喷雾干燥速溶香蕉粉制备工艺研究

许学勤，李 丹

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

喷雾干燥速溶香蕉粉制备工艺研究

许学勤，李 丹

（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

从全利用香蕉可食部分出发研究喷雾干燥法制备速溶香蕉粉的工艺，主要研究了干燥前果汁的浓缩与调配。酶处理后的香蕉果浆经离心分离，上清液喷雾干燥制备速溶香蕉粉。以含水量、吸湿性、溶解性、粒径、颗粒微观结构为指标考察麦芽糊精DE值、添加量、果汁浓度及抗结剂对喷雾干燥产品的影响，得到最佳工艺为：果汁浓缩至20°Brix，添加0.6（kg/kg香蕉固形物）DE15～20麦芽糊精，0.015（kg/kg香蕉固形物）SiO2。

香蕉粉，喷雾干燥，麦芽糊精，抗结剂

香蕉粉是一种新型香蕉深加工产品，营养丰富，风味浓郁，市场前景广阔。目前欧美、日本对香蕉粉的年需求量在20万t以上；国内蕴藏的市场也很大，保守估计年需求量在5万t以上［1］。而我国目前成熟的香蕉粉产品并不多，因此本研究拟为香蕉粉的工业化生产提供一种思路和方法。现有的速溶香蕉粉加工工艺一般是将酶处理的香蕉果浆分离后，上清液与其他物质混合，喷雾干燥得到产品。干燥前多添加具有较高Tg值的物质，以解决香蕉汁液单独喷雾的困难［2-3］。目前的添加物分为两类：一类是加入食用油及乳化剂，形成微胶囊，如添加玉米油、淀粉糖浆、单甘酯等［4］；另一类是添加淀粉、糊精及蛋白类