芒果粉加工技术研究进展

郑 毅黄双华伍 斌

ZHENG Yi 1，2HUANG Shuang－hua 2WU Bin 2

（1.攀枝花学院生物与化学工程学院，四川 攀枝花 617000；2.干热河谷特色生物资源开发四川省高校重点实验室，四川 攀枝花 617000）

芒果是著名的热带水果，有“热带水果之王”的美誉，其肉质甜美，气味芬芳，富含糖、酸、维生素、膳食纤维及少量的蛋白质、脂肪、矿物质［1］。据报道［2］，芒果每100g 可食部分含VA4 800U，是香蕉的10倍、苹果的50倍；VC含量为41mg／100g，赖氨酸、蛋氨酸等人体必需的氨基酸含量亦相当丰富。芒果具有抗癌、美化肌肤、防止高血压、动脉硬化、防止便秘、止咳、清肠胃的功效［3］。但芒果是典型的跃变型或呼吸高峰型水果，采收季节高温、高湿，加上果体娇嫩、皮薄汁多、呼吸代谢强，极易造成机械损伤和腐烂。此外，芒果有20%左右的残次果不宜作为商品果。目前芒果加工主要形成了果汁饮料、果酒、罐头、果干、蜜饯、果酱等几大类产品［4］。而果粉是一种较新的水果深加工方式［5］，产品具有加工方便、水分含量低、保存时间长、能保持水果原有的营养及色香味、使用方便、用途广泛等优异特质，近来在水果加工领域倍受重视。但是成熟芒果含汁多、糖分高、果胶多、黏度大［6］，加工成果粉具有一定的技术难度。

1 芒果粉的传统加工技术

1.1 加热鼓风干燥法

加热鼓风干燥是农副产品加工的一种主要方式，其方法是将原料置于烘箱或烘干室内，吹入热风使物料升温并加快空气流动，使水分被快速带走的一种干燥方法，其成本低，通用性强，操作简单。在印度［7］多用热风干燥加工生芒果粉，生芒果经切片后在（60±5）℃电热箱干燥8～12h，粉碎，即得生芒果粉。但成熟芒果具有汁多、肉粘、糖份高的特点，较难用热风干燥法直接制得芒果粉。Villa Corrales等［8］曾报导了利用加热鼓风干燥成熟芒果的研究，利用鼓风干燥箱干燥，其箱内相对湿度控制在15%，干燥风速设置为0.2m／s，选择固形物含量在15～20°Brix的芒果（九成熟左右），切片厚度为2mm，干燥温度为60℃时，需要干燥4h，但水分含量仍高于10%，若切片厚度为4mm，干燥时间至少在6h以上。可见，芒果切片热风干燥，时间长、能耗高，水分含量很难降低到10%以下，不利于后续粉碎制备芒果粉。Dissa等［9］利用太阳能集热干燥箱干燥芒果片，可在干燥初期让芒果片水分快速蒸发，在较短的时间内水分下降到30%以下，为后续干燥奠定了基础，可有效的节约能源。

1.2 常规真空干燥法

真空干燥法是利用低压下物料中的水分在较低的温度之下（40～60℃）沸腾而蒸发，使物料较快脱水干燥的一种加工方法，干燥后可使物料水分低至3%～5%，而且干燥温度较低，能较好地保持产品的颜色和香气［10，11］，在果蔬加工中被 广 泛 应 用。Jaya等［12，13］利 用 固 形 物 含 量 在 15～20°Brix的芒果浆，添加麦芽糊精来降低芒果粉末的黏性和吸湿性，以磷酸三钙作为抗结剂，在压力30～50Pa条件下真空干燥，通过正交优化试验，得到了麦芽糊精的最优添加比例为0.527kg／kg·芒果干物质，磷酸三钙的最优添加比例为0.016 7kg／kg·芒果干物质，干燥时果浆装盘厚度不得大于2.6mm，干燥温度不得高于72.3℃，干燥时间为2h，可获得质量较好的芒果粉。

