刘洋洋 龚霄 刘义军 袁源 刘飞 李积华 周伟

摘  要：為了研究火龙果果粉的加工适宜性，以‘台农3号红肉火龙果为材料，制备了淀粉全果粉、糊精全果粉、糊精速溶粉3种火龙果果粉，比较了三种果粉流动性、色泽、总多酚、总黄酮等理化性质差异，并探讨不同加工方式制备的火龙果果粉在工业生产中的应用前景。结果表明：淀粉全果粉呈颗粒状，休止角为36.6°、Carr index（CI值）为18. 均小于糊精全果粉（休止角38.6°、CI值20）和糊精速溶粉（休止角42.1°、31.6），具有更好的流动性好;淀粉全果粉为红色，色泽a*值为34.64，比糊精全果粉（a*值为37.27）颜色略浅，但比粉色的糊精速溶粉（a*值为24.62）色泽深;分散性方面，糊精速溶粉分散所需时间最短，仅75 s，而淀粉全果粉和糊精全果粉分别为135、156 s;3种果粉中，糊精全果粉的营养及活性成分含量最高，蛋白质含量为1.7 g/100 g，总黄酮、总多酚和甜菜苷的含量分别为13.06、14.29、3.94 mg/g;糊精速溶粉可用于加工固体饮料等需要完全溶解的产品，而糊精全果粉和淀粉全果粉则适用于压片糖果、营养强化剂等溶解性要求不高的产品。总体表明，3种果粉各有优势，为满足不同加工需求提供了选择。

关键词：火龙果果粉;加工方式;理化性质

中图分类号：TS202.3      文献标识码：A

Effect of Different Preparation Methods on Properties of Pitaya Fruit Powder

LIU Yangyang GONG Xiao LIU Yijun YUAN Yuan LIU Fei LI Jihua1，2*， ZHOU Wei1，2*

1. Key Laboratory of Tropical Crop Products Processing， Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Agricultural Products Processing Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Zhanjiang， Guangdong 524001， China; 2. Hainan Key Laboratory of Storage & Processing of Fruits and Vegetables， Zhanjiang， Guangdong 524001， China

Abstract： In order to obtain the suitability evaluation for processing pitaya fruit powder and study the application prospect of three kinds of red pitaya fruit powder made by different preparation procedures during the industrial production， namely the whole fruit powder with starch （WFPS）， the whole fruit powder with maltodextrin （WFPM）， and instant powder with maltodextrin （IPM）， the physicochemical properties，including flowability， color， total phenolic content and total flavonoid content of powders were investigated to compare the differences. The results of physical property showed that WFPS， a spherical shape， particle had better liquidity with the repose angle of 36.6° and CI 18.3 than WFPM with the repose angle of 38.6and CI of 20 and IPM with the repose angle of 42.1and CI of 31.6. The value of a* of WFPS was 34.64 with a red color， lower than 37.27 of WFPM with a brighter color and higher than 24.62 of IPM with a pink color. 75 s， 135 s and 156 s were needed for IPM， WFPS and WFPM to be dispersed in water respectively. WFPM had more quantities in nutrient and active components such as protein 1.7 g/100 g， total flavonoids13.06 mg/g， total polyphenols 14.29 mg/g， beet glycosides 3.94 mg/g. IPM could be used to produce some products which needed to be completely dissolved， such as the solid beverage， while WFPS and WFPM be suitable for pressed candy， nutritional fortifier and other products with low solubility requirements. In conclusion， all three kinds of power have their own advantages which can offer a choice to meet different processing method needs.

Keywords： pitaya powder; preparation methods; physicochemical properties

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.09.034

火龙果（Hylocereus undulatus Britt）又名红龙果、仙蜜果、情人果等，为仙人掌科（Cactaceae）量天尺属（Hylocereus undulatus）果用栽培作物[1]。原产于墨西哥、巴西等热带地区，现在中国海南、广西、广东、福建等地均有大量种植[2]。火龙果的品种按其果皮果肉的颜色分为红皮白肉、红皮红肉、黄皮白肉等3种，红肉火龙果品种是一种新的改良品种，其果实呈近圆形，棱片粗短，反卷似“莲花座”，是近十年内火龙果的主要栽培品种[3-4]。

