喷雾干燥法制备紫薯全粉的研究

王艺杉　顾晶晶　屈慧如　刘芳　郭靓　高路

摘要：以紫薯为原料，采用喷雾干燥法制备紫薯全粉，研究进风温度、出风温度、进料浓度及喷雾压力对紫薯全粉碘蓝值及基本成分、品质特性的影响。通过正交试验确定喷雾干燥法制备紫薯全粉的最优工艺条件为喷雾压力1.8 kg/cm2、进风温度180 ℃、进料浓度14 g/100 g、出风温度90 ℃，此时碘蓝值为27.01。与热风干燥相比，喷雾干燥法制备的紫薯全粉粗蛋白、淀粉、花色苷损失较少。进一步测定紫薯全粉的加工特性，其持水性比持油性好；3%盐溶液、9%糖溶液或pH 值3溶液均有助于提高其胶凝特性；添加一定量的食盐可提高其凝胶的冻融稳定性。

关键词：紫薯全粉；喷雾干燥；成分；特性

中圖分类号：TS215 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2019）01-0060-04

紫薯除含有普通红薯的营养成分外，还富含花青素、硒元素、纤维素等。紫薯全粉是一种脱水制品，在加工中基本保持了细胞的完整性，复水即可获得新鲜的薯泥，具有新鲜紫薯的营养、风味、口感，并具有良好的再加工性。紫薯全粉在常温下能安全储藏18个月，储存期是鲜紫薯的2倍。企业可采用紫薯全粉的形式来大规模保存紫薯，大幅减少库容，节约固定资产投入。目前，我国对紫薯全粉加工研究较少，本课题研究喷雾干燥法制备紫薯全粉，以期为紫薯深加工提供理论与技术支持，促进特色农产品综合利用及产业化开发。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜紫薯：紫罗兰品种，购自华润万家。碘：济宁宏明化学试剂有限公司；柠檬酸：苏州呈宇晨化工科技有限公司；亚硫酸钠：吴江杰达化工有限公司；磷酸氢二钠：北京世纪拓鑫精细化工有限公司；氯化钠：无锡亚泰联合化工有限公司；蔗糖：北京康普汇维科技有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

YP2001N型电子天平：上海精密科学仪器有限公司；DZKW-4型电子恒温水浴锅：成都禹道商贸有限公司；722s型可见分光光度计：上海棱光技术有限公司；FC5706小型台式多功能离心机：广州深华公司；SD-1500型喷雾干燥机：上海沃迪智能装备股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 紫薯全粉制备工艺 新鲜紫薯→筛选→清洗→去皮→切片→护色→浸钙→添加乳化剂→喷雾干燥→粉碎→过筛→成品。

1.3.2 紫薯全粉基本成分的测定 1） 水分的测定参照GB 5009.3—2010；灰分的测定参照GB/T 5505—2008；淀粉的测定参照 GB/T 5009.9—2008中的酸水解法；蛋白质的测定参照GB 5009.5—2010中的凯氏定氮法；粗纤维的测定参照GB/T 5009.10—2003植物类食品中粗纤维的测定。2） 花色苷含量的测定：称取紫薯全粉样品1.0 g，加入50 mL 0.1 mol/L柠檬酸水溶液中，于60 ℃水浴浸提1 h后移入塑料离心管，在5 000 r/min条件下离心10 min。取5 mL上清液于试管中，用0.1 mol/L柠檬酸水溶液稀释至10 mL。对照空白组在定容前加入0.5 mL 100 g/L亚硫酸钠溶液。将样品于400～600 nm范围内扫描，在最大波长下测定吸光值。

1.3.3 紫薯全粉碘蓝值的测定 取100 mL容量瓶，加蒸馏水至近刻度，于65.5 ℃预热，准确称取0.50 g样品倒入容量瓶，定容，搅拌5 min，静置1 min，过滤。吸取5 mL的滤液于50 mL容量瓶中，加入1 mL 0.02 mol/L的碘标准溶液，定容，以空白试剂作为对照组。在650 nm波长下测定样品的吸光值A，并按经验公式计算碘蓝值。碘蓝值=A×54.2+5。

1.3.4 紫薯全粉制备工艺参数的确定 在单因素试验的基础上，以对紫薯全粉细胞破损程度影响较大的进风温度、出风温度、进料温度及喷雾压力为考察因素，以紫薯全粉碘蓝值为指标，采用L9（34）正交试验，确定喷雾干燥制备紫薯全粉的最佳工艺参数。碘蓝值越高表明细胞中游离的淀粉越多，全粉细胞被破坏的程度就越高，产品的品质相对较差。

1.3.5 紫薯全粉品质性质的研究 1） 紫薯全粉的持水性与持油性。① 准确称取1.0 g样品加入离心管中，称质量W1，用移液管加入30 mL蒸馏水，在沸水加热下搅拌15 min 后冷却至室温，3 000 r/min离心20 min，上清液倒出，离心管倒置于桌面上，下面垫吸水纸，静置10 min，水分沥清后称质量W2。按公式计算持水性。

