干燥方式对淮山全粉品质的影响

苏小军，张丽茹，李志雅，李文佳，熊兴耀，李清明，2，*（.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙028；2.湖南农业大学湖南省作物种质创新与资源利用重点实验室，湖南长沙028；3.湖南农业大学湖南省植物功能成分利用协同创新中心，湖南长沙028；.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京0008）

干燥方式对淮山全粉品质的影响

苏小军1，2，3，张丽茹1，李志雅1，李文佳1，熊兴耀4，李清明1，2，*
（1.湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙410128；2.湖南农业大学湖南省作物种质创新与资源利用重点实验室，湖南长沙410128；3.湖南农业大学湖南省植物功能成分利用协同创新中心，湖南长沙410128；4.中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081）

通过对热风干燥、变温压差干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥4种干燥方式所得淮山全粉的物理特性和营养成分进行分析测定，研究了不同干燥方式对淮山全粉品质的影响。结果表明：在物理特性方面：变温压差干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥淮山全粉色泽好，而热风干燥褐变严重；真空冷冻干燥淮山全粉的堆积密度显著低于其他干燥方式；喷雾干燥淮山全粉的吸水性显著低于其他干燥方式，溶解度显著高于其他干燥方式，且颗粒特征较好。在营养成分方面：4种淮山全粉的营养成分均有不同程度的差异，热风干燥淮山全粉的维生素B1含量显著低于其他干燥方式；喷雾干燥淮山全粉的蛋白质、氨基酸和尿囊素含量均较高；说明喷雾干燥淮山全粉的营养成分损失较小。喷雾干燥法干燥淮山全粉品质较好，且所需干燥时间短，生产效率高、成本低。

淮山全粉，品质特性，干燥

淮山（Dioscarea opposita）属薯蓣属（Dioscarea），是传统的药食同源食物，具有益肾气、健脾胃、止泻痢和化痰涎之功效，其水煎剂有延缓衰老、防治糖尿病、抗突变及降血糖等作用［1-2］。新鲜淮山含水量高，不耐贮藏，干制可大大提高其贮藏期，而干制后加工成淮山全粉，使得淮山的用途更加广泛，不仅可以单独使用作为速溶淮山全粉，也可用作原料制作面条、焙烤食品等其他食品，提高其营养价值［3-4］。

果蔬常用的干燥方式有热风干燥、喷雾干燥、滚筒干燥、变温压差干燥和冷冻干燥［5-9］。不同的制粉工艺会引起淮山全粉物理性质的差异，这是由于其加热方式及脱水原理不同所致。宋玲霞等［10］以枣浆为原料研究了不同干燥方式对枣粉的形态学特征、色泽、流动性、溶解性、吸湿特性及空隙率等物理性质的影响，邓资靖［11］、上官佳［12］、Yadav等［13］研究了不同干燥方式对红薯全粉、紫薯全粉和葛根全粉理化品质的影响。淮山全粉的理化特性影响其生理活性和在食品工业中的应用，深入研究干燥方式及相关因素对淮山的物理性质影响，对于实现淮山全粉生产技术标准化，提高产品品质，拓展淮山全粉的应用范围具有重要意义。

目前对于淮山全粉的研究主要集中在制备方法上，对于不同干燥方式制备的淮山全粉品质差异对比研究鲜见报道。本文研究了热风干燥、真空冷冻干燥、喷雾干燥、变温压差干燥这4种干燥方式对对淮山全粉理化特性和营养成分的影响。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

淮山湖南双峰金土地农业合作社提供；氢氧化钠、甲醇、正丁醇分析纯，长沙唐华化工贸易有限公司；溴甲酚绿指示剂济宁百川化工有限公司；硼酸溶液淄博天邦化工有限公司；蛋白分解酶南京添嘉生物科技有限公司。

FW135高速万能粉碎机北京市永光明医疗仪器有限公司；DW-HL388超低温冷冻储存箱中科美菱低温科技有限公司；YB-FD-18S真空冷冻干燥器上海亿倍实业有限公司；变温压差膨化干燥天津市勤德新材料科技有限公司；CR-400色彩色差计

美能达柯尼卡；1260高效液相色谱仪美国安捷伦公司；HYP-320消化炉上海纤检仪器有限公司；SKD-600凯氏自动定氮仪深圳市三利化学品有限公司；F93荧光分光光度仪上海精科仪器厂；JSM-6380LV扫描电子显微镜日本电子株式会社。

