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    復(fù)合果汁微膠囊噴霧干燥工藝

    2023-08-18 09:02:18姜薇郭瑋朱琳張津銘王娜潘雅燕
    食品工業(yè) 2023年8期
    關(guān)鍵詞:果粉壁材糊精

    姜薇,郭瑋,朱琳,張津銘,王娜,潘雅燕

    黃山學(xué)院旅游學(xué)院(黃山 245041)

    天然果汁營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、口感好,通常作為健康的飲品被大眾喜愛(ài)。桑葚富含白藜蘆醇、花色苷等活性物質(zhì),具有抗氧化、抗血栓等保健功能[1]。紅心火龍果富含膳食纖維及花色苷等多酚類(lèi)成分,具有抗氧化及預(yù)防便秘的功能,是一種低熱量的多肉植物。百香果風(fēng)味獨(dú)特、香氣逼人、酸味濃郁,被冠以“飲料味精”之稱(chēng),常被應(yīng)用于飲品、食品的調(diào)味增香[2]。復(fù)合果汁是以2種及以上的果汁按照一定比例復(fù)配而成,賦予復(fù)合果汁更豐富的口感和更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,而深受消費(fèi)者追捧[3]。

    噴霧干燥技術(shù)是將液體產(chǎn)品制備成微膠囊粉末的一種高效加工技術(shù),其具有較大的處理面積、較短的處理時(shí)間、較低的處理溫度等優(yōu)點(diǎn),能夠很好保留果汁的營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味,且果粉具有較好的活性、速溶性和分散性。于方園等[4]以β-環(huán)糊精為壁材制備草莓速溶粉。張婉迎等[5]以麥芽糊精為壁材制備藍(lán)莓果粉。徐思寧等[6]以阿拉伯膠和麥芽糊精為壁材制備沙棘果粉。石啟龍等[7]研究表明添加適量的乳清分離蛋白不僅可以解決粘壁問(wèn)題,還能抑制多酚的降解,提高果粉的抗氧化活性。對(duì)復(fù)合果汁進(jìn)行微膠囊化處理的研究鮮有報(bào)道,試驗(yàn)采用噴霧干燥技術(shù)制備復(fù)合果汁微膠囊,對(duì)微膠囊制備的關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,為其他復(fù)合果汁粉的制備與產(chǎn)品研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    紅心火龍果、桑葚、百香果(購(gòu)自黃山市水果店);麥芽糊精(MD)、乳清分離蛋白(WPI)、海藻糖(Tr)、阿拉伯膠(GA):河北潤(rùn)步生物科技有限公司;1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH,上海如吉生物科技有限公司);乙醇、乙酸鈉、冰醋酸、氯化鉀、鹽酸(均為分析純,上海麥克林生化科技有限公司)。

    1.2 設(shè)備與儀器

    ME104/02型電子天平(梅特勒-托利多有限公司);ADL311型噴霧干燥儀(上海重逢科學(xué)儀器有限公司);UV-2012PCS型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司);TCR-1500-8離心機(jī)(上海藝思高生物科技有限公司);101鼓風(fēng)干燥箱(寧波海越機(jī)電工業(yè)有限公司);PHS-3E pH測(cè)量?jī)x(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司);HH-Z1恒溫水浴鍋(鄭州豫華儀器有限公司)。

    1.3 試驗(yàn)方法

    1.3.1 復(fù)合果汁制備的工藝流程

    桑葚→挑選→摘洗→破壁→過(guò)濾→桑葚汁→①火龍果→挑選→取果肉→破壁→過(guò)濾→火龍果汁→②

    百香果→挑選→取果肉→破壁→過(guò)濾→百香果汁→③

    ①+②+③→按比例調(diào)配→噴霧干燥

    1.3.2 復(fù)合果汁噴霧干燥單因素試驗(yàn)

