枸杞皮渣的超微粉碎及其在面包中的应用

刘 宁，任 歌，陈雪峰，房 斐，于哲雄，王金霞，陈西军

（1. 陕西科技大学食品与生物工程学院，陕西西安 710021；2. 陕西农产品加工技术研究院，陕西西安 710021；3. 宁夏天仁枸杞生物科技股份有限公司，宁夏中宁 755100；4. 陕西安康花旗食品有限公司，陕西安康 725000）

近年来，随着枸杞（Lycium barbarum L.） 种植面积和产量不断增大，枸杞浓缩汁、枸杞饮料、枸杞果酒、枸杞多糖提取等产业发展突飞猛进，与此同时，这些加工业产生大量废弃物——枸杞皮渣，其占鲜果总量的15%～30%，一方面给环境带来巨大的压力，另一方面也造成严重的资源浪费，成为枸杞加工业亟需解决的瓶颈问题[1]。

超微粉碎技术是近年来发展起来的食品加工高新技术，主要利用机械或流体动力的方法克服物料内部凝聚力，使之破碎改性。超微粉碎能够将物料粉碎至25 μm 以下，通过该技术得到的物料不仅粒度降低，比表面积、比表面活性增大，而且其口感和理化特性也得到改善[2-3]。将超微粉当作配料加入烘焙制品、冷制品、饮料及奶制品等，可开发出多种营养丰富的新型食品[4-5]。

通过流化床对撞式气流磨对枸杞皮渣进行超微粉碎，利用喷嘴产生的超音速高湍流气流作为颗粒的载体，致使颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生冲击性积压、磨擦和剪切等作用，从而达到粉碎的目的。试验考查了超微粉碎频率等工艺参数对枸杞皮渣粉碎效果的影响，并将其应用于面包中，以期为枸杞皮渣的开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

枸杞皮渣，宁夏天仁枸杞生物科技股份有限公司提供；高筋小麦粉，益海嘉里食品营销有限公司提供；黄油，广州南侨食品有限公司提供；面包改良剂、面包酵母，安琪酵母股份有限公司提供；白砂糖、食盐、鸡蛋、饮用水等，均为市售。

1.2 试验仪器

ME204 型分析天平，梅特勒- 托利多仪器有限公司产品；DHG-9030 型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品；LDP-200 型高速多功能粉碎机，浙江永康市红太阳机电有限公司产品；QLM-90K 型流化床对撞式气流磨，浙江上虞和力粉体有限公司产品；KQ250-DE 型数控超声清洗器，昆山市超声仪器有限公司产品；LS-POP（6） 型激光粒度分析仪，珠海欧美克仪器有限公司产品；KVC30 型全自动料理机，英国凯伍德公司产品；T3-L326B 型多功能电烤箱，广东美的集团股份有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 枸杞皮渣的超微粉碎

将提取过枸杞糖肽的皮渣，置于热风干燥箱中于40 ℃下烘干，测得其水分含量为10.2%。利用高速多功能万能粉碎机对其粗粉碎后，过40 目筛。称取一定量枸杞皮渣粗粉，置于气流磨中进行超微粉碎，以不同粉碎工艺参数条件下所得枸杞皮渣超微粉的中位粒径（D50 值，指物料累积量刚好达到50%时的粒径大小） 为指标，考查超微粉碎频率、研磨压力、粉碎时间对粉碎效果的影响。

1.3.2 超微粉粒度的测定

取0.5 g 枸杞皮渣超微粉置于烧杯中，加入40 mL去离子水搅拌，并用超声波辅助分散，将得到的悬浮液缓慢加入激光粒度仪中。设置折射率为1.5，遮光比为12%，测定超微粉产品的D50 值[6]。

1.3.3 枸杞皮渣超微粉面包的制作

将枸杞皮渣超微粉、高筋小麦粉、高活性干酵母等，按一定比例混合均匀。面团的基本配方组成包括高筋小麦粉100 g，黄油10 g，纯净水25 g，食盐2 g，面包改良剂2 g，全蛋液25 g，添加枸杞皮渣超微粉、白砂糖、酵母若干。面团经90，30 min 二次发酵，放置于烤板上，推入烤箱中，调节上火温度205 ℃，下火温度180 ℃，烘烤时间为15 min。烘烤完成后，将面包取出，冷却至室温。

