槟榔汁喷雾干燥工艺研究

2017-04-26何际婵董志超

热带农业科学 2017年3期

关键词：槟榔

何际婵++董志超

摘要研究槟榔汁喷雾干燥工艺条件。在单因素试验基础上，选取进风口温度、进料量、空气流量3个因素的3个水平进行正交试验，得到槟榔汁喷雾干燥工艺的优化组合条件为进风口温度190℃、进料量25 mL/min、空气流量为700 L/h。在此条件下所得产品的总生物碱含量、水分含量、出粉率分别为0.459%、5.17%和88.6%。

关键词槟榔；喷雾干燥；总生物碱；水分含量；出粉率

中图分类号 S282.4 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.03.020

Spray Drying Technology for Areca Juice

HE Jichan DONG Zhichao

（Tropical Crops Genetic Resources Institute，CATAS， Danzhou，Hainan 571737）

Abstract The optimum technological conditions for spray drying of juice of areca nut （Areca catechu） were studied. A single factor experiment was arranged for spray drying of the areca nut juice， based on which the inlet air temperature， feeding rate and airflow rate were selected for an orthogonal test with three factors at three levels. The conditions for spray drying of the areca nut juice were optimized. The optimum conditions for spray drying of the areca nut juice included an inlet air temperature of 190 C， a feeding rate of 25 mL/min， and an air flow rate of 700 L/h. Under these optimum conditions， the areca nut juice was spray dried to produce powder containing 0.459% of total bio-alkaloids and 5.17% of moisture with a powder output rate of 88.6%.

Keywords Areca catechu ； spray-drying ； total bioalkaloids ； moisture content ； powder yield

槟榔为棕榈科（Arecaceae）植物槟榔（Areca catechu L.）的成熟种子[1]，曾被列为我国著名“四大南药”之首。传统中医药学认为，槟榔具有杀虫消积、降气、行水、截疟、除瘴健胃、提神醒脑、理元气通滞脉、益精气等作用。现代研究，其主要成分为生物碱（含量高达0.3%～0.7%）[2]，具有促进消化、保护血管、抗动脉粥样硬化及降血糖等药理作用[3-6]。国内传统上对于槟榔的利用主要是干燥后制成嚼块产品供嚼食，少部分供药用（仅占国内产量5%左右）[7]。研究表明，嚼食槟榔会引起一系列健康问题[8]。如何重新开发利用槟榔资源成为槟榔行业的迫切问题。本实验采用槟榔汁直接喷雾干燥，通过单因素及正交试验，优选槟榔汁的喷雾干燥工艺，将槟榔鲜果榨汁制成的浓缩粉最大限度保存其功效成分，应用于保健食品和药品，为槟榔资源的开发提供新的思路和途径。

1 材料与方法

1.1 材料

槟榔种子，采自海南省九所；β-环糊精、麦芽糊精、可溶性淀粉，远大食品添加剂有限公司（食品级）生产；氢溴酸槟榔碱（Sigma，纯度≥98%，批号1140430）；醋酸、醋酸鈉、溴甲酚绿、乙醚、氢氧化钾、无水乙醇，均为分析纯。AL204电子分析天平（上海托利多仪器有限公司），槟榔自制榨汁机（专利号JL201420449172.2），6000Y型实验室喷雾干燥机（北京林音科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

槟榔→破碎→榨汁→过滤→喷雾干燥→槟榔粉。

1.2.2 总生物碱的含量测定

参照杨新全等的方法[9]测定。

1.2.3 水分测定

按照《中华人民共和国药典》2010年版（一部）附录XAh水分法（烘干法）[10]测定。

1.2.4 出粉率测定

取一定量槟榔汁浓缩液，置于干燥至恒重的蒸发皿中，水浴至完全挥干；在105℃下干燥3 h；冷却，称重，即出膏重量。再取相同体积的浓缩液进行喷雾干燥，将得到的喷雾干燥粉末称重，即粉末重量。

出粉率=粉末重量/出膏重量

1.2.5 喷雾干燥条件单因素实验

1.2.5.1 不同助干剂对喷雾干燥效果的影响

以出粉率、水分、总生物碱含量作为评价指标，研究不同种类和含量的助干剂对喷雾干燥效果的影响。

1.2.5.2 不同因素对槟榔汁喷雾干燥效果的影响

以出粉率、水分、总生物碱含量作为评价指标，研究进风口温度（170、180、190℃）、进料量（20、25、30 mL/min）、空气流量（600、700、800 L/h）对槟榔汁喷雾干燥效果的影响。

