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喷雾干燥法制备方便百合粉工艺研究

2020-07-06陈益胜金俊男徐学明吴志海孙倩倩陈宗振

生物化工 2020年3期
关键词:糊精麦芽调性

陈益胜,金俊男,徐学明*,吴志海,孙倩倩,陈宗振

(1.江南大学食品学院,粮食发酵工艺与技术国家工程实验室,江苏无锡 214122;2.寿光市市场监督管理局,山东寿光 262700;3.连云港麦泽福食品有限公司,江苏连云港 251111)

百合是首批认可的药食两用植物,被誉为蔬菜人参。百合不仅营养丰富[1],还含有大量多酚、黄酮、生物碱和皂苷等对人体健康有益的生物活性物质。研究表明,百合具有抗肿瘤、降血糖、抗氧化、消炎、增强心肺功能、固肾、安神和调理脾胃等功能[2-4]。目前,在我国,兰州百合、宜兴百合等已经形成了大规模的种植,有利于产业化生产,但由于百合精深加工产品较少且品种单一,导致整个产业的附加值较低。

传统的湿法制备百合粉工艺流程为磨浆、过滤、漂洗、沉淀、干燥。在过滤过程中,还原糖等可溶性营养物质大量流失,导致营养损失严重,出粉率低。吴国锋等[5]的研究表明,湿法制粉的集粉率低至10.05%,浪费严重。而干法制粉需长时间高温干燥,百合在干燥过程中由于干燥条件不当易产生褐变,影响产品的外观。所以传统的百合粉制备方法都存在其局限性。

喷雾干燥技术具有干燥时间短、干燥条件易控制等优点,可以很好地改良百合粉的制备工艺,提高产品的出粉率,得到营养成分保留较好、外观纯净的百合粉。此外,针对目前市场上已有的百合粉产品存在的冲调性不良等问题,本次研究对制得的百合粉添加辅料进行复配,得到优化配方,制得冲调方便、口感良好的百合粉产品。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

实验用化学试剂均为分析纯,由国药集团化学试剂有限公司提供;新鲜百合为爽口源兰州百合,由甘肃爽口源生态科技股份有限公司提供;麦芽糊精中还原糖(以葡萄糖计)占糖浆干物质的百分比(DE值)为13%~17%,由国药集团化学试剂有限公司提供。

GZX-9146MBE干燥箱,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;RJTDL-50A离心机,无锡瑞江分析仪器公司;HWS24型水浴锅,上海一恒科学仪器有限公司;721型紫外-可见分光光度计,上海仪电分析仪器有限公司;DJ12B-A10打浆设备,九阳股份有限公司;YC-015喷雾干燥设备,上海雅程仪器设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 百合预处理

选择个大色白、鳞片肥厚、无机械损伤的百合鳞片,将表面清洗干净,放置于冰箱保鲜层备用。

1.2.2 多酚氧化酶残余活力测定

分别取 1 g 百合样品在 100 ℃下热烫 10 s、20 s、30 s、40 s和 50 s,冷却,按 1 ∶ 5(w/v)比例加入pH 5.0 的磷酸缓冲液,研磨成匀浆,8 000 r/min 离心20 min。取 0.5 mL 上清液转移至 5 mL 离心管,加入1 mL 0.1 mol/L 邻苯二酚溶液、2 mL pH 5.0 的磷酸缓冲液,混匀后于37 ℃水浴锅中保温10 min。用紫外-可见分光光度计于410 nm处测吸光度。每隔30 s记录一次吸光度,共记录12次。多酚氧化酶(PPO)活力计算见式1。

式中:ΔA410为记录反应时间内吸光度变化值;V为提取酶液总体积,mL;m为鲜百合质量,g;t为反应时间,min;Vs为测定时取用酶液体积,mL。

1.2.3 百合干物质含量测定

称取鲜百合样品若干,记录质量,放入干燥箱,恒温60 ℃干燥至样品恒重,称其质量,记录数据,按照式2计算干物质含量。重复3次,取其平均值。

式中:W为百合干物质含量质量分数,%;m1为烘干后百合质量,g;m2为鲜百合质量,g。

1.2.4 喷雾干燥法制备百合粉

称取鲜百合片 25 g左右,在 100 ℃下热烫 40 s后,重复打浆3次,至浆料均匀。设定喷雾干燥设备进口温度为170 ℃,出口温度为80 ℃,进料流量分别为 100、300、500、800 和 1 000 mL/h,除进料流量外其余条件相同,平行进行5次实验。

1.2.5 麦芽糊精添加量对百合粉冲调性能的影响

按比例称取制得的百合粉样品和麦芽糊精,倒入烧杯内,加入60 ℃的去离子水50 mL,搅拌,过滤未溶的粉团。重复3次,收集3次得到的液体。取5 mL液体,于105 ℃干燥至恒重,称重。根据式3计算冲调性。

式中:D为冲调性;a为5 mL冲调液干物质重量,g;V为溶解样品的去离子水体积,mL;W为样品重量,g。

1.2.6 蔗糖添加量对百合粉感官影响

设定麦芽糊精添加量为30%,食盐添加量为0.5%,增香剂添加量为0.2%,蔗糖添加量分别为12%、15%、18%、21%和24%。将各原辅料充分混合,加入 200 mL 60 ℃热水,充分搅拌 10 s,以方便百合粉冲调性能和感官评分为指标,进行感官评定。感官评定标准分值权重:冲调性(50),滋味和口感(20分),色泽(15分),风味(15分)。

