不同干燥方式对南瓜粉品质的影响

时间：2024-05-22

葛邦国，高玲

（中华全国供销合作总社济南果品研究院，山东济南250014）

南瓜含有大量的多糖类物质以及类萝卜素、氨基酸、活性蛋白等活性物质，具有较强的降血糖、降血脂作用，是一种非常好的药食同源蔬菜。医学证明，南瓜对糖尿病、肥胖症等有辅助治疗效果，对动脉粥样硬化等有很好的保健作用[1]。经常食用具有润肺益气，降糖降脂，化痰排脓，治疗肺痈、便秘等功效[2]。南瓜制粉的研究能够解决南瓜系列产品的原料问题，是南瓜食品保健品开发的基础，可为南瓜系列产品的开发提供广阔的发展思路。

目前，真空冷冻干燥、真空带式干燥、热风干燥、喷雾干燥是常见的制粉干燥方式。真空冷冻干燥所制的果蔬产品品质好，能够有效保留果蔬的色泽和营养成分，但能耗高，耗时长，干燥成本高[3]；真空微波干燥效率高，但存在干燥不均匀等问题；滚筒干燥效率较高，但不适于含糖量高的原料；喷雾干燥通过高速雾化器将物料分散成雾滴，并利用热空气将雾滴干燥获得粉粒[4]，物料受热时间短；真空带式干燥能耗小、挥发性营养成分损失极少，适用于高附加值果蔬粉的生产。本项目以前期的研究工艺为基础，分析了热风干燥、真空冷冻干燥、真空带式干燥、喷雾干燥四种干燥方式对南瓜粉品质的影响，测定了其营养指标和理化指标，为南瓜粉的加工及品质调控提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

南瓜：购于济南大润发超市；麦芽糊精：购于秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司。

试剂：无水乙醇、福林酚、DPPH、TPTZ、没食子酸标准品、氯化铁、醋酸钠、冰醋酸、碳酸钠、无水硫酸铜、盐酸、浓硫酸（密度为1.84 g/L）、硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、甲基红指示剂、葡萄糖标准品、果糖标准品、甲醇（分析纯、色谱纯）、乙腈（色谱纯）、乙酸锌、亚铁氰化钾、氯化钠、VC 溶液（质量分数0.15%）、柠檬酸。

1.2 仪器与设备

真空冷冻干燥机（LYO-1 m2），上海东富龙科技股份有限公司；实验室专用喷雾干燥机（LPG-5 型），上海大川原干燥设备有限公司；电热恒温鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；滚筒干燥机，荷兰高达；真空带式干燥设备（BVD207），温州市金榜轻工机械有限公司；超细湿法粉碎机，美国尤索贸易上海有限公司；测色色差计，上海仪电物理光学仪器有限公司；高速万能粉碎机（RH-600A），浙江荣浩工贸有限公司；水分测定仪（MB23），奥豪斯仪器（上海）有限公司；激光粒度分布仪（BT-9300H），辽宁丹东百特仪器有限公司；紫分光光度计（TU-1810），北京普析通用仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

南瓜→清洗→去皮、籽→切片→护色→烫漂→打浆→干燥→粉碎→成品

1.3.2 操作要点

（1）原料处理

挑选新鲜、金黄、成熟的南瓜原料，挑选过程中要防止损伤果实。

（2）清洗

将挑选好的南瓜用饮用水清洗，除去表面灰尘和杂质，确保原料干净卫生。

（3）去皮、籽

去除皮、籽等南瓜的不可食部分，并将南瓜切片，厚度约为4 mm。

（4）护色

将南瓜切片置于0.15%的VC 溶液和0.5%的柠檬酸混合溶液中浸泡6 min，以此来抑制南瓜在干燥过程中发生的褐变[5]。

（5）打浆

采用216 目刀片超细粉碎机打浆，产品粒度150 目。

（6）干燥

采用热风、真空冷冻、真空带式、喷雾干燥四种干燥方式制备南瓜粉，最终物料含水率＜6%。

1.3.3 干燥方式

（1）热风干燥

将烫漂后的南瓜片沥水，平铺到物料盘上，打开热风干燥，设置干燥温度70 ℃，干燥时间为10 h。每隔2～3 h对南瓜进行倒翻一次。

（2）喷雾干燥

先将烫漂后的南瓜片进行粗破碎打浆（南瓜: 水=1:0.5），过超细粉碎设备粉碎，然后将调整好固形物含量的南瓜浆喷雾干燥，设定进风温度170 ℃，出风温度为75℃，雾化器转速46.3 Hz，进料流量为80 mL/min，风送温度40 ℃。

