丹凤牡丹花蕊固体饮料配方及喷雾干燥工艺研究

张欣欣，柳宇航，宋雅停，陈梦豪，王元楷，薛依涵，罗 磊

（河南科技大学食品与生物工程学院，国家级实验教学示范中心，河南洛阳 471023）

0 引言

牡丹（Peaoniarockii）属毛茛科芍药属灌木，有“花中之王”的美誉。它不仅是我国最重要的观赏花卉之一，而且具有较高的食用价值，自古就有牡丹花茶、牡丹花酒和牡丹花脯等产品[1-3]，2013年卫生部认定丹凤牡丹花为新资源食品[4]。

牡丹花蕊被认为是牡丹花的精华，富含氨基酸、活性多糖、维B3、多酚和黄酮类化合物、花青素等多种成分[5-8]，具有促进消化、滋阴补肾、清火明目、润肠静心等功效[9-10]。

试验以丹凤牡丹花蕊为原料，研究了丹凤牡丹花蕊固体饮料的配方及喷雾干燥工艺，为大众提供新型消费产品的同时，进一步拓展了丹凤牡丹花蕊在食品领域中的应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

丹凤牡丹花蕊要求采摘无病虫害、无机械损伤的牡丹花蕊，经分拈、低温干燥、脱敏等10余道工序得到丹凤牡丹花蕊[11]，冻藏备用。

麦芽糊精、白砂糖、柠檬酸，均为市售。

1.2 试验仪器

电子天平、DFY-C-500型粉碎机，浙江省温岭市林大机械有限公司产品；RE-52A型旋转蒸发仪，上海亚荣有限公司产品；YC-015型喷雾干燥机，上海雅程仪器设备有限公司产品；78-1型磁力加热搅拌器，金坛市晶玻实验仪器厂产品；WYT型手持折光仪，南京科航实验仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

丹凤牡丹花蕊→粉碎→过50目筛→水提→离心→旋蒸浓缩→加入原辅料调配、均质→喷雾干燥→冷却→密封包装。

（1）水提条件。在料液比为1∶30的条件下，热水提取（100℃） 1.5 h，随后离心15 min后得牡丹花蕊水提液，于4℃下冷藏备用。

（2）旋蒸条件。水温60℃，浓缩至原体积的1/5。

（3）均质条件。在30 MPa压力下均质2次[12]。

1.3.2 喷雾干燥

根据毕秋芸[13]的研究并结合实际情况，取一定量牡丹花蕊水提液进行喷雾干燥。分别考查进风温度、进样量和固形物含量3个因素。首先固定进样量为40 L/h，固形物含量为25%，考查不同进风温度（180，190，200，210℃） 对喷雾干燥固体粉末集粉率和含水率的影响。取进风温度在最佳值，固形物含量为25%时，考查不同进样量（35，40，45，50 L/h）对喷雾干燥固体粉末集粉率和含水率的影响。取进风温度及进样量在最佳值时，通过添加麦芽糊精调节固形物含量，考查不同固形物含量（20%，25%，30%，35%，40%）对喷雾干燥固体粉末集粉率和含水率的影响。

（1）集粉率测定。测定喷雾干燥前复合液中固形物含量，随后喷雾干燥复合液，收集喷干粉末，称其质量。

式中：Q——集粉率；

e1——收集粉末质量，g；

e2——干燥前料液中固形物含量，g。

（2）含水率测定。水分含量的测定按照GB 5009.3—2010方法进行测定。

式中：S——含水率；

C1——烘干后粉末的质量，mg；

C2——烘干前粉末的质量，mg。

1.4 生产配方

1.4.1 丹凤牡丹花蕊固体饮料配方单因素试验

取一定量牡丹花蕊浓缩液（10，15，20，25，30 mL），用水调至总体积为50 mL，添加白砂糖（2%，4%，6%，8%，10%）和柠檬酸（0.2%，0.4%，0.6%，0.8%，1.0%）进行风味调节，用麦芽糊精将复合液的固形物含量调配至30%，在进风温度190℃，进样量35 L/h的条件下进行喷雾干燥。测定样品的感官评定值。

1.4.2 丹凤牡丹花蕊固体饮料配方正交试验

根据单因素试验结果，选取主要影响因素作为考查因素，进行L9（34）正交表正交试验优化。

正交试验因素与水平设计见表1。

1.4.3 丹凤牡丹花蕊固体饮料感官评定

通过单因素试验和正交试验确定牡丹花蕊固体饮料的最佳配方，根据最佳配方添加牡丹花蕊浓缩液、白砂糖、柠檬酸和一定固形物含量，进行喷雾干燥，将所得到的固体粉末以1∶15的比例加水冲泡。挑选10名有经验的感官评定员对产品进行评定，以固体状态（25分）、气味（25分）、液体色泽（25分）、滋味（25分）为评价标准，总分100分。