WHC=（W2-W1）/样品质量

式中：W1为样品和离心管总质量，g；W2为沥干水分后物料与离心管总质量，g。

② 准确称取1.0 g样品于离心管中，称质量W1，用移液管加入30 mL芝麻油，在沸水加热下搅拌20 min，冷却至室温，3 000 r/min离心15 min，将上层液体小心倒出，将离心管倒置15 min，油沥尽后称质量W2。按公式计算持油性。

OHC=（W2-W1）/样品质量

式中：W1为样品和离心管总质量，g；W2为沥干水分后物料与离心管总质量，g。

2） 紫薯全粉的胶凝特性。取5支试管，各加入0.1 g样品，再分别加入2 mL pH值为3，4，5，6，7的柠檬酸—磷酸氢二钠缓冲溶液、浓度为1%，2%，3%，4%，5%的氯化钠溶液及浓度为5%，7%，9%，10%，13%的蔗糖溶液混匀。于沸水浴加热8 min后取出，室温下冷却5 min后置于冰水中冷却20 min，放平试管1 h，测定凝胶液流程。

3） 紫薯全粉的冻融稳定性。取离心管称质量W1，准确称取2.0 g样品加入离心管中，用移液管分别准确加入20 mL pH值为3，4，5，6，7的柠檬酸—磷酸氢二纳缓冲溶液、浓度为1%，2%，3%，4%，5%的氯化钠溶液及浓度为5%，7%，9%，10%，13%的蔗糖溶液。于沸水浴中加热8 min后取出，冷却后置于

-18 ℃冰箱中冻结24 h，于室温下完全解冻后，3 000 r/min离心15 min，取出称质量W2，仔细倒出上层液体，沥尽水后称质量W3。以析水率表示冻融稳定性的大小。

析水率=（W2-W3）/（W2-W1）

式中：W1为离心管质量，g；W2为解冻离心后物料与离心管总质量，g；W3为沥尽水后物料与离心管总质量，g。

2 结果与分析

2.1 喷雾干燥工艺

2.1.1 喷雾干燥工艺条件的优化 喷雾干燥工艺条件正交试验结果及极差分析见表1。

极差R反映因素水平的波動和试验指标的变动幅度，R越大，说明该因素对试验指标的影响越大。由表1可知：RD>RA>RC>RB，说明因素D对紫薯全粉破损影响最大，因素A次之，因素B影响最小。由极差分析得到，喷雾干燥制备紫薯全粉的最优水平组合为D3A1C2B2，即优化的最佳工艺条件为喷雾压力1.8

kg/cm2、进风温度180 ℃、进料浓度14 g/100 g、出风温度90 ℃；在此条件下进行验证试验，得到的紫薯全粉碘蓝值为27.01。

2.1.2 干燥对紫薯全粉基本成分的影响 经喷雾干燥和热风干燥后紫薯全粉基本成分的变化情况见表2。

由表2可知：热风干燥（95～105 ℃）产品的粗纤维含量较高，这可能是因为粗纤维稳定性较好，常规温度下加工损失少；而喷雾干燥（100～200 ℃）温度较高，对纤维有破坏作用。但喷雾干燥对紫薯全粉粗蛋白和淀粉均有较好的保护作用，因为其干燥时间很短。与热风干燥相比，喷雾干燥过程中紫薯全粉的花色苷损失较少，这是因为瞬间高温干燥对花色苷破坏程度较小，而热风干燥可能由于酶或热降解而导致花色苷损失。

2.2 紫薯全粉加工特性

2.2.1 持水性和持油性 喷雾干燥法制备的紫薯全粉的持水性与持油性测定结果如图1所示。

由图1可以看出：喷雾干燥法制备紫薯全粉的持水性比持油性好，可将其添加到饮料、饼干、糕点中。

2.2.2 胶凝特性 凝胶液流程越远表示其胶凝特性越差。不同条件下紫薯全粉的胶凝特性测定结果如图2所示。

由图2可以看出：pH值3溶液、3%盐溶液、9%糖溶液胶凝流程分别最短，即这3种溶液可提高紫薯全粉的胶凝特性。适当条件下溶胶转变为凝胶在食品加工中可用来增稠，提高产品的吸水性，对稳定颗粒粘结、乳浊液及泡沫有积极作用。

2.2.3 冻融稳定性 冻融析水率可以反映产品低温条件下的稳定性，析水率低则冻融稳定性好。不同条件下紫薯全粉的析水率测定结果如图3所示。

由图3可以看出：酸性条件下紫薯全粉冻融稳定性较高，且随pH 值减小，冻融稳定性提高；添加一定量食盐可以提高紫薯全粉凝胶的冻融稳定性，而添加蔗糖几乎无影响。

3 结论

通过正交试验得到喷雾干燥法制备紫薯全粉的最优工艺条件为喷雾压力1.8 kg/cm2、进风温度180 ℃、进料浓度14 g/100 g、出风温度90 ℃，此时全粉碘蓝值为27.01；与热风干燥法相比，喷雾干燥法制备的紫薯全粉基本成分损失较少。这说明喷雾干燥能够尽可能地保持紫薯营养及结构的完整性，使紫薯全粉表现出较好的品质特性，拓宽其作为食品原料或辅料等方面的应用前景。

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