化合物則對(duì)肉制品風(fēng)味有增強(qiáng)作用。在醛類(lèi)中，己醛的含量最高，己醛主要來(lái)自ω-6不飽和脂肪酸，具有油脂香氣，若含量過(guò)大則說(shuō)明油脂腐敗嚴(yán)重。己醛含量經(jīng)USFD后由128.89 ng/g降低至89.40 ng/g，說(shuō)明高湯干燥后可以減緩油脂的腐敗。辛醛、壬醛具有脂肪與水果的香氣，苯甲醛具有苦杏仁香氣，這些物質(zhì)可能是高湯形成柔和、淺淡和令人愉快氣味的主要原因[29]。USFD粉體保留了3-甲基-丁醛、苯甲醛、庚醛、壬醛等原高湯存在的特征香氣物質(zhì)[30]。

對(duì)于烴類(lèi)及芳香族化合物，烴類(lèi)物質(zhì)閾值較高，主要由烷烴、烯烴和芳香烴組成，對(duì)樣品整體風(fēng)味貢獻(xiàn)不成比例。烷烴類(lèi)化合物賦予產(chǎn)品清香或甜香的氣味，主要來(lái)自脂肪酸烷基自由基的均裂或類(lèi)胡蘿卜素的分解，因此烴類(lèi)物質(zhì)的含量可以反映高湯粉脂肪的氧化程度[31-33]。USFD粉體烷烴類(lèi)物質(zhì)的種類(lèi)數(shù)量少于原高湯，3-蒈烯、(R)-1-甲基-5-(1-甲基乙烯基)環(huán)己烯等含量下降幅度大。而芳香烴如甲苯、對(duì)二甲苯、萘的同系物等能造成不愉快氣味，一般由脂類(lèi)氧化或苯丙氨酸分解代謝產(chǎn)生，可能通過(guò)環(huán)境污染轉(zhuǎn)移到生物體內(nèi)，此類(lèi)化合物極有可能是導(dǎo)致樣品異味的主要原因。由表4可知，在3 種干燥加工過(guò)程后，甲苯、對(duì)二甲苯、1-甲基-3-(1-甲基乙基)-苯含量均有所下降。說(shuō)明USFD、FD和SD對(duì)產(chǎn)品風(fēng)味具有積極的影響。

酯類(lèi)化合物是由低級(jí)飽和脂肪酸和飽和脂肪醇經(jīng)過(guò)醇酯化反應(yīng)而形成的[34]。酯類(lèi)物質(zhì)是食品香氣的主要成分，短鏈脂肪酸形成的酯具有水果香味，而長(zhǎng)鏈酸形成的酯具有輕微的油脂味[35]。USFD中主要存在2-羥基-丙酸乙酯、乙酸乙酯、苯甲酸甲酯、丁二酸二乙酯，酯類(lèi)種類(lèi)多大于SD和FD樣品，且含量更高。乙酯類(lèi)物質(zhì)賦予產(chǎn)品果香味和奶油香味，是促進(jìn)產(chǎn)品風(fēng)味形成的重要物質(zhì)[36]。其中在USFD粉體中檢測(cè)到的2-羥基-丙酸乙酯（62.69 ng/g），具有特殊的朗姆酒、水果及奶油的香氣，是令人愉悅的香氣物質(zhì)。USFD樣品中乙酸乙酯含量為10.93 ng/g，具有強(qiáng)烈的水果香[37]，而原高湯和SD樣品中未檢測(cè)到其存在；丁二酸二乙酯含量為19.47 ng/g，高于FD和SD樣品。因此，USFD樣品酯香味更為豐富。由此分析，在醛類(lèi)、酯類(lèi)、芳香族化合物和烷烴類(lèi)物質(zhì)中，USFD粉體對(duì)高湯香味物質(zhì)貢獻(xiàn)最大。

表4 不同干燥方式高湯粉的揮發(fā)性成分SPME-GC-MS結(jié)果Table 4 SPME-GC-MS analysis results of volatile compounds in powders from different drying methods

續(xù)表4

3 結(jié) 論

通過(guò)粉體物理性質(zhì)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)將3 種干燥方式USFD、FD和SD進(jìn)行對(duì)比，顯示出經(jīng)USFD處理的高湯粉體具有水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低、堆積密度小、溶解性好、粒徑小、顆粒均勻的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)USFD制備的粉體呈球型顆粒狀；FD的粉末顆粒呈現(xiàn)針形、扁片形，形狀呈現(xiàn)不規(guī)則狀態(tài)且多種多樣；SD制備的粉體呈現(xiàn)扁球形狀。感官評(píng)定結(jié)果顯示，USFD粉體總體風(fēng)味接近于原高湯。通過(guò)GC-MS對(duì)3 種干燥方式粉體的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示USFD粉體檢測(cè)出39 種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，而FD粉體33 種，SD粉體31 種。USFD粉體中含有醇類(lèi)7 種、醛類(lèi)7 種、酮類(lèi)1 種、酯類(lèi)4 種、雜環(huán)類(lèi)8 種和烷烴類(lèi)12 種，由此可見(jiàn)USFD對(duì)揮發(fā)性風(fēng)味化合物的保存效果較好。以上結(jié)果表明，USFD處理的樣品粉質(zhì)細(xì)膩，溶解性強(qiáng)且揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)保存效果好，最接近未經(jīng)處理的高湯風(fēng)味。另外，其理化性質(zhì)與總體風(fēng)味優(yōu)于其他兩種干燥方式，并且成本較低，能源消耗較小。因此，本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用USFD技術(shù)對(duì)高湯粉體的研發(fā)，將彌補(bǔ)傳統(tǒng)粉體干燥方式的缺陷，為生產(chǎn)高品質(zhì)調(diào)味品提供技術(shù)支持。