    研究以果汁壁材比、壁材質(zhì)量比(m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖)、進(jìn)口溫度為單因素,以回收率、包埋率、花青素為評(píng)價(jià)指標(biāo),控制每次進(jìn)料溶液溫度40±1 ℃、空氣流速25.8 m3/h、抽氣速率100%、進(jìn)料流量0.3 L/h,探究噴霧干燥工藝參數(shù)單因素對(duì)復(fù)合果汁粉的理化特性影響。單因素試驗(yàn)水平表如表1所示。

    表1 單因素試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

    1.3.3 正交試驗(yàn)

    在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上,以回收率、花青素含量、包埋率為試驗(yàn)指標(biāo),設(shè)計(jì)果汁壁材比(A)、壁材質(zhì)量比(B)、進(jìn)口溫度(C)三因素三水平正交試驗(yàn),探究噴霧干燥法制備天然復(fù)合果汁微膠囊的最適工藝參數(shù)條件。正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表2。

    表2 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

    1.3.4 回收率

    采用稱(chēng)量法[8],回收率計(jì)算如式(1)所示。

    式中:Rp為回收率,%;m1為果汁固形物含量,g;m2為加入助劑質(zhì)量,g;M為回收果粉質(zhì)量,g。

    1.3.5 花青素含量

    利用pH示差法測(cè)定[9],花青素含量(mg/g)計(jì)算如式(2)所示。

    式中:m為原料質(zhì)量,g;ε為消光系數(shù),26 900 L/(mol·cm);A=(A520nm-A700nm)pH1.0-(A520nm-A700nm)pH4.5;Mw為分子量,449 g/mol;V為提取液總?cè)萘?,mL;n為樣品稀釋倍數(shù)。

    1.3.6 包埋率

    精確稱(chēng)取0.050 g復(fù)合果粉,用5 mL無(wú)水乙醇溶解,按10 000 r/min離心3 min,取上清液,在波長(zhǎng)538 nm處測(cè)吸光度(A0)。沉淀溶于5 mL 30%乙醇溶液中,吸光度記為A1。包埋率(%)計(jì)算如式(3)所示。

    1.4 統(tǒng)計(jì)分析

    噴霧干燥試驗(yàn)及其相關(guān)指標(biāo)測(cè)定數(shù)值平行重復(fù)3次,數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。分別采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,差異顯著者進(jìn)行Duncan’s多重比較。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 壁材質(zhì)量比對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征的影響

    從圖1可以看出,隨著Tr比例增加,RP逐漸減少,Tr增加到一定量時(shí),Rp降低,這與常連鑫等[8]的研究結(jié)果相同。壁材質(zhì)量比m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖為1∶1∶1.25時(shí),Rp突然增加,隨之又減少,m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶0.5時(shí),Rp達(dá)到最高值65.24%,可以看出Tr含量越低,Rp越高?;ㄇ嗨睾吭赥r比例增加過(guò)程中先增加后減少,m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶0.75時(shí),花青素含量達(dá)到最高值14.76 mg/g,Tr比例對(duì)花青素含量影響較微弱。隨著Tr比例的增加,包埋率沒(méi)有顯著差異,m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶0.5時(shí),包埋率達(dá)到最高值81.42%。選擇壁材質(zhì)量比m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶0.50,1∶1∶0.75和1∶1∶1.00進(jìn)行正交試驗(yàn)。

    圖1 壁材質(zhì)量比(m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖)對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征影響

    2.2 進(jìn)口溫度對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征影響

    從圖2可以看出,進(jìn)口溫度從120 ℃上升到160℃,RP先增大后減少,在處理間有顯著差異。進(jìn)口溫度150 ℃時(shí),RP達(dá)到最高值,而當(dāng)溫度>150 ℃時(shí),RP顯著降低。這與崔素芬等[10]的試驗(yàn)結(jié)果相同?;ㄇ嗨睾侩S進(jìn)口溫度的升高由4.59 mg/g升至17.31 mg/g,160 ℃時(shí),花青素含量達(dá)到最高值。隨著溫度的升高,包埋率由84.89%下降至62.95%,溫度為120 ℃時(shí)包埋率達(dá)到最高值,溫度高于150 ℃時(shí),包埋率顯著降低。選擇進(jìn)風(fēng)溫度130,140和150 ℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

