椰纤果热风干燥工艺优化研究

龙映均 刘四新 余敏华 陈 桃 李从发

（海南大学食品学院，海南 海口 570228）

椰纤果热风干燥工艺优化研究

龙映均 刘四新 余敏华 陈 桃 李从发

（海南大学食品学院，海南 海口 570228）

对椰纤果的热风干燥工艺条件和利用渗透法对椰纤果的结构修饰进行研究，通过单因素及正交试验探讨不同热风及结构修饰条件对椰纤果的复水性、复水后的质构等的影响。结果表明，热风干燥椰纤果的最佳工艺条件为干燥温度60℃、浸泡处理1.0%卡拉胶浸泡、浸渍固液比1∶2（m∶V）、浸渍时间为20h。

椰纤果；热风干燥；复水比；质构

椰纤果是一种以椰子汁为主要原料，经微生物培养发酵产生由葡萄糖以β－1，4－糖苷键连接而成的高分子凝胶状纤维膜。椰纤果具有低热量、高纤维、口感滑爽、咀嚼性好、风味独特等特性，因此具有减肥、防便秘、清肠胃、排毒、降低胆固醇的功效，是一种理想的保健食品［1］。

椰纤果有良好的持水能力，水分含量高达99.28%。目前市面上均以含水的椰纤果形式应用于食品、化妆品及其他产品中，给贮存运输带来不便，并且在很大程度上限制了椰纤果的应用范围。然而，干燥后结晶化的增加会导致椰纤果复水能力的降低。研究［2］表明，干燥的椰纤果不溶于100℃热水，复水性差，并且复水比不会随复水时间的延长而增加。要保持椰纤果产品长期的生命力，提高产品的附加值，就必须进一步拓展其应用空间，而不能仅限于其目前在食品中的应用方式和应用范围。所以寻找一种合适的干燥方法和探索一种预处理工艺使干燥后的椰纤果能够较好的复水，对扩大椰纤果的应用范围及开发新型产品具有重大意义［3］。

目前对椰纤果的改性研究［1，2］主要集中在椰纤果的发酵生产过程中，对解决椰纤果干燥复水难题的结构修饰研究甚少，而对椰纤果干燥复水后的性质分析更未见报道。本试验对椰纤果进行产后结构修饰，选用卡拉胶作为椰纤果内部结构填充剂，通过渗透处理后经热风干燥得到产品。本试验以椰纤果的复水比及复水后的硬度和弹性作为指标，通过试验优化热风干燥椰纤果的工艺条件，旨为其工业化生产提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验原料

椰纤果粒：压缩椰纤果粒（5mm×5mm），海南亿德食品有限公司。

1.1.2 试验试剂

氢氧化钠：分析纯，广州化学试剂厂。

卡拉胶：食品级，青岛德惠海洋生物科技有限公司。

1.1.3 主要仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱：DHG－923A型，宁波江南仪器厂；

三合一搅拌机：HR2864型，飞利浦家庭电器有限公司；

质构仪：CT3型，美国Brookfield公司。

1.2 试验方法

1.2.1 加工工艺

原料→预处理→浸渍（渗透处理）→热风干燥→成品

1.2.2 操作要点

（1）预处理方法：将压缩椰纤果粒开包用自来水水洗3～5次，脱酸至中性，沥干后用0.5M的NaOH浸泡3h去杂质至透明，水洗脱碱至中性，沥干待用。

（2）卡拉胶制备：制备卡拉胶时用三合一搅拌机一档打碎1min，便于卡拉胶充分均匀溶解。

（3）渗透处理：将一定量经预处理过的椰纤果按照一定的固液比放入盛有一定浓度卡拉胶溶液的烧杯中，煮沸30min，在室温下进行渗透处理。

（4）热风干燥：称取200g渗透处理后沥干的椰纤果，放入直径为15cm的培养皿中，均匀铺平，在适宜温度下进行热风干燥，干燥至水分含量低于7%即达到终点。

1.2.3 单因素试验设计 影响椰纤果粒干燥复水的因素主要有干燥温度、卡拉胶浓度、浸渍固液比、浸渍时间等，因此选择这些因素进行单因素试验。

（1）干燥温度：干燥温度分别选择50，55，60，65，70℃。在卡拉胶浓度0.8%、固液比1∶2（m∶V）和浸渍时间18h条件下，研究干燥温度对复水比的影响。

（2）卡拉胶浓度：卡拉胶浓度分别选择0.4%，0.6%，0.8%，1.0%，1.2%，在干燥温度60℃、浸渍固液比1∶2（m∶V）和浸渍时间18h条件下，研究卡拉胶浓度对复水比的影响。