1.2实验方法

选取新鲜淮山，去除坏损部分，用清水清洗掉表面泥土，去皮切片，切片后的淮山暂存于蒸馏水中以防止褐变。按照如下条件进行干燥。热风干燥：干燥温度为60℃，干燥10 h；真空冷冻干燥：-80℃预冻4 h，然后在-55℃真空冷冻干燥机中冷冻干燥8 h；喷雾干燥：去皮后按固液比1∶1.5打浆，在设置条件为进风温度170℃、入料流速15 mL/min下进行喷雾干燥；变温压差干燥：膨化温度89℃，抽空温度77℃，抽空时间138 min的条件下干燥。其中，得到淮山片要放入粉碎机中粉碎制粉，每次粉碎20 s，每次间隔5 min，以降低粉碎机的温度，共粉碎两次，所得淮山全粉湿基含水量均低于8%，符合粉体贮藏安全水分要求［14］。

1.3指标与测试方法

1.3.1吸水性采用Ahmed M等的方法进行［15］。

1.3.2溶解度采用Ahmed M等的方法进行［15］。

1.3.3堆积密度的测定参照Hsu等的方法进行［2］。

1.3.4色泽采用色差仪测定淮山全粉的色泽。测定淮山全粉的L*值，L*代表明度指数，从黑暗到明亮的变化［2］。

1.3.5颗粒特征采用扫描电镜（SEM）对淮山全粉颗粒进行表观形貌分析。将干燥的样品用导电性良好的粘合剂粘在金属样品台上，置于真空蒸发器中喷镀一层金属膜，然后将待测样品置于扫描电子显微镜中观察，拍摄具有代表性的淮山全粉表面形貌图片［15］。

1.3.6蛋白质按照GB/T 5009.5-2010食品中蛋白质的测定，凯氏定氮法。

1.3.7氨基酸采用氨基酸自动分析仪测定淮山全粉中的各种氨基酸［16］。

1.3.8维生素B1GB 5413.11-2010，荧光分光光度法。

1.3.9尿囊素参考凌育赵的方法，采用高效液相色谱法［17］。

1.4统计分析

采用Minitab 17进行方差分析，采用Excel 2007绘制图表。图中相同小写字母表示无显著差异，不同小写字母表示存在显著差异（p＜0.05）。

2　结果与分析

2.1不同干燥方式对淮山全粉物理性质的影响

2.1.1不同干燥方式对淮山全粉色泽的影响明度指数L*值可以间接反映色泽的好坏，L*值越大，表示产品的色泽越好［18］。因此本文通过色差仪对热风干燥（R）、变温压差干燥（B）、喷雾干燥（P）和真空冷冻干燥（Z）等4种不同干燥方法干燥得到的淮山全粉进行分析，测定其明度指数L*值，结果见图1。

图1　不同干燥方式对淮山全粉色泽的影响Fig.1　Effect of different drying methods on color of Chinese yam flour

由图1可以看出，变温压差干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥所得产品色泽间差异不显著，淮山全粉基本保持了淮山原有的色泽。其中喷雾干燥和真空冷冻干燥所得淮山全粉色泽最亮，L*值最大。热风干燥产品L*值最小，褐变最严重。

2.1.2不同干燥方式对淮山全粉堆积密度的影响不同干燥方法得到的淮山全粉的堆积密度见图2。由图2可以看出，不同干燥方式淮山全粉的堆积密度由高到低依次是：变温压差干燥、热风干燥、喷雾干燥、真空冷冻干燥。其中喷雾干燥和真空冷冻干燥淮山全粉的堆积密度差异显著，且真空冷冻干燥淮山全粉的堆积密度为0.5356 g/mL，显著低于其他三种（p＜0.05）。说明真空冷冻干燥产品蓬松，呈多孔性等。

2.1.3喷雾干燥与其他干燥方式对淮山全粉吸水性影响的比较不同干燥方式制备淮山全粉的吸水性见图3。由图3可以看出，不同干燥方式淮山全粉的吸水性为：真空冷冻干燥＞热风干燥＞变温压差干燥＞喷雾干燥。喷雾干燥的吸水性最小，与其他三种干燥方式所制得的淮山粉之间差异显著（p＜0.05）。喷雾干燥制备的淮山全粉的吸水能力较小，是由于淮山全粉在加工中细胞破损较轻，造成游离淀粉含量低。