1.3 喷雾干燥法

喷雾干燥法是将液体原料用雾化器分散成雾滴，并用热空气与雾滴直接接触，使水分快速蒸发而获得粉粒状产品的一种干燥方法。喷雾干燥被大量用于食品、医药、化工产品的干燥，是工业上使用最广泛的一种干燥技术，其优点是干燥时间短、生产效率高、产品质量均匀，缺点是不太适合热敏性物质、黏稠状物质的干燥［14，15］。Milton Cano Chauca等［16］采用B－191小型喷雾干燥器制备芒果粉，首先将芒果浆固形物含量稀释到12°Brix，采用麦芽糊精、阿拉伯胶、蜡质淀粉作为填料，添加量为果浆质量的12%，同时添加一定量的结晶纤维素作为抗结剂，在进口温度为160℃，出口温度70～75℃条件下喷雾干燥，获得了芒果粉，选用麦芽糊精做填料时获得的产品溶解性更好。Caparino等［17］采用S－1喷雾干燥器制备芒果粉，干燥机进、出口温度分别为180，80℃；在芒果原浆添加了麦芽糊精，添加比例为芒果干物质的25%～45%，干燥时间仅为1～3s，获得芒果粉粒径大小为250μm，含水量为4.3%，色泽为浅黄色，果粉溶解性达到95.31%，在相对湿度75%±1%、温度25℃条件下7d吸湿率为16.5%。陈民等［18］采用QZ－5型高速离心喷雾干燥机制备芒果粉，在芒果原浆中添加了10%～15%的可溶性淀粉作为填料和30%～40%的水稀释，在进口温度为180～200℃，出口温度为90～100℃，离心转盘转速2 000r／min条件下获得了芒果粉。

1.4 冷冻真空干燥法

冷冻真空干燥法是将湿物料或溶液在较低的温度（－80～－15℃）下冻结成固态，然后在真空（1～50Pa）条件下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的一种干燥技术。特别适用于热敏性食品的干燥，冻干食品中的营养成分和风味物质损失少，可最大限度地保留新鲜食品原有的营养、味道、芳香和颜色；在真空条件下，易氧化物质可得到有效保护；冷冻干燥所得干制品不会失去原有形状，具有理想的速溶性和快速复水性［19］。冻干法虽然获得的产品质量非常好，但设备投资高，能耗大，运行费用高，在大规模的蔬菜加工中使用不多。Nathdanai Harnkarnsujarit等［20］报导了冻干芒果粉的制备方法，选择总可溶性固体含量在16～20°Brix的芒果果实，切成1cm3立方体，－35℃冻结2h，再在冷冻真空干燥机中干燥至水分低于5%，然后粉碎获得芒果粉，粒径为15～500μm，保存时用硅胶作为干燥剂防止吸湿。赵祎等［21］将芒果浆在－38～－18℃下速冻3～4h后放入真空罐真空解析干燥18～22h，真空干燥的真空度为0～70Pa，解析干燥的最高温度不超过50℃，所得样品含水量为2.82%。

2 芒果粉加工新技术

2.1 折射窗干燥法

折射窗干燥法（refractance window，RW）［22］，是集传导、辐射和薄层干燥的新干燥方法。其原理是以循环热水作为热源，利用食品级聚酯薄膜作为干燥载体，由于聚酯薄膜具有良好的红外线透过性，同时又是热的不良导体，湿物料被喷涂到聚酯薄膜制作的传送带上，在循环热水箱上运转，物料中的水分与聚酯膜接触的部位形成一个可以让红外辐射通过的“窗口”，这种红外辐射可以使物料中的水分在低温下蒸发，热能同时以辐射和传导两种方式传递到物料上，物料受热、水分蒸发并被及时排出，红外辐射和热传导共同作用使干燥具有较高的热效率。随着干燥进行，物料水分含量逐渐减小至5%以下，在传送带末段再利用低温水冷却，即可获得干燥的浆片（其装置示意图见图1）［23］。Caparino等［17］采用RW干燥法制备芒果粉，利用95～97℃ 热水作为循环水加热源，芒果浆涂膜厚度为0.5～0.7mm，冷却温度为22℃，干燥腔空气相对湿度保持在50%～52%，干燥时间为3min，实测干燥时浆膜片温度为（74±2）℃，干燥后的果片水分含量为1.7%，可直接粉碎获得芒果粉。该研究还将RW干燥与冷冻干燥、喷雾干燥和热鼓干燥进行了比较，发现RW干燥获得芒果粉与芒果原浆和冻干的芒果粉色泽非常接近，β－胡萝卜素、Vc损失率与冷冻干燥方法相当，效果明显好于热鼓干燥和喷雾干燥，而且生产成本比冷冻干燥低很多。

