核桃分心木速溶茶的研制

张　妍，杨海燕，阿迪拉，张玉媛

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐　830052）

试验研究

核桃分心木速溶茶的研制

张妍，*杨海燕，阿迪拉，张玉媛

（新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆乌鲁木齐830052）

以核桃分心木为主要原料，通过添加助干剂进行喷雾干燥工艺，制备出具有溶解性强、流动性好的核桃分心木速溶茶产品，研究了提高核桃分心木浸提液出粉率的最佳工艺条件，确定了最佳工艺参数。

核桃分心木；速溶茶；麦芽糊精；喷雾干燥

0　引言

新疆核桃分心木 （Diaphragma juglandis Fructus），俗称核桃隔膜，是胡桃科植物胡桃果核的干燥木质隔膜，味涩气微［1］；常用于治疗遗精、遗尿、带下等症［2］，维吾尔医也有记载用于治疗肾虚［3］。新疆人民长久以来都有将核桃分心木泡水、泡茶饮用，或用于染发、染布的传统习惯，但并未发展产业化、规模化生产。临床试验证明，核桃分心木的药用价值较高，具有治疗及改善肾虚、肾炎、慢性肾炎等药理作用。目前，已经有研究人员将分心木与其他药物配伍作为治疗肾病的辅助药物［4-5］，这意味着核桃分心木有望作为保健食品进入市场，需求将大幅增加，因此药用价值开发是核桃分心木深度加工及产业化的突破口。

为了提高新疆核桃副产物分心木综合利用和分心木的深加工水平，本文以核桃分心木为原料对核桃分心木速溶茶的喷雾干燥加工工艺进行了初步研究，开发出核桃分心木速溶茶产品。

1　材料与方法

1.1材料与设备

1.1.1材料

核桃分心木浓缩液，实验室制得；麦芽糊精，甘肃昆仑生化有限公司产品。

1.1.2设备

高压均质机，上海科司大均质机电设备有限公司产品；喷雾干燥机，上海大川原喷雾干燥设备有限公司产品。

1.2工艺流程［6］

核桃分心木提取液→浓缩→高压均质→助干剂→喷雾干燥→集粉。

1.3操作要点

核桃分心木原料经破碎，进入高压均质机均质，压力20～30 MPa，时间5 min；均质后依据料液可溶性固形物含量添加一定比例助干剂，进行喷雾干燥，得到核桃分心木粉。

1.4喷雾干燥工艺单因素试验方案

以核桃分心木速溶茶出粉率为指标，通过对喷雾进口温度、进料速度、出风温度3个因素进行初步筛选。喷雾进口温度分别为150，160，170，180，190℃；进料速度分别为1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h；出风温度分别为50，60，70，80，90℃；设计麦芽糊精添加量为浓缩液可溶性固形物含量的20%，30%，40%，50%，60%，70%等6个水平。通过试验，确定最佳喷雾干燥工艺单因素条件。

1.5喷雾干燥工艺响应面优化试验设计

在单因素基础上，使用Design Expert软件进行响应面分析，确定喷雾干燥的最佳工艺参数。以出粉率为指标，选择进口温度（A）、出风温度（B）、麦芽糊精添加量（C）、进料速度（D）为响应变量进行响应面试验。

响应面试验因素与水平设计见表1。

表1　响应面试验因素与水平设计

2　结果与分析

2.1喷雾干燥单因素试验结果

2.1.1进口温度的确定

在其他喷雾干燥参数条件固定的情况下，选择进口温度150，160，170，180，190℃进行喷雾干燥，测定茶体水分含量及出粉率。

进口温度对核桃分心木速溶茶喷雾效果的影响见表2。

表2　进口温度对核桃分心木速溶茶喷雾效果的影响

由表2可知，随着进口温度升高，茶体水分含量呈现下降趋势，出粉率逐渐增大后略有下降。当进口温度为150℃时，出粉率仅为49.21%，且水分含量较高，茶体放置24 h后发生黏结现象；进口温度为180℃时，出粉率为57.77%，水分含量为4.52%，粉体均匀细腻；进口温度为190℃时，出粉率有所降低，茶体干硬，色泽为棕褐色。结果表明，喷雾进口温度为180℃时，获得茶体冲调特性较为理想。