表1 正交试验因素与水平设计

牡丹花蕊浓缩液固体饮料感官评分指标见表2。

表2 牡丹花蕊浓缩液固体饮料感官评分指标

2 结果与分析

2.1 喷雾干燥工艺优化研究

2.1.1 进风温度对喷雾干燥粉末品质的影响

进风温度对喷雾干燥粉末品质的影响见图1。

图1 进风温度对喷雾干燥粉末品质的影响

由图1可知，在180～210℃时，集粉率呈现先增加后减小的趋势，含水率变化由迅速降低趋于较为平缓，在190℃时集粉率达到最大值，且含水率处于较低水平，符合国标中规定的不高于7%，此时的温度使物料中水分充分蒸发，黏壁现象最不明显，综合考虑，选择喷雾干燥进风温度为190℃。

2.1.2 进样量对喷雾干燥粉末品质的影响

进样量对喷雾干燥粉末品质的影响见图2。

图2 进样量对喷雾干燥粉末品质的影响

由图2可知，随着进样量的持续增加，集粉率不断减小[14]，含水率呈上升趋势。在进样量为35 mL/h时，集粉率最高，含水率最低。综合考虑，选择喷雾干燥进样量为35 mL/h。

2.1.3 固形物含量对喷雾干燥粉末品质的影响

固形物含量对喷雾干燥粉末品质的影响见图3。

图3 固形物含量对喷雾干燥粉末品质的影响

由图3可知，随着固形物含量的增加，集粉率先增大后减小，含水率呈下降趋势。在固形物含量为30%时，集粉率最高，含水率处于较低水平，此时产品颗粒细腻，无结块现象，产品风味极佳。综合考虑，选择喷雾干燥固形物含量为30%。

综上，喷雾干燥最优工艺为进风温度190℃，进样量35 mL/h，固形物含量30%，此时集粉率为47.80%、含水率为0.73%，喷雾干燥效果达到最优。

2.2 丹凤牡丹花蕊固体饮料配方单因素试验

2.2.1 丹凤牡丹花蕊浓缩液用量对固体饮料品质的影响

牡丹花蕊浓缩液用量对固体饮料感官评分的影响见表3。

由表3可知，当丹凤牡丹花蕊浓缩液用量为20 mL时，产品的综合评分最高，产品口味独特，清香甘甜，冲调后澄清透明，没有其他味道掺杂其中，饮用感觉最佳，因而确定牡丹花蕊浓缩液的用量为20 mL。

2.2.2 白砂糖添加量对固体饮料品质的影响

表3 牡丹花蕊浓缩液用量对固体饮料感官评分的影响

白砂糖添加量对固体饮料感官评分的影响见表4。

表4 白砂糖添加量对固体饮料感官评分的影响

由表4可知，白砂糖添加量6%时感官评分值最高，其甜度适中，符合大多数人的口味。因而确定白砂糖的添加量为6%。

2.2.3 柠檬酸添加量对固体饮料品质的影响

柠檬酸添加量对固体饮料感官评分的影响见表5。

表5 柠檬酸添加量对固体饮料感官评分的影响

由表5可知，柠檬酸添加量为0.6%时，其感官评分最高，产品酸甜可口。柠檬酸添加量过低时，产品酸味不足，整体风味较差，而柠檬酸添加量过高会使产品偏酸，不符合大众口味。综合考虑，选取柠檬酸最佳添加量为0.6%。

2.3 丹凤牡丹花蕊固体饮料配方正交试验

采用正交试验对牡丹花蕊固体饮料配方进行优化。综合单因素试验结果，进一步采用正交试验优化牡丹花蕊固体饮料配方的工艺条件。

正交试验结果极差分析见表7，正交试验结果方差分析见表8。

表7 正交试验结果极差分析

由表7极差分析结果可知，牡丹花蕊固体饮料配方中各因素影响主次为C＞A＞B，即浓缩液用量＞柠檬酸添加量＞白砂糖添加量，最优组合为A2B3C2。

表8 正交试验结果方差分析

由表8方差分析结果可知，因素A，B和C对综合指标的影响显著，因此选取A2B3C2组合作为牡丹花蕊固体饮料的最佳配方。

3 结论

（1） 以喷雾干燥固形物含量30%，进风温度190℃，进样量35 mL/h时进行丹凤牡丹花蕊复合液的精炼。

（2）以丹凤牡丹花蕊浓缩液用量20 mL，白砂糖添加量8%，柠檬酸添加量0.6%时，所得丹凤牡丹花蕊固体饮料颗粒细腻均匀、无杂质，冲调后液体呈淡黄色，澄清透明且有丹凤牡丹花蕊清香味，口感酸甜适中。