图2　不同干燥方式对淮山全粉堆积密度的影响Fig.2　Effect of different drying methods on bulk density of Chinese yam flour

图3　不同干燥方式对淮山全粉吸水性的影响Fig.3　Effect of different drying methods on water absorptivity of Chinese yam flour

2.1.4喷雾干燥与其他干燥方式对淮山全粉溶解度影响的比较各干燥方式得到的淮山全粉的溶解度结果见图4。由图4可以看出，不同干燥方式淮山全粉的溶解度由高到低依次为：喷雾干燥、变温压差干燥、热风干燥、真空冷冻干燥。其中，热风干燥和真空冷冻干燥淮山全粉差异不显著，而喷雾干燥和变温压差干燥淮山全粉显著高于其余干燥方式（p＜0.05），喷雾干燥淮山粉溶解度最高，这是因为喷雾干燥淮山全粉颗粒比较分散、颗粒间相互作用较小，比较容易溶解，同时吸水性低，不易结团，从而更容易冲调溶解。

图4　不同干燥方式对淮山全粉溶解度的影响Fig.4　Effect of different drying methods on solubility of Chinese yam flour

2.1.5喷雾干燥与其他干燥方式对淮山全粉颗粒特征影响的比较表观形态特性是直接反映粉状食品物理特性的指标。不同干燥方式淮山全粉颗粒结构扫描电镜分析见图5，整体上微粒呈椭圆形，分散较均匀。热风干燥淮山全粉微粒大小不均，表面有轻微薄膜，表面粗糙；变温压差干燥淮山全粉微粒大多数明显的呈椭圆形，分布较紧凑，粒径比较均一，微粒表面凹凸不平，有一层膜，微粒之间有粘连，微粒间有相互作用；喷雾干燥淮山全粉微粒趋于分散，一定数量的微粒表面有粘结的小粒子，并且有缩皱塌陷现象，表面较光滑，无裂缝和折痕；真空冷冻干燥淮山全粉微粒表面较光滑，大多数微粒发生粘结，微粒间相互作用较明显。

图5　4种干燥淮山全粉扫描电镜图（1000×）Fig.5　SEM photographs of instant Chinese yam flour at four different drying methods（1000×）

2.2不同干燥方式对淮山全粉营养成分的影响

2.2.1不同干燥方式对淮山全粉维生素B1含量的影响不同干燥方式对淮山全粉维生素B1含量的影响见图6。由图6可以看出，变温压差干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥所得淮山全粉的维生素B1含量差异不显著，热风干燥所得产品的维生素B1含量显著低于其他三种干燥方式，其原因可能是热风干燥是在空气中长时间干燥，导致维生素B1损失较大。

图6　不同干燥方式对淮山全粉维生素B1含量的影响Fig.6　Effect of different drying methods on vitamin B1of Chinese yam flour

2.2.2不同干燥方式对淮山全粉蛋白质含量的影响

不同干燥方式对淮山全粉蛋白质含量的影响见图7。由图7可以看出，不同干燥方式淮山全粉的蛋白质含量依次为：喷雾干燥＞变温压差干燥＞真空冷冻干燥＞热风干燥。其中，喷雾干燥淮山全粉蛋白质的损失较少，蛋白质含量显著高于其他三种干燥方式。其原因是变温压差干燥、真空冷冻干燥和热风干燥所用的淮山在切片后均暂存于蒸馏水中，导致了部分可溶性蛋白质的损失。而喷雾干燥淮山是去皮后直接加水打浆，避免了可溶性蛋白质的损失。

图7　不同干燥方式对淮山全粉蛋白质含量的影响Fig.7　Effect of different drying methods on protein content of Chinese yam flour

2.2.3喷雾干燥与其他干燥方式对淮山全粉尿囊素含量影响的比较尿囊素是淮山的活性成分之一，具有生肌作用，能修复上皮组织，促进皮肤溃疡和伤口愈合，可用于胃及十二指肠溃疡的治疗［17］。不同干燥方式对淮山全粉尿囊素含量的影响见图8。由图8可以看出，不同干燥方式淮山全粉的蛋白质含量依次为：喷雾干燥＞变温压差干燥＞真空冷冻干燥＞热风干燥。其中喷雾干燥淮山全粉的尿囊素含量最高，达1.27 g/100 g，与其他干燥方式差异显著（p＜0.05），说明喷雾干燥过程中淮山尿囊素的损失较小。