2.1.2出风温度的确定

在其他喷雾干燥参数条件固定的情况下，选择出风温度50，60，70，80，90℃进行喷雾干燥，测定茶体水分含量及出粉率。

出风温度对核桃分心木速溶茶喷雾效果的影响见表3。

表3　出风温度对核桃分心木速溶茶喷雾效果的影响

由表3可知，随着出风温度升高，茶体水分含量呈现下降趋势，出粉率逐渐增大后略有下降。当出风温度为50℃时，出粉率仅为40.17%，且水分含量最高，茶体放置24 h后发生黏结现象；出风温度为80℃时，出粉率为54.77%，水分含量为5.65%，茶体均匀细腻；当出风温度为90℃时，出粉率有所降低，茶体干硬，色泽为棕褐色。结果表明，出风风温度为80℃时，获得茶体冲调特性较为理想。

2.1.3进料速度的确定

在其他喷雾干燥参数条件固定的情况下，选择进料速度1.5，1.8，2.1，2.3，2.6 L/h进行喷雾干燥，测定茶体冲调特性。

进料速度对核桃分心木速溶茶冲调特性的影响见表4。

表4　进料速度对核桃分心木速溶茶冲调特性的影响

由表4可知，随着进料速度增加，茶体水分含量、颗粒增大，水分含量逐步增加，出粉率呈逐步减小趋势。当进料速度在1.5～1.8 L/h，得到的茶体水分含量较低，出粉率维持在55%左右；当进料速度为2.1 L/h或以上时，茶体水分含量增加，出现黏壁现象，同时出粉率显著降低，黏壁现象严重。造成这种现象的原因是，随着进料速度增加，离心盘转速加快，球状料液被拉成丝状射流，由于液丝极不稳定，使得抛出的液丝形成较大雾滴，物料干燥不完全，从而含水量增加、粉体颗粒增大［7-8］。在较小进料速度条件下，进口温度高，获得茶体水分含量低、出粉率较佳；在较大进料速度条件下，获得茶体颗粒大、水分含量高，易结块，出粉率低［8］。结果表明，控制喷雾进料速度在1.8 L/h时，核桃分心木速溶茶的喷雾效果较理想。

2.1.4麦芽糊精添加量的确定

按照核桃分心木浓缩浸提液可溶性固形物含量计算，设定麦芽糊精的添加量为30%，40%，50%，60%，70%，80%。

麦芽糊精添加量对喷雾干燥的影响见图1。

由图1可知，随着麦芽糊精添加量的增加，核桃分心木速溶茶的水分含量基本保持不变，出粉率连续增加；但随着麦芽糊精添加量增加，核桃分心木速溶茶的溶解时间增加，溶解性越差。综合以上3个指标，考虑提高出粉率的同时尽可能提高原汁含量、减少辅料量，因此选择麦芽糊精添加量为50%，60%，70%做正交试验的添加量。

图1　麦芽糊精添加量对喷雾干燥的影响

2.2喷雾干燥工艺响应曲面分析结果

2.2.1数学模型建立

在单因素试验的基础上，选取对核桃分心木速溶茶速溶特性指标有显著影响的进口温度（A）、出风温度（B）、麦芽糊精添加量（C）、进料速度（D）4个因素，采用响应面分析法对其进行优化，利用Design Expert V8.0.6软件进行试验设计、数据处理及模型的建立。

响应面试验设计方案及结果见表4。

表4　响应面试验设计方案及结果

由回归分析结果得到核桃分心木速溶茶出粉率（Y）预测值对进口温度（A）、出风温度（B）、麦芽糊精添加量（C）、进料速度（D）4个因素的二次多项回归方程如下：

Y=63.10-0.34A+0.67B+1.90C+1.59D-2.33AB+ 0.67AC+0.075AD-0.72BC+0.080BD-2.83CD-2.56A2-4.13B2-1.03C2-4.73D2。

对上述响应面回归模型进行方差分析。

响应面回归模型方差分析结果见表5。

表5　响应面回归模型方差分析结果

由表5可知，响应面和各因素之间线性关系显著，模型的显著水平p＜0.05。建立的回归模型显著性检验结果中，B，C，D，AB，BC，CD，A2，B2，C2，D2项的影响极显著，二次项AB，BC，CD两两交互作用显著，其余项则对出粉率无显著影响。回归模型中的相关系数R2=0.984 6，R2Adj=0.969 2，模型的信噪比为26.292，一般认为模型的可接受信噪比大于4，说明模型的拟合度和可信度较高；变异系数（C.V.%）越小说明试验可靠性越高，本试验的变异系数为1.10，说明试验可靠性良好。回归模型的诊断分析表明，影响出粉率的主次因素为进料速度＞麦芽糊精添加量＞出风温度＞进口温度，说明各因素对出粉率的影响并非简单的线性关系。