图1 “RW”干燥系统示意图［23］Figure1 Schematic diagram of refractance window drying system

RW干燥被称为第四代干燥技术，具有较高能源使用效率和产品的品质保持能力［24］，特别适用于热敏强、黏度大的果蔬浆状物料的干燥，而且设备简单，生产成本低，在芒果粉生产过程中具有较大的应用潜力。

2.2 喷动流化床干燥法

喷动流化床（SFB）常用于化工、医药领域，它是在流化床基础上发展而来，目前已用于干燥液态、糊状、膏状的食品物料［25］，具有较好的效果。在喷动流化床中填充玻璃、陶瓷等为材料的惰性载体，压缩空气经流体喷嘴进入喷动床使惰性载体产生喷动，热气流经气体分布板均匀分布后进入床层使粒子维持正常的流化状态。然后将待干燥料液由加料器喷洒在惰性粒子的表面，形成一层液膜，随即粒子内部储存的热量瞬时传递给液膜，液膜随粒子在床内一起流化，并与热气流间发生热质交换，在热粒子和热风的共同作用下，物料水分快速蒸发，料膜将由弹塑性转变为弹脆性，并在粒子间碰撞与摩擦等外力作用下，从粒子的表面脱落，并在持续的碰撞中被逐渐粉碎，后由气流带离流化床经收集得到干燥固体粉末［26］。Rosiane Lopes da Cunha等［27］报导了一种利用喷动流化床干燥芒果浆的研究，首先将芒果浆稀释到10～12°Brix，以3.8mm直径的玻璃球为惰性粒子载体，进气速度8.9～9.7m／s（22.25～24.25L／s），进料速度0.5～2.0g／min，干燥温度60～70℃，干燥时间110～250min，获得的芒果粉含水量在3.5%以下。

2.3 交替干燥研磨法

Djantou等［28］提出了一种改进芒果粉加工工艺的新方法，即交替干燥研磨法（alternation drying and grinding technique，ADG）。该方法先将芒果切片，在电热恒温干燥箱中于55℃干燥24h，此时芒果片表面已经干燥，并形成了一个阻止内部水分蒸发的屏障，芒果干整体水分含量为17%～22%，平均为18%；利用刀片粉碎机将芒果干粉碎成直径2～3mm的颗粒，再次置于电热恒温干燥箱中于55℃干燥10h，含水量降低至13%；然后再次粉碎、干燥，就能获得粒径小于0.45mm、含水量低于8%的芒果粉，该方法能很好地解决加工过程中芒果粉末结块的问题，同时能得到较小粒径的芒果粉，加工能耗也有所降低。

2.4 泡沫干燥法

泡沫干燥法［29］（foam－mat drying，FMD）先将液态或半固态食品物料进行预泡沫化处理，形成多孔状结构，增大物料的表面积。将稳定的泡沫物在多孔板上铺成厚约2～5mm的均匀薄层，通过加热使水分快速散失，以达到干燥的目的，该法适用于加工热敏性的、黏性的、含糖量高的食品物料和 药物等。Rajkumar等［30，31］和 Dattatreya M.Kadam等［32］先后报导了泡沫干燥制备芒果粉的研究，分别用大豆蛋白、甘油单硬脂酸酯和鸡蛋清蛋白作为起泡剂，最佳添加浓度分别为大豆蛋白1%、甘油单硬脂酸酯2%、鸡蛋清蛋白10%，搅拌时间为25min，同时添加0.5%的甲基纤维素钠作为稳定剂，最佳干燥温度为60℃，铺膜厚度为2mm，只需干燥60min，粉碎后能获得良好的芒果粉。