1.2.6 喷雾干燥正交实验

在单因素实验基础上，选择进风温度、进料量、空气流量3个因素进行正交试验，以出粉率、水分、总生物碱含量作为评价指标，对槟榔汁喷雾干燥工艺进行优化。因素水平见表1。

2 结果与分析

2.1 不同助干剂的种类和用量对槟榔汁粉的影响

试验结果（表2）表明：不加助干剂的槟榔汁喷雾得到的颗粒过小、较轻，易飞扬形成粉尘，造成损失；以β-环糊精和麦芽糊精为助干剂的喷雾干燥效果较好，粉末不黏壁、流动性较好；可溶性淀粉的黏壁现象较严重。不同助干剂的出粉率排序为β-环糊精>麦芽糊精>可溶性淀粉，并且随着助干剂添加量的增加，出粉率也增加，以40%的β-环糊精为助干剂的出粉率、总生物碱量含最高，水分最低。

2.2 单因素试验

在喷雾干燥过程中，随着进风口温度的升高，物料干燥情况有明显变化，进风温度愈高，喷雾干燥愈彻底，产品含水量愈低（见表3）。进风口温度对总生物碱含量影响较小，而对含水率和出粉率的影响较前者相对大些，故确定进风口温度为190℃。随着进料量的增大，产品的含水率也增大，出粉率降低，但进料量太低则会造成能量浪费和生产效率的下降，故确定进料量为25 mL/min。而在喷雾干燥过程中，空气流量对总生物碱的影响较小，而对出粉率和水分的影响较大，考虑到经济效益，故确定空气流量为700 L/h。

2.3 喷雾干燥正交实验结果

正交实验结果如表4。

由直观分析可知，对总生物碱含量的主要影响因素为C空气流量，而含水率及出粉率的主要影响因素为A进风口温度。对上述数据进行方差分析的结果（见表5～7）可知，各因素对总生物碱的含量并无显著差异，而进风口温度A对含水率、出粉率的影响有显著差异。因此，结合单因素试验，确定槟榔汁喷雾干燥的最佳工艺选择为A3B2C2，即进风口温度为190℃、进料量为25 mL/min、空气流量为700 L/h。

2.4 验证试验

取同一批槟榔汁，按A3B2C2喷雾干燥工艺进行3次验证试验，结果见表8，表明该优选工艺稳定可行。

3 结论与讨论

鲜槟榔汁的可溶性固形物含量偏低，仅有2%左右，在喷雾干燥过程中必须添加适宜种类和剂量的辅料才能保证较高的出粉率。另一方面，由于槟榔所含生物碱在温度过高、加热时间过长情况下易发生分解。因此，必须调整适宜的温度、进料量和空气流量才能减少处理过程对槟榔生物碱造成的损失。

本研究中得到的槟榔鲜果汁喷雾干燥的优选工艺为进风口温度为190℃、进料量为25 mL/min、空气流量为700 L/h，在此工艺条件下所得的产品为青黄色粉末，颗粒均匀细腻，流动性较好，最大限度保证出粉率和生物碱含量。

将槟榔鲜果用于榨汁并制成浓缩粉，摒弃传统槟榔加工中采用烘烤和添加有害健康物质的加工方式，提供一种新的槟榔鲜果产品“槟榔鲜果浓缩粉”。该产品较好地保留了鲜槟榔的原有功效物质，且易于贮藏和运输，可应用于药品和保健食品。

参考文献

[1] 南京药物学院药材教研组. 药材学[M]. 北京：人民卫生出版社，1994：1 041-1 045.

[2] 肖培根. 新编中药志（第二卷）[M]. 北京：化学工业出版社，2002：852.

[3] 倪依东，王建华，王汝俊. 槟榔水提液对胃肠運动的影响[J]. 中药药理与临床，2003，19（5）：27-29.

[4] 陈冬梅，慕邵峰，汪海. 激活血管内皮细胞乙酰胆碱竹用靶标的抗血栓作用及其分子机制[J]. 中国药理学通报，2002，18（5）：527-531.

[5] 段智变，汪海. 高糖致内皮细胞粘附分子基因的过度表达以及槟榔碱的调节作用[J]. 中国临床药理学与治疗学，2006，11（1）：27-32.