果蔬粉是新鲜果蔬加工成粉状的产品，具有营养丰富、风味独特、易于保存等优点[5]。干燥方法对果蔬粉的品质特性具有重要的影响[6]，雷湘兰等[7-8]研究发现喷雾干燥法制备佛手瓜粉在Vc保留率和色泽方面明显优于其他干燥法，非常适合商业化。研究表明，使用麦芽糊精作为助干剂，不仅提高了黑莓粉的出粉率，所制备粉体蓬松度、溶解度也较好[9]，同时对热敏感的成分（如酚类化合物）有较好的效果[10]。本研究以红肉火龙果为材料，比较不同处理形成的果浆经喷雾干燥后制备的果粉在粉体特性、营养成分、活性成分等方面的差异，探讨加工工艺对果粉品质及加工适宜性的影响，为企业生产及应用火龙果果粉提供参考。

1  材料与方法

1.1  材料

1.1.1  植物材料  ‘台农3号红肉火龙果由湛江昌大昌超市购买。

1.1.2  试剂与仪器  淀粉，安徽山河药用辅料股份有限公司;麦芽糊精，山东西王集团;福林酚（Folin & Ciocalteu），Sigma公司;亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、碳酸钠、甲醇、乙醇，均为分析纯，国药集团。

DFRP喷雾干燥塔，无锡大峰喷雾干燥设备有限公司;MRS1230-3水分快速测定仪，德国Kern公司;X-Rite i5色差仪，美国爱色丽公司;UV-1780紫外可见光分光光度计，日本岛津公司;S4800扫描电子显微镜，日本Hitachi公司;MJ-BL25B3打浆机，九阳股份有限公司。

1.2  方法

1.2.1  火龙果果粉的制备  3种火龙果果粉的制備工艺流程如图1所示，具体方法如下：

（1）鲜果去皮、果肉切块。挑选发育良好，成熟度高，无霉烂变质和病虫害的果实，并清洗果实表面污物。人工去除火龙果果皮，并将果肉切成1 cm长的方块形。

（2）压榨出汁。在制备糊精速溶粉时，将切块的火龙果肉装进100目网袋中进行压榨，收集火龙果果汁。该方法可获得清澈透明的火龙果果汁，但压榨过程不宜用力过大，防止大量果渣及其胶体被挤出。

（3）榨汁过滤。在制备糊精全果粉及淀粉全果粉时，使用打浆机将火龙果肉打成浆状，打浆过程中需要添加适当蒸馏水，以增加果浆的流动性。将处理好的果浆使用80目筛网进行挤压过滤，去除大颗粒果肉及种子，防止其在喷雾干燥过程中堵塞喷头。但该方法制备的果浆中含有果胶、小颗粒果肉纤维等水不溶性成分。

（4）添加糊精。在制备糊精速溶粉和糊精全果粉时，采用麦芽糊精作为助干剂，添加量为火龙果果汁中固形物含量的1.2倍。

（5）添加淀粉。制备淀粉全果粉时，添加火龙果果汁中固形物含量1.2倍的淀粉作为助干剂。

（6）喷雾干燥。喷雾干燥条件为：进风温度150 ℃、出风温度81～83 ℃，流速18 r/min。

3种果粉的制备工艺主要差别在于出汁方式和助干剂的不同。糊精速溶粉采用压榨出汁方式，果汁澄清透明，并选用可以完全溶于水的麦芽糊精作为助干剂，该果粉可完全溶解于水;糊精全果粉和淀粉全果粉，采用榨汁过滤方式，果浆中含有80目以上的水不溶性小颗粒纤维以及果胶类多糖，因此2种果粉不能完全溶解于水。

1.2.2  粉体流动性分析  （1）休止角测定。将火龙果粉样品经玻璃漏斗垂直流至坐标纸上，漏斗尾端距玻璃平板垂直距离2.00 cm，流下的火龙果粉在坐标纸上形成圆锥体，用量角器测量形成的休止角[10]。

（2）颗粒密度测定。参考周泗牛[11]的方法，并适当修改。堆积密度（ρbulk）：称量5 g火龙果果粉，将其小心移入50 mL量筒中，读取火龙果果粉体积V 堆积密度为火龙果果粉质量m和体积V1之比。

振实密度（ρtapped）：通过将堆积密度测定读取完体积的样品以恒定的振幅匀速振动100次得到新体积V2，振实密度为火龙果质量m和体积V2之比。

（3）压缩度测定。流动性测定参考关鹏翔[12]的方法。粉体流动性使用压缩度Carr index（CI）来衡量。CI值通过堆积密度和振实密度计算获得，计算公式如下：