1.2.7 食盐添加量对百合粉感官影响

设定麦芽糊精添加量为30%,蔗糖添加量为18%,增香剂添加量为0.2%,食盐添加量分别为0.3%、0.5%、0.7%、1.0%和1.2%。同上进行感官评定。

1.2.8 增香剂添加量对百合粉感官影响

设定麦芽糊精添加量为30%,蔗糖添加量为18%,食盐添加量为0.5%,增香剂添加量分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.25%。同上进行感官评定。

1.2.9 百合粉配方正交优化试验

在单因素试验的基础上,确定了蔗糖、食盐、增香剂为主要影响因素,对其进行正交试验,比较分析结果找出最佳原辅料配比。因素水平见表1。同上进行感官评定。

表1 百合粉复配因素水平表

2 结果与讨论

2.1 热烫时间对百合片中PPO活力的影响

不同沸水热烫处理时间对百合片PPO活力的影响见图1。如图1所示,热烫时间为30 s时,PPO残余活力下降至2.4%,但经过一夜时间静置,仍存在褐变现象。热烫时间为40 s时,PPO残余活力下降至0.9%,静置一夜后未发生褐变,效果较好。热烫时间为50 s时,PPO残余活力降至0.2%,不过热烫时间过长,导致百合片质感产生变化。所以,综合PPO灭活程度和百合片质地两方面来说,

采用热烫40 s对百合片进行处理,防止加工过程中褐变现象的产生。

图1 不同沸水热烫处理时间对百合片PPO活力的影响

2.2 喷雾干燥中不同百合浆料进料速度对出粉率的影响

不同百合浆料进料速度对百合粉出粉率的影响见图2。由图2所示,当百合浆料进料速度为100 mL/h时,进料速度过于缓慢,容易堵塞喷嘴;而进料速度为500 mL/h时,百合浆料不能完全雾化,形成小液滴造成原料的浪费。因此,进料速度为300 mL/h是百合浆料进行喷雾干燥的最佳参数。实验结论与张馨予等人[6]对杏仁乳液喷雾干燥得粉率的研究得到的实验结论相似,进料速度对集粉率影响的趋势相同。

图2 不同百合浆料进料速度对百合粉出粉率的影响

2.3 不同麦芽糊精添加比例对百合粉冲调性的影响

不同麦芽糊精添加量对百合粉冲调性的影响见图3。由图3所示,当未添加麦芽糊精时,冲调性仅为79.07%,不仅表观不佳,造成口感欠缺,同时也造成了浪费。当麦芽糊精添加量为30%时,冲调性达到99.00%,不存在结块成团现象,且溶解速度变快。当麦芽糊精添加量为40%和50%时,冲调性分别为99.12%和99.27%,与麦芽糊精添加量30%时变化不大。但是麦芽糊精添加量过高会导致原百合风味的减弱,所以确定产品麦芽糊精的添加量为30%,保证产品冲调性良好的同时确保百合风味的良好保存。

图3 不同麦芽糊精添加量对百合粉冲调性的影响

2.4 百合粉配方单因素试验

在添加了蔗糖之后,使原本黏附的百合粉颗粒分开,对百合粉的冲调性起到重要作用,同时色泽也更加均匀,口感更好。综合感官评定结果,选择蔗糖添加量为15%、18%、21%进行正交试验。食盐添加量对百合粉冲调性影响不大,最受其影响的是百合粉产品的风味协调问题。综合感官评定结果,选取食盐添加量为0.3%、0.5%、0.7%进行正交实验。香兰素的添加可使得冲调后的百合粉饮料不仅具有百合香味,还具备浓郁奶香。综合感官评定结果,选取增香剂添加量为0.15%、0.2%、0.25%进行正交实验。

2.5 百合粉配方正交优化实验

在单因素实验的基础上,为了确定最佳的百合粉配方,选取蔗糖、食盐、增香剂3个因素进行3因素3水平正交实验,结果如表2所示。

表2 百合粉配方正交实验结果

数据分析表明,影响方便百合粉感官评价的因素依次为蔗糖、增香剂、食盐,计算分析得出的最佳因素组合配方为A3B2C3,但是该组合不在实验范围之内。因此以A3B2C3进行3次重复实验,得到的感官评定分数为88分、89分、89分,经过验证,可得A3B2C3组合是最佳配方。

所以,确定方便百合粉产品配方为麦芽糊精30%、蔗糖21%、食盐0.5%、增香剂0.25%、百合粉48.25%。以此为配方得到的方便百合粉产品外观优良、颗粒均匀细腻、色泽良好;经过冲调后,香味浓郁、口感柔和,初尝甜味足,细细品味具有百合特有口感,甜中带苦,较之市场上同类百合粉产品,口感更丰富,香味更浓郁。

3 结论

本实验采用喷雾干燥法制备方便百合粉,通过对工艺参数的研究得到了最佳的制备工艺与产品配方。实验表明:鲜百合最佳热烫时间为40 s,在不影响百合食用感官的情况下,多酚氧化酶活力降至最低;喷雾干燥较优的工艺参数为进口温度170 ℃,出口温度80 ℃,进料速度300 mL/h,在此条件下,产品收集率最高;当麦芽糊精添加量为30%,此时产品冲调性得到显著改善,冲调方便;方便百合粉配方为百合粉48.25%、麦芽糊精30%、蔗糖21%、食盐0.5%、增香剂0.25%,以此为配方得到的方便百合粉产品外观优良、风味良好、冲调方便。

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