（3）浸渍固液比：固液比分别选择1∶1，1∶2，1∶3，1∶4（m∶V），在干燥温度60℃、卡拉胶浓度1.0%和浸渍时间18h条件下，研究固液比对复水比的影响。

（4）浸渍时间：浸渍时间分别选择14，16，18，20，22，24，26，37h，在干燥温度60℃、卡拉胶浓度1.0%和浸渍固液比1∶2（m∶V）条件下，研究浸渍时间对复水比的影响。

1.3 分析检测方法

1.3.1 复水性 将干燥后的椰纤果浸泡在200倍质量的沸水中，100℃恒温水浴10min，沥干表面的水分后称重，用复水比Rf来判断复水性的优劣［4］。复水比按式（1）计算：

式中：

Rf—— 复水比；

mf—— 复水后的物料质量，g；

mg—— 复水前的物料质量，g。

1.3.2 TPA测定法 质构剖面分析法（texture profile analysis，TPA）是模拟人类牙齿咀嚼食物，对物料进行二次压缩的机械过程，该过程能够测定探头对试样的压力以及其他相关质地参数［5］。

硬度：第一次压缩时的峰值。

弹性：第二次压缩的样品的高度与第一次压缩的样品的高度的比值［6］。

测量方法及参数：随即挑取经复水后的椰果粒进行TPA测试，测试参数为样品尺寸3mm，宽度3mm，深度3mm，目标值2.0mm，测试速度1.0mm/s，循环次数2次，运行测试参数1g，夹具TA－RT－KIT，探头类型TA39。每个样品进行3次平行试验。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 干燥温度的影响 由图1可知，椰纤果的复水比随干燥温度的升高先增加后降低，在干燥温度为60℃下得到最大复水比。这可能是因为当热风干燥温度过高时，物料内部细胞和毛细管萎缩变形较大，其恢复到原来状态的能力就越小，因此复水性能受到影响。温度过低时，干燥时间过长，且不易干燥完全。热风干燥过程中复水比越大越好，干燥温度为55，60，65℃时复水比较大。

图1 干燥温度对复水比的影响Figure 1 Impact of temperatur of the oven on rehydration

2.1.2 卡拉胶浓度的影响 由图2可知，椰纤果的复水比随着卡拉胶的浓度先上升后下降，并且在卡拉胶浓度为1.0% 时达到最大值。这可能是因为随着卡拉胶浓度的增加，吸附在椰纤果内部的卡拉胶也就越多，从而致使复水比增加，但是随着卡拉胶浓度的不断增加，卡拉胶稠度也不断增加，从而阻止了卡拉胶的进一步吸附，所以复水比降低。浸渍过程中复水比越大越好，卡拉胶浓度为0.8%，1.0%，1.2% 时复水比较大。

图2 卡拉胶侬度对复水比的影响Figure 2 Impact of the concentration of carrageenan on rehydration

2.1.3 浸渍固液比的影响 由图3可知，椰纤果的复水比随着固液比的增加先上升后下降，并且在固液比为1∶2（m∶V）时达到最大值。这可能是因为随着固液比的增加，椰纤果吸附卡拉胶的量也不断增加，当吸附达到饱和时，由于内外浓度差异，椰纤果开始解析，外界浓度越小，解析速度越快。浸渍过程中复水比越大越好，固液比为1∶1，1∶2，1∶3（m∶V）时复水比比较大。

图3 固液比对复水比的影响Figure 3 Impact of solid－fluid ratio on rehydration

2.1.4 浸渍时间的影响 由图4可知，椰纤果的复水比随着浸渍时间的增加而增加，并且增加速度由快变慢。这可能是因为随着浸渍时间的增加，椰纤果吸附卡拉胶的量就越多，但是当浸泡时间达到20h左右时，椰纤果吸附量几乎达到饱和，所以随着时间的增加，复水比增加很少。浸渍过程中复水比越大越好，但考虑到时间因素，浸泡时间选择18，20，22h较优。