（4）分散性的测量。在100 mL烧杯加入80 mL温度为80 ℃的去离子水，称取1 g果粉，均匀散布在水面上，置于恒温磁力搅拌器中匀速搅拌，记录从搅拌开始到果粉结块组织全部分散所需的时间[13]。

1.2.3  色泽测定  取少量火龙果果粉平铺在样品盒，用X-Rite I5色差仪测定果粉色泽，选用CIE L*，a*，b*颜色系统。其中L*值取值范围为0～100，数值越大表示越亮;a*值取值范围-60～60，正值表示红色，负值表示绿色;b*值取值范围-60～60，正值表示黄色，负值表示蓝色;C*表示色泽饱和度;ho为色调角。

1.2.4  营养成分及活性成分分析  （1）蛋白质及脂肪含量测定。蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2010《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》的凯氏定氮法;脂肪含量测定参照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的测定》的酸水解法。

（2）胡萝卜素含量测定。-胡萝卜素检测方法参考GB/T 5009.83—2003《食品中胡萝卜素的测定》的高效液相色谱法。

（3）维生素B1含量测定。参照GB 5009.84—2016《食品安全国家标准 食品中维生素B1的测定》的第一法进行。

（4）甜菜苷含量测定。参考张丽丽[14]的方法，并适当修改。取火龙果果粉1 g溶解于水中，离心、取上清，在最大吸收波长538 nm处的吸光值，按照下列公式计算甜菜苷含量（按标准甜菜苷含量计），以确定提取液中甜菜苷色素的含量：

甜菜苷色素含量（mg/g）=（AiVFM1000）/ （mε）

式中：Ai为果粉吸光值，L/（g·cm）;V为色素溶液总体积，L;F为稀释倍数;M为标准甜菜苷摩尔质量550.46 g/mol;m为红肉火龙果果粉含量，g;ε为标准甜菜苷摩尔消光系数61600 L/ （mol·cm）。

（5）总黄酮含量测定。参照Lim等[15]方法，并适当修改。1.0 g火龙果果粉经1 mL 80%乙醇溶解后于10000 r/min离心10 min后取上清液测定果粉总黄酮含量。100.0 μL上清液于10 mL塑料离心管中，先后加入0.3 mL 8% NaNO2，反应6 min，0.3 mL 10% Al（NO3） 反应6 min，2.0 mL NaOH（2 mol/L），4.9 mL乙醇，混匀静置10 min后，10000 r/min下离心10 min，收集上清液，以80%乙醇為对照，用分光光度计测定510 nm处的吸光值，计算总黄酮含量，以mg/g果粉的当量为单位。重复试验3次，取平均值。总黄酮标准曲线为y=11.851x?0.0069，R=0.9991。

（6）总多酚含量的测定。参照Zhong等[16]方法，并适当修改。称取4 g果粉，用40 mL 80%乙醇浸提，超声波处理1 h，期间不断振动离心管使样液呈乳状，离心，取上清液备用;取1 mL浸提液，9 mL纯水，1 mL福林酚试剂（Folin- Ciocalteu）于25 mL容量瓶中，摇匀，静置6 min后加10 mL Na2CO3（7%），纯水定容摇匀，室温放置90 min、750 nm测定吸光度，计算每克果粉中的总多酚含量（mg/g）。重复试验3次，取平均值。总多酚标准曲线为y = 0.0844x + 0.0208，R = 0.9993。

1.2.5  表面形貌分析  将一定量的样品放于导电胶上，使用airduster吹掉表面多余样品，在离子溅射仪中以20 mA、60 s的条件下镀金，然后在扫描电子显微镜中观察样品。观测条件为：电压5 kV、电流10 mA，放大倍数为300×。

1.3  数据处理

每组实验均进行3次重复，结果以平均值标准差表示。采用SPSS 17.0软件对数据进行统计分析。

2  结果与分析

2.1  流动性分析

果粉是一种两相并存的体系，颗粒本身的特性以及颗粒之间相互摩擦将会产生一些特殊的流动特性，研究这些特性对粉体加工、输送、包装、存储等方面的工作具有重要意义。衡量果粉的流动性指标主要采用休止角和压缩度（CI指标）。休止角度越大其果粉流动性越差，通常认为休止角达到40°以上的粉体，流动性较差。研究发现糊精全果粉和淀粉全果粉的休止角分别为38.6°和36.6°，小于糊精速溶粉的42.1°，具有较好的流动性。