（3）真空冷冻干燥

将烫漂后的南瓜片摆盘，放入-40 ℃的冰箱预冷冻4 h。然后放入真空冷冻干燥机中，设置冷阱温度-51 ℃，真空度1.2 Mbar，升华温度-20 ℃，干燥时间18 h。

（4）真空带式干燥

将烫漂后的南瓜片进行粗破碎打浆（南瓜:水=1:0.5），然后过超细粉碎设备粉碎。南瓜浆采用60 目滤网去掉部分不溶性纤维等成分。过滤后的南瓜浆在50 ℃下浓缩至40 °Brix。浓缩后的南瓜浆采用真空带式干燥，干制条件为：真空上限4 000 Pa，真空下限3 500 Pa；三阶段干燥温度分别为90、85、80 ℃，干燥时间为45 min。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 营养成分的测定

总糖测定方法：苯酚-硫酸法[6]；还原能力测定：FRAP法[7]；DPPH 自由基清除率[8]；还原糖含量的测定：参照GB/T 5009 直接滴定法。

1.4.2 含水量的测定

采用水分测定仪进行测定，每个样品称取3～5 g，测量温度为120 ℃，每个样品平行测定3 次，取平均值。

1.4.3 溶解性的测定

南瓜粉溶解性的测定参考Gong Zhiqing 等[9]的方法。

1.4.4 粒径和比表面积的测定

采用激光粒径分布仪测定南瓜粉的粒径分布和比表面积[10]。

1.4.5 色泽的测定

采用WSC-S 型全自动测色色差计测定南瓜粉的色泽，获得值值和值，平行测定3 次。反映颜色明亮程度，从黑暗（* = 0）到明亮（*=100）的变化反应颜色从绿色到红色的变化，反映颜色从蓝色到黄色的变化。

1.4.6 玻璃化转变温度的测定

采用差示扫描量热法（DSC）测量南瓜粉的玻璃化温度[11]。分别称取南瓜粉样品4～8 mg 于DSC 坩埚中，密封后放入DSC 样品池，以空坩埚作对照。吹扫气为氮气，流速20 mL/min，采用液氮将样品冷却。先将样品由25 ℃冷却至-80 ℃，在此温度下维持2 min，再以5 ℃/min 的升温速率扫描温度范围在-80～100 ℃的样品，得到样品的DSC 曲线，扫描后的样品再由100 ℃冷却至25 ℃。采用软件分析得到初始点Tgi、中点Tgm、拐点Tf、终点Tge的玻璃化转变温度，样品的玻璃化转变温度Tg 取其中点值Tgm。

1.4.7 堆积密度的测定

将10 mL 量筒于110 ℃烘箱中烘1 h 后放入干燥器中冷却后称重，直至恒重；向量筒中加入5 mL南瓜粉，称重；重复测定3 次，取平均值。堆积密度的计算公式见式（1）。

1.4.8 膨胀力测定

1.4.9 水溶性性指数（WSI）的测定

1.4.10 溶解时间的记录

将100 mL 烧杯装入80 mL、80 ℃的去离子水，称取5 g 南瓜粉，均匀散布在水面上，于恒温磁力搅拌器中速搅拌，记录从搅拌开始到南瓜粉结块组织全部分散所需的时间。

1.4.11 持水力、持油力的测定

持油力的测定：与持水力测定方法相似，即称取一定质量的南瓜粉于50 mL 离心管中，加入花生调和油40 mL，充分搅拌均匀后静置30 min，以5 000 r/min 离心20 min，记录上清油液的体积，计算持油力[15]。持水力、持油力的计算公式分别见式（4）、（5）。

1.5 统计分析

数据处理采用Excel 作图、SPSS17.0 进行平均值和标准差计算、Duncan 多重比较、相关性分析，Origin8.0 进行数据进行统计、分析。

2 结果与分析

2.1 四种干燥方式对南瓜粉色泽的影响

表1 四种干燥方式对南瓜粉色泽的影响Table 1 Effect of four drying methods on the color of pumpk in powder

粉体的色泽是评价果蔬粉最直观的感官指标，本试验以*值（即黄度值）表示南瓜的色泽。由表1 看出，4种干燥方式制取的南瓜粉颜色差异性显著值大小依次为喷雾干燥＞真空冷冻干燥＞热风干燥＞真空带式干燥，说明喷雾干燥南瓜粉值最大，亮度最高值最小，南瓜粉颜色最浅，偏白。这是由于喷雾干燥过程中添加了助干剂麦芽糊精（呈白色），所以导致其红色变浅。值中热风干燥粉偏红程度最大，真空带式干燥粉次之，这是由于当热风干燥温度超过70 ℃时，褐变反应随着温度的升高而加快，真空带式干燥时南瓜浆真空干燥阶段受热不均匀，导致南瓜片发生局部焦化现象，色泽加深。值中真空冷冻南瓜粉黄度值最大，最接近南瓜原色，原因是真空冷冻干燥过程中冰晶直接升华，真空和低温的共同作用，减少了氧化褐变及非酶褐变反应，对颜色保留最好。综合考虑分析，4 种干燥方式制取的南瓜粉，真空冷冻干燥、喷雾干燥有利于对色泽的保持。