1.3.4 面包的感官评定

从色泽、外形、质地、口感、风味等5 个方面对面包进行感官评定，总分为100 分。

面包感官评分见表1[7]。

1.3.5 枸杞皮渣超微粉面包配方优化

以感官评分为考查指标，利用SPSS 软件进行面包配方的正交优化试验，选取枸杞皮渣超微粉用量、酵母用量、白砂糖用量，设置三因素三水平。

表1 面包感官评分

正交试验因素与水平设计见表2。

表2 正交试验因素与水平设计/ g

1.3.6 数据分析

每组数据重复3 次取平均值，通过SPSS 16 软件计算数据差异显著性分析（p＜0.05），通过Origin 8.5 软件作图分析。

2 结果与分析

2.1 超微粉碎频率对粉碎效果的影响

超微粉碎频率对枸杞皮渣粉碎效果的影响见图1。

图1 超微粉碎频率对枸杞皮渣粉碎效果的影响

由图1 可知，随着粉碎频率从20 Hz 增至30 Hz，所得枸杞皮渣超微粉D50 显著下降（p＜0.05）。这是因为在超微粉碎过程中，被粉碎物料颗粒通过分级轮叶轮，随气流进入粉体收集系统，频率越大，叶轮转速越快，离心力的切向速度越高，物料在机腔内碰撞次数更多，所得粉体粒径越小[8]。当频率大于30 Hz 时，物料粒径呈轻微变大的趋势。这可能是因为频率过大致使颗粒之间的摩擦力增大，表面能及表面静电作用增加，颗粒间的吸附作用增强，粉体重新聚集或黏附在机腔内壁，导致D50 值变大[8]。综合考虑，试验选取粉碎频率为30 Hz。

2.2 研磨压力对粉碎效果的影响

研磨压力对枸杞皮渣粉碎效果的影响见图2。

图2 研磨压力对枸杞皮渣粉碎效果的影响

由图2 可知，当压力为0.6～0.9 MPa 时，随着研磨压力的增加，所得超微粉的D50 显著减小（p＜0.05）。这是因为当研磨压力增大，喷嘴出口处的气流速度随之增大，物料获得较高的动能，颗粒间及颗粒与机腔壁间碰撞能量更大，粉体被更充分破碎。当压力为1.0 MPa，粉体粒度下降程度趋于平缓。这可能是由于喷嘴前后压力比被破坏，反而导致粉碎腔内产生激波，使气流速度有所下降，影响粉碎效果[9]。综合考虑，选择研磨压力为0.9 MPa。

2.3 超微粉碎时间对粉碎效果的影响

粉碎时间对枸杞皮渣粉碎效果的影响见图3。

图3 粉碎时间对枸杞皮渣粉碎效果的影响

由图3 可知，粉碎时间在0～10 min 时，随着粉碎时间的延长，粉碎粒度减小，D50 值降至16.8 μm。当粉碎时间超过10 min 时，粉碎粒径变化不显著（p＞0.05）。综上所述，枸杞皮渣超微粉碎条件为粉碎频率30 Hz，研磨压力0.9 MPa，粉碎时间10 min。

2.4 枸杞皮渣超微粉面包配方优化

以超微粉用量、酵母用量、白砂糖用量为试验因素，以感官评分为考查值，通过正交试验对面包配方进行了优化。

正交试验结果与极差分析见表3，方差分析见表4。

由表3、表4 可知，因素A（超微粉用量） 和因素B（酵母用量） 对面包总评分的影响显著，因素C（白砂糖用量） 对面包品质的感官评分的影响不显著，各因素对面包总评分影响的主次因素为A＞B＞C。这与张怀予等人[10]的研究结论较类似。最佳因素组合为A2B2C2，即枸杞皮渣超微粉用量7.5 g，酵母用量1.5 g，白砂糖用量15 g。在最佳配方条件下进行重复试验，结果显示面包的平均感官评分为93 分，其外观呈棕黄色，切面组织细腻均匀，气孔均匀细密，口感香甜、松软，不黏牙。

表3 正交试验结果与极差分析

表4 方差分析

3 结论

采用流化床对撞式气流磨制备枸杞皮渣超微粉，经研究其工艺条件为粉碎频率30 Hz，研磨压力0.9 MPa，粉碎时间10 min。在此参数操作条件下得到的产品的D50 值为16.8 μm。将枸杞皮渣超微粉用于制作面包，以感官评定为考查指标，经正交试验优化，结果得到最优工艺配方为高筋小麦粉用量100 g，黄油用量10 g，纯净水用量25 g，食盐用量2 g，面包改良剂用量2 g，全蛋液用量25 g，枸杞皮渣超微粉用量7.5 g，酵母用量1.5 g，白砂糖用量15 g，焙烤上火温度205 ℃，下火温度180 ℃，焙烤时间15 min。