图4 浸渍时间对复水比的影响Figure 4 Impact of immersion time on rehydration

2.2 正交试验

根据单因素试验结果进行正交试验，正交试验因素水平见表1。

表1 热风干燥因素水平表Table 1 Factor and levels of hot－air drying test

在单因素试验的基础上，对热风干燥椰纤果的工艺条件进行L9（34）正交试验，试验结果及极差见表2。

表2 正交试验结果及极差分析Table 2 Orthogonal test results and pole difference analysis

由于3个指标单独分析出来的最优条件并不一致，必须根据各因素对指标影响的主次顺序综合考虑来确定最佳工艺条件，结果如下：

（1）因素A（干燥温度）对复水比的影响排在第3位，为次要因素，最优水平为A2，对硬度的影响排在第2位为次主要因素，最优水平为A2，对弹性的影响排在第1位，为主要因素，最有水平为A2。综合考虑单因素试验结果和正交试验感官指标，选择A2为最优条件。

（2）因素B（卡拉胶浓度）对复水比的影响排在第1位，为主要因素，最优水平为B2，对硬度的影响排在第2位，为次主要因素，最优水平为B3，对弹性的影响排在第3位，为次要因素，最优水平为B2。综合考虑单因素试验结果和正交试验感官指标，选择B2为最优条件。

（3）因素C（浸渍固液比）对复水比的影响排在第4位，为次要因素，最优水平为C2，对硬度的影响排在第4位，为次要因素，最有水平为C2，对弹性的影响排在第4位。为次要因素，最优水平为C2。综合考虑单因素试验结果和正交试验感官指标，选择C2为最优条件。

（4）因素D（浸渍时间）对复水比的影响排在第2位，为次主要因素，最优水平为D2，对硬度的影响排在第1位，为主要因素，最优水平为D2，对弹性的影响排在第2位，为次主要因素，最优水平为D2。综合考虑单因素试验结果和正交试验感官指标，选择D2为最优条件。

综上所述，本次试验的最优条件为A2B2C2D2，即干燥温度为60℃、卡拉胶浓度为1.0%、浸渍固液比为1∶2（m∶V）、浸渍时间为20h。在A2B2C2D2的条件下进行3组平行试验（结果取其平均值），椰纤果的复水比、硬度和弹性分别为：19.45，8.47g，4.82mm，对最佳干燥工艺参数组合进行实验验证，验证结果稳定，优化结果可信。

3 结论

（1）在椰纤果的热风干燥工艺中，对复水性的影响因素排序为卡拉胶浓度＞浸渍时间＞干燥温度＞浸渍固液比；对复水后椰纤果的硬度影响因素排序为浸渍时间＞干燥温度＞浸渍固液比＞卡拉胶浓度；对复水后椰纤果弹性的影响因素排序为干燥温度＞ 浸渍时间＞卡拉胶浓度＞浸渍固液比。

（2）椰纤果热风干燥的较优工艺参数为干燥温度60℃、卡拉胶浓度1.0%、浸渍固液比1∶2（m∶V）、浸渍时间20h。

1 潘颖.细菌纤维素的制备及改性研究［D］.青岛：青岛大学，2007.

2 Shih－bin Lin，Chieh－pin Hsu，Li－chen Chen，et al.Adding enzymatically modified gelatin to enhance the rehydration abilities and mechanical properties of bacterial cellulose［J］.Food Hydrocolloids，2009（23）：2 195～2 203.

3 Owen M Astley，Elisabeth Chanliaud，Athene M Donald，et al.Structure of acetobacter cellulose composites in the hydrated state［J］.Biological Macromolecules，2001（29）：193～202.

4 竹文礼.海芦笋干燥工艺研究［D］.无锡：江南大学，2008.

5 杨玉娥，李法德，孙玉利，等.加热方式对猪里脊肉质构特性的影响［J］.农业机械学报，2007，38（11）：60～64.

6 李卓瓦.质构仪在面条品质测定中的应用［J］.农产品加工·学刊，2008（7）：188～192.

Optimization of the hot－air drying processing condition of nata

LONG Ying－jun LIU Si－xin YU Min－hua CHEN TaoLI Cong－fa

（The College of Food Engineering，Hainan University，Haikou，Hainan570228，China）

The condition hot－air drying and modified Nata by means of osmosis have been studied.The influences of different hot－air drying condition to rehydrated ratio of Nata，and hygroscopicity were discussed through single factor and orthogonal experiments and the optimal processing were：60℃ drying wind，dipping in 1.0%carrageenan，solid to liquid ratio 1∶2（m∶V），time of incubation in carragenan solution 20h.

nata；hot－air drying；hygroscopicity；texture

10.3969 /j.issn.1003－5788.2011.04.043

公益性行业（农业）科研专项（编号：200903026－6）

龙映均（1985－），男，海南大学在读硕士研究生。E－mail：dragon8585＠163.com

李从发

2011－03－25