3 芒果粉加工的其他相关研究

3.1 芒果粉的储藏与保质期研究

Jaya等［33］使用铝箔夹层袋储藏芒果粉，为缩短研究周期，其将芒果粉存储在相对湿度（RH）为90%、温度（38±2）℃的环境中。并使用数学模型分析得出在此条件下可以保持114.68d，其水分含量由4.1%增加到8.9%。Hymavathi等［34］对在27～32℃使用MPP（金属化聚酯聚乙烯包装袋）包装保存了0～180d的芒果粉进行了营养成分变化研究，总胡萝卜素含量从最初的51.92mg／g下降29.22mg／g，保留率为 56.3%，β－胡萝卜含量从最初的 33.75mg／g 下降20.12mg／g，保留率为59.6%；Vc从最初的0.632 5mg／g下降0.167 1mg／g，保留率为26.4%，营养物质有明显的下降，但仍在可使用的范围内，同时没有发生明显的吸湿、褐变、二氧化硫增加的情况，研究认为芒果粉利用MPP包装保存180d是可行的。

3.2 复合芒果粉加工

Anil Kumar Chauhan等［35］报导了一种芒果牛奶复合粉的制备方法。芒果浆、巴氏杀菌奶（脂肪3%，非脂乳固体8.5%）和精制蔗糖的比例分别为30%，62%，8%，牛奶被预热到70～75℃，先加入1／3的蔗糖，再加入芒果浆混合，均质，巴氏杀菌，然后冷却至20℃。此混合物在入口温度为185℃，出口温度为85℃条件下进行喷雾干燥，所得到产物的水分含量约为2.15%，颗粒大小约为250μm。喷雾干燥收集产物并与其余2／3的经粉碎过的蔗糖粉干混获得芒果牛奶复合粉。芒果牛奶复合粉可以帮助体重偏轻的人增加体重，也可以用于制作芒果牛奶饮料、布丁、冰淇淋等，由于加入了大量牛奶，复合芒果浆的黏度、糖度均大幅下降，有利于进行喷雾干燥。

3.3 芒果皮粉的价值及应用

芒果加工过程中产生大量的芒果皮，占鲜果重的9%～16%［36］。芒果皮除含有大量芳香类风味物质外，还富含膳食纤维、果胶、多酚类物质，特别是膳食纤维含量很高，Raspuri等［37］报导了两种成熟芒果果皮中总膳食纤维含量分别为40.6%～72.5%，膳食纤维是不易被消化酶消化的多糖类食物成分，能保持消化系统健康，有预防冠心病、中风、高血压、糖尿病等慢性疾病的作用。芒果皮粉是一类优良的膳食纤维添加剂，在国外已开展了相关研究，如将芒果皮粉加入到饼干［38］和通心粉［39］中，能大幅提高食品的膳食纤维含量。芒果皮作为一种有价值的资源应该被得到利用，芒果皮制成的芒果皮粉可被认为广义上的芒果粉，其干燥比果肉简单，当然也可以让芒果不用去皮，与果肉同时打浆或磨浆后干燥制备芒果粉，能简化去皮的预处理步骤，有利于增加芒果粉的产量，提升芒果粉的香气，丰富芒果粉的营养价值，但其产品的口感、速溶性等指标有何变化，还有待进一步研究。

4 结束语

芒果粉的生产关键是干燥工艺的问题，以及随之偶联的配方问题。从前面的综述来看，有多种干燥技术已应用于芒果粉制备研究，同时对生产过程中的原料、辅料配方进行了优化。目前，已有初步的评价指标体系来评判芒果粉的质量，分别从固体色泽、冲调色泽、粉末粒径、含水量、吸湿率、有无杂质、香味、酸甜度、入口口感、速溶性、沉淀分层、主要营养物质保留率等多个指标来加以分析。加工获得芒果粉产品不难，但产品很难满足所有指标的质量要求，这是目前中国使用传统干燥方法未能实现芒果粉大规模工业化生产的主要原因，要实现突破，还需要许多细节上的改良。在芒果粉加工新技术中，RW干燥法最适合用于芒果粉的大规模工业化生产，但目前的工艺参数仅局限于实验室的研究，需要尽快开展中试，发现并解决大规模生产过程中存在的问题，并对参数进行进一步优化，以期早日实现高质量、低成本的芒果粉产品规模化生产。

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