堆积密度，是指粉体在特定容器中处于自然充满状态后的密度。而振实密度是指粉体装填在特定容器后，对容器进行振动，从而破坏粉体中的间隙，是粉体处于紧密填充状态后的密度。通过堆积密度和振实密度计算出3种果粉的CI值，CI 值越小，说明流动性越好。结果表明，淀粉全果粉的CI值为18. 流动性最好，而糊精速溶粉的流动性最差，与休止角所反映出的效果一致（表1）。在分散性方面，糊精速溶粉分散时间短（75 s），基本是糊精全果粉的2倍，并且样品溶解后透明度较好。淀粉全果粉分散时不易结团，速度较糊精全果粉快，分散后溶液呈现混浊状态。这可能是由于淀粉分散性较好，而糊精更容易吸湿所致。

2.2  色泽分析

由表2可知，在色泽方面，糊精速溶粉L*值为66.0 比糊精全果粉和淀粉全果粉高;而色泽饱和度C*值，糊精速溶粉（24.79）小于糊精全果粉和淀粉全果粉。色调角h可以直观的反映果粉的颜色，h为0表示红色，h为90表示黄色，h为180表示绿色，h为270表示蓝色[17]。糊精速溶粉的色调角h（6.62）与糊精全果粉（344.54）、淀粉全果粉（341.63），3种果粉测量值均接近0°（360°），显示为红色。3种果粉的a*值均大于0，也表示其颜色为红色。由数据可以看出，糊精全果粉与淀粉全果粉色泽差异并不大，均为紫红色，而糊精速溶粉颜色较淡，为浅粉红色。

2.3   营养成分及活性成分含量分析

火龙果果肉中具有丰富的胡萝卜素、维生素B、植物白蛋白等，可以调节人体的免疫力。从表3可知，3种火龙果果粉中，糊精全果粉的蛋白质、总黄酮和总多酚含量最高，分别为1.70 g/100 g、13.06 mg/g、14.29 mg/g。黎海利等[18]通过响应面法优化，从红肉火龙果中提取β-胡萝卜素高达118.32 mg/kg。而在本研究通过喷雾干燥制备的3种火龙果果粉中，2种营养成分β-胡萝卜素和维生素B1 均没有达到检出限。

火龙果中主要的红色素为甜菜红素，其中75%～95%为甜菜苷[19]，具有很强的抗氧化性。甜菜苷可以防止由DMBA和TPA引发的肿瘤，并且可以显著抑制老鼠体内肺部肿瘤的发生，降低低密度脂蛋白LDL的氧化，减少疾病的发生[20]。

根据紫外分光光度法测定的结果，3种红肉火龙果果粉中甜菜苷含量以糊精全果粉最多（3.94 mg/g），糊精速溶粉最少（0.655 mg/g）。

2.4   表面形貌分析

图2A和图2B分别是麦芽糊精和淀粉的扫描电镜图像，淀粉呈圆形颗粒形态，而麦芽糊精呈不规则状态。这可能是因为麦芽糊精在制备过程中经过了较长时间的酶解作用，而破坏了原有的淀粉颗粒结构，形成不规则的形态。图2C为糊精速溶粉，颗粒粒径相对于其他2种果粉比较大，并且表面呈现不光滑的褶皱状态。这可能是由于糊精作为喷雾干燥过程中的成核载体，使在高温下呈液态的双糖类成分依附其上，进而呈现出褶皱形态。图2D为糊精全果粉，除了具有类似糊精速溶粉中的结构以外，还有一些光滑的颗粒结构。这些可能是果粉加工中含有没有去除的果胶、纤维等连续化非液体相成分，通过亚微粉尘的交联作用形成微小的聚合体颗粒结构[21]。图2E为淀粉全果粉，与前两者的形态截然不同，淀粉颗粒之间可能在小分子糖及果胶类的粘性物质作用下而呈现出一种较小的聚合球体，这也从微观层面解释了淀粉全果粉流动性较好的原因。