2.2.2喷雾干燥工艺响应曲面分析

为了更直观地反映响应因素对出粉率的影响，对获得的回归模型进行响应面曲线图分析得到4个因素两两交互作用较显著。

喷雾干燥工艺响应面图及等高线见图2。

图2　喷雾干燥工艺响应面图及等高线

由图2可知，当进口温度为170℃不变时，出粉率随出风温度从60℃增加到80℃时，核桃分心木的出粉率先升高后降低，响应面呈现的曲线弧度也较明显，因此AB交互作用对出粉率有一定影响。出粉率响应面呈现一个凸面，出风温度控制在70℃时，麦芽糊精添加量在75%～85%的范围内，出粉率较好。

由曲线图可直观看出，AB交互作用比BC交互作用对出粉率影响大。出粉率随进料速度和麦芽糊精添加量的增加呈现先增加后减少的趋势，二者交互作用显著。

2.2.3优化与模型验证

模型验证试验结果见表6。

表6　模型验证试验结果　/%

响应面分析法对核桃分心木速溶茶冲调特性进行优化分析，得到最优参数如下：喷雾进口温度为171.55℃，进料速度为1.77 L/h，出风温度为79.65℃，麦芽糊精添加量为79.50%，得到其出粉率的预测值为64.026 1%。实际操作参数选择喷雾进口温度为172℃，进料速度为1.8 L/h，出风温度为80℃，麦芽糊精添加量为79.5%，此为喷雾干燥工艺的最优参数值。

采用上述实际操作参数重新制作核桃分心木速溶茶样品进行试验，实际测得出粉率为63.41%，与预测值非常接近，这表明采用该工艺参数可靠。

3　结论

在单因素试验中，核桃分心木喷雾干燥工艺最佳工艺参数为喷雾进口温度180℃，进料速度1.8 L/h，出风温度80℃。

根据Box-Behnken中心组合实验设计原理，选取影响核桃分心木速溶茶出粉率的主要因素（进口温度、进料速度、出风温度、麦芽糊精添加量）为响应变量，以出粉率为响应值。通过方差分析以及对响应曲面图分析，最后确定最优参数为喷雾进口温度171.55℃，进料速度1.77 L/h，出风温度79.65℃，麦芽糊精添加量79.50%，得到其出粉率的预测值为64.026 1%。

最佳喷雾干燥工艺条件为喷雾进口温度172℃，进料速度1.8 L/h，出风温度80℃，麦芽糊精添加量79.5%，核桃分心木速溶茶出粉率为63.41%，准确率达到99.04%，说明此响应面模型可以作为核桃分心木速溶茶出粉率指标的预测。

［1］付文焕，孙黎敏，朱婷，等.分心木的质量标准研究 ［J］.中草药，2006，37（3）：385-387.

［2］景援朝，赵焕新，白虹.分心木的研究进展 ［J］.药学研究，2014，33（3）：167-169.

［3］闫军.补中益气丸用分心木泡水送服治疗前列腺术后小便频作34例 ［J］.包头医学院学报，2012，28（6）：89-90.

［4］刘振启，刘杰.固肾涩精的分心木 ［J］.首都食品与医药，2015（7）：58.

［5］张慧玲.分心木泡服补中益气丸治疗前列腺术后小便频作34例 ［J］.陕西中医，2012，33（7）：864-865.

［6］韦璐，宁恩创，刘志新，等.金花茶速溶茶的研制 ［J］.安徽农业科学，2011，39（1）：238-240.

［7］常学东，刘秀凤，朱京涛，等.板栗粉气流式喷雾干燥工艺的影响因素分析 ［J］.中国食品学报，2006，6（1）：116-119.

［8］梁辰，王清亭，周辉，等.玛咖速溶粉制备及其性能 ［J］.过程工程学报，2013，13（3）：56-58.◇

Study on the Preparation of Diaphragma juglandis Fructus Instant Tea

ZHANG Yan，*YANG Haiyan，A Dila，ZHANG Yuyuan
（College of Food Engineering and Pharmacy，Xinjiang Agriculture University，Urumqi，Xinjiang 830052，China）

Utilization of Diaphragma juglandis Fructus as main raw material.By spray drying，preparation of strong solubility，water soon instant powder.Study on the optimum parameters of Diaphragma juglandis Fructus spray drying.

Diaphragma juglandis Fructus；instant tea；maltodextrin；spray drying

TS272.5

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.027

1671-9646（2016）06b-0001-04

2016-04-15

自治区研究生教育创新计划科研创新项目（XJGRI2015088）。

张妍（1991— ），女，硕士，研究方向为功能性油脂及其粕的综合利用。
*

杨海燕（1962— ），女，博士，教授，研究方向为农产品精深加工与综合利用。