图8　不同干燥方式对淮山全粉尿囊素含量的影响Fig.8　Effect of different drying methods on allantoin content of Chinese yam flour

2.2.4不同干燥方式对淮山全粉氨基酸含量的影响对热风干燥、真空冷冻干燥、变温压差干燥和喷雾干燥淮山全粉的氨基酸含量进行分析，不同干燥方式对淮山全粉氨基酸含量的影响如表1所示。

表1　不同干燥方式对淮山全粉氨基酸含量的影响Table 1　Effect of different drying methods on amino acids content of Chinese yam flour

由表1可以看出，淮山全粉中含有16种氨基酸，其中天门冬氨酸、谷氨酸、精氨酸含量较高，这与张丽梅等［16］的研究结果相符。对喷雾干燥、热风干燥、变温压差干燥和真空冷冻干燥4种不同的干燥方式进行整体分析发现，喷雾干燥所制备的淮山粉中各氨基酸含量均高于其他3种干燥方式，这与不同干燥方式对淮山蛋白质的影响结果一致。变温压差干燥制备的淮山粉除丝氨酸和丙氨酸低于冷冻干燥外，其余氨基酸均高于冷冻干燥和热风干燥。

3　结论

经不同干燥方式制得的淮山粉的物理特性表现为：变温压差干燥、喷雾干燥和真空冷冻干燥淮山全粉色泽好，而热风干燥褐变严重；真空冷冻干燥淮山全粉的堆积密度显著低于其他干燥方式；喷雾干燥淮山全粉的吸水性显著低于其他干燥方式，溶解度显著高于其他干燥方式，且颗粒特征较好。在营养成分方面：4种淮山全粉的营养成分均有不同程度的差异。热风干燥淮山全粉的维生素B1含量显著低于其他干燥方式；喷雾干燥淮山全粉的蛋白质、氨基酸和尿囊素含量均较高；说明喷雾干燥淮山全粉的营养成分损失较小。喷雾干燥法干燥淮山全粉品质较好，且所需干燥时间短，生产效率高、成本低。

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Effect of drying methods on quality characteristics of Chinese yam flour

SU Xiao-jun1，2，3，ZHANG Li-ru1，LI Zhi-ya1，LI Wen-jia1，XIONG Xing-yao4，LI Qing-ming1，2，*
（1.College of Food Science and Technology，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China.；2.Hunan Provincial Key Laboratory of Crop Germplasm Innovation and Utilization，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；3.Hunan Collaborative Innovation for Utilization of Botanical Functional Ingredients，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China；4.The Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agriculture Sciences，Beijing 100081，China）

The physical properties and nutritional contents of Chinese yam flour prepared by hot air drying，explosion puffing drying，spray drying，and vacuum freeze drying were measured and analyzed to explore the effects of drying methods on quality characteristics of Chinese yam flour.The results showed that the color of Chinese yam flour prepared by hot air drying was the worst.Chinese yam flour prepared by vacuum freeze drying had the smallest bulk density.Chinese yam flour prepared by spray drying had better solubility and surface morphology，while the nutritional contents of all four kinds of Chinese yam flour were decreased，Vitamin B1content of Chinese yam flour prepared by hot air drying was lower，protein，amino acid and allantoin contents of Chinese yam flour prepared by spray drying was higher，the quality of Chinese yam flour prepared by spray drying was the best，Chinese yam flour prepared by spray drying had better overall quality with high drying efficiency and low cost，which makes it suitable for extensive application in Chinese yam flour processing industry.

Chinese yam flour；quality characteristics；drying

TS201.1

A

1002-0306（2015）24-0091-05

10.13386/j.issn1002-0306.2015.24.010

2015－04－21

苏小军（1975-），男，博士，副研究员，研究方向：食品加工与安全，E-mail：suxiaojun5606@163.com。

李清明（1973-），男，博士，副教授，研究方向：农产品加工及贮藏工程，E-mail：liqmemail@163.com。

湖南省科技计划项目（2014NK3052）。