2.2 四种干燥方式对南瓜粉理化性质的影响

2.3 四种干燥方式对南瓜粉粉体性质及多糖含量的影响

将南瓜经热风干燥、真空冷冻干燥、真空带式干燥、喷雾干燥后所制备的南瓜粉进行粉体性质及总糖含量的分析，结果如表3（见下页）。

由表3 可知，四种干燥方式最终产品含水量相差不大。热风干燥粉和真空带式干燥粉堆积密度较大，且无显著性差异，喷雾干燥粉次之，真空冷冻干燥粉休止角最大，堆积密度最小。研究表明，堆积密度越大，越有利于压片成型，因此，在此工艺条件下，热风干燥粉和真空冷冻干燥粉最有利于压片成型。4 种南瓜粉粉体的膨胀力大小依次为热风干燥＞真空带式干燥＞真空冷冻干燥＞喷雾干燥，这是因为喷雾干燥粉比表面积小，亲水基团暴露数量少，不利于与水结合，使得膨胀力减小[16]；喷雾干燥南瓜粉水溶性指数较大，其他三种南瓜粉的水溶性指数无显著性差异，这可能是因为喷雾干燥物料经湿法超细粉碎，细胞破碎较为严重，可溶性物质溶出较多；真空冷冻干燥粉内部组织保持较好，可溶性物质溶出较少；热风干燥粉的水溶性指数较小，原因可能是南瓜长时间热风烘干后，表面收缩，组织紧密且细胞组织破坏较为严重，不利于可溶性物质的溶出[17]。热风干燥粉和真空带式干燥粉持水力无显著性差异。喷雾干燥粉显著低于其他三种，可能是由于喷雾干燥粉中含有部分麦芽糊精，粉中干物质所占比例相对较少，最终导致产品的持水率不是很高。喷雾干燥粉、真空冷冻干燥粉持油力无显著性差异，热风干燥、真空带式干燥粉显著低于其他两种。

表2 四种干燥方式对南瓜粉粒径和比表面积的影响Table 2 Particle sizes and surface area of pumpkin powder product by four drying methods

表3 四种干燥方式对南瓜粉粉体性质的影响Table 3 Powder properties of pumpkin powder product by four drying methods

表4 四种干燥方式对南瓜粉多糖含量的影响Table 4 Polysaccharide content of pumpkin powder product by four drying methods

由表4 可知，4 种不同的干燥方式得到的南瓜粉的总糖和还原糖含量的大小趋势相同，均为真空冷冻干燥＞喷雾干燥＞真空带式干燥＞热风干燥。虽然真空冷冻干燥所耗时间最长，但真空、低温的条件避免了发生反应对糖的消耗[17]，因此经真空冷冻干燥工艺得到南瓜粉的总糖和还原糖含量均最高；喷雾干燥和真空带式干燥的总糖和还原糖含量相对较多，喷雾干燥是通过将南瓜浆雾化后，在与热空气接触后、水分迅速汽化，即得到干燥的南瓜粉；喷雾干燥缩短了干燥时间，较好地保留了物料的营养成分，减少总糖的损失[18]。热风干燥产品的总糖和还原糖含量最低，热风干燥耗时较长、温度较高，南瓜中的葡萄糖、果糖和氨基酸发生了美拉德反应，使总糖和还原糖的含量降低[19]。

2.4 干燥方式对南瓜粉抗氧化性及还原能力的影响

表5 干燥方式对南瓜粉抗氧化性及还原能力的影响Table 5 Influence of drying methods on antioxidant activity and reducing power of pumpkin powder

由表5 可以看出，干燥方式对南瓜粉还原能力的影响规律是真空冷冻干燥＞真空带式干燥＞热风干燥＞真空冷冻干燥，对DPPH 自由基清除率的影响规律为热风干燥＞真空带式干燥＞真空冷冻干燥＞喷雾干燥，VFD 南瓜粉还原能力显著高于其他干燥方式，说明低温保留了南瓜粉中多酚含量，产品还原能力较其他三种干燥方式强。