3  讨论

由于水果中含有丰富的还原糖类，在喷雾干燥制备过程中不易成粉，需添加助干剂作为辅料达到成粉目的。常见的助干剂有麦芽糊精、淀粉、

乳清粉等。张佳佳等[22]在麦芽糊精、乳清粉、阿拉伯胶等助干剂对百香果果粉成粉特性的研究中，揭示了麦芽糊精可以有效地提高果粉的玻璃化转变温度，进而降低粉体粘度，适合水果类

的果粉加工。综合考虑经济成本和应用需求，本研究选取麦芽糊精及淀粉作为助干剂，分别用于制备火龙果粉糊精速溶粉、糊精全果粉及淀粉全果粉。

粉体的流动性是决定其能否应用于工业化的重要指标。采用喷雾干燥制备果粉过程中，提高助干剂含量可增加果粉流动性，但高含量助干剂会稀释果粉中维生素等营养成分，降低果粉营养价值，因此助干剂添加量不宜过大。通过前期优化实验，本研究助干剂添加量为果汁（浆）中固形物含量的1.2倍。在相同助干剂添加量、不同工艺条件下，3种果粉的流动性存在较大差异，其中淀粉全果粉颗粒呈球形，流动特性最好（CI值为18.3），休止角为36.5°，略低于刘岩龙等[23]制备的樱桃果粉，可以很好的满足工业自动化生产的需要;而糊精速溶粉（CI值为31.6）流动性较差，颗粒容易聚集抱团，甚至出现吸潮现象，不适合在管道中长距离运输，容易在管道中滋生微生物甚至堵塞管道，在工业生产中需要严格控制生产环境中的湿度变化。

喷雾干燥法制备的火龙果果粉因其颗粒较小，且火龙果本身含有易潮解的果糖等物质，因此果粉在水中分散时容易聚集成团，较难溶解。糊精速溶粉在工艺中去除了不溶解成分，尽管在溶解过程中会出现聚集“贴壁”现象，但最终通过搅拌可以在75 s内完全溶解;糊精全果粉由于含有不溶性果肉纤维，以及具有胶体特性的果胶等物质，使其溶解过程中极易吸潮结块，块状物很难分散，完全分散所需要时间较长（156 s）;尽管淀粉本身分散性较糊精好，但由于淀粉全果粉制备工艺与糊精全果粉相同，因此分散时间也相对较长（135 s）。总体来说，糊精速溶粉溶解时间最短，可以用于固体饮料的加工，而其余2种果粉更适用于压片等对溶解时间要求不高的产品。

在色泽方面，火龙果红色素对温度及加热时间较为敏感，容易由红色转变为浅黄或棕黄色。许年历等[24]比较不同的干燥方法制备蓝莓粉的色泽，结果表明喷雾干燥这种采用高温瞬时加热的方法可以较好地保留果粉色泽。本研究中，3种果粉均保留了火龙果的色泽，但由于工艺差异导致的原料中红色素含量有一定差异，使得3种果粉色泽有所不同。糊精全果粉和淀粉全果粉相对于糊精速溶粉更加红艳，由此可见果肉中纤维、果胶等成分的保留使得果粉会呈现出更加鲜艳的色泽，更适合作为增色剂等产品的开发。

在活性物质方面与色泽方面类似，糊精速溶粉的甜菜苷、总黄酮和总多酚含量均大幅度低于糊精全果粉和淀粉全果粉。这可能是由于在压榨出汁过程中，大量活性物质被遗留在果渣中，没有随汁液流出;而淀粉相对于糊精更难溶解于80%的乙醇溶剂，导致部分活性物质因吸附作用而沉降，因此淀粉全果粉的活性物质低于糊精全果粉。李艳平等[25]对红肉和白肉火龙果鲜肉中黄酮含量的研究结果，经热风烘干后的红肉火龙果果肉总黄酮含量为2.57 mg/g，远低于本研究中喷雾干燥制备的果粉。与活性物质类似，糊精速溶粉中蛋白质含量也低于其他2种果粉。据报道，火龙果中具有较高的β-胡萝卜素和维生素B1[18]，但本研究中由喷雾干燥所制备的3种果粉中，含量非常低，甚至没有。

总体说来，淀粉全果粉具有较好的流动特性，糊精速溶粉具有完全溶解特性，而糊精全果粉兼具流动性、分散性和高活性等优点。3种果粉都具有工业化潜质，但在使用过程中，需依据果粉自身的理化性质，结合产品需求进行适当选择。

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责任编辑：崔丽虹