    圖2 進(jìn)口溫度對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征影響

    2.3 果汁壁材比對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征影響

    由圖3可知,隨著果汁壁材比的增加,RP由45.55%增加至59.88%,呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì)。復(fù)合果汁壁材比為1.25∶1時(shí),RP達(dá)到最大值59.88%,隨后略有降低,這與聶凌鴻等[11]的結(jié)論相同,因?yàn)槲锪蠞舛冗^(guò)低時(shí),物料中的固形物過(guò)少,出現(xiàn)粘壁現(xiàn)象,導(dǎo)致回收率較低;料液濃度增加,會(huì)導(dǎo)致噴嘴堵塞[9]。隨著復(fù)合果汁壁材比的增加,花青素含量由9.07 mg/g增加至11.28 mg/g,果汁比例越高,花青素含量越高,這與劉瑜等[12]研究的結(jié)果一致。隨著果汁濃度的增加,包埋率由79.35%增加至92.48%,包埋效果顯著增加,復(fù)合果汁壁材比為1.5∶1時(shí),包埋效果最好。選擇復(fù)合果汁壁材比1.00∶1,1.25∶1和1.50∶1進(jìn)行正交試驗(yàn)。

    圖3 果汁與壁材比對(duì)復(fù)合果汁粉理化特征影響

    2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)(表3)

    表3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    從表4和表5中可以判斷影響各項(xiàng)指標(biāo)的主次因素,影響回收率主次為B>A>C,花青素含量主次為A>C>B,包埋率主次為A>B>C。根據(jù)正交試驗(yàn)各理化性質(zhì)數(shù)據(jù)比較以及主次因素分析得出:A屬于最主要因素,且花青素和包埋率A3較好,回收率A3僅次于A2;B3對(duì)于理化性質(zhì)的影響較為理想且穩(wěn)定;C2水平時(shí),各項(xiàng)理化性質(zhì)較好。綜合分析,優(yōu)化方案為A3B3C2,即復(fù)合果汁壁材比1.5∶1、壁材質(zhì)量比m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶1、進(jìn)口溫度140 ℃。用優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行3次平行試驗(yàn),測(cè)得果粉的各項(xiàng)指標(biāo):回收率68.61%±0.37%、花青素含量18.78±0.38 mg/g、包埋率85.29%±0.43%。

    表4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

    表5 正交試驗(yàn)方差分析

    3 結(jié)論

    采用噴霧干燥制備復(fù)合果汁粉,通過(guò)單因素試驗(yàn)及正交優(yōu)化試驗(yàn)探究果汁與壁材比、壁材質(zhì)量比、進(jìn)口溫度對(duì)果粉各項(xiàng)指標(biāo)的影響。優(yōu)化后的參數(shù)為A3B3C2,即果汁與壁材比1.5∶1、m麥芽糊精∶m乳清蛋白∶m海藻糖=1∶1∶1、進(jìn)口溫度140 ℃。優(yōu)化水平下測(cè)得果粉的指標(biāo)為回收率68.61%±0.37%、花青素含量18.78±0.38 mg/g、包埋率85.29%±0.43%。制備的復(fù)合果粉顏色為淡紫色,粉質(zhì)細(xì)膩松散,帶有天然的果香味,回收率高,水溶性指數(shù)較好。將桑葚火龍果百香果果汁復(fù)配后,采用微膠囊技術(shù)噴霧干燥成復(fù)合果粉在一定程度上減少原果在運(yùn)輸中造成的損失,增加其貨架期,在原有的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分的基礎(chǔ)上,滿(mǎn)足當(dāng)下人們對(duì)水果多樣化和高營(yíng)養(yǎng)的市場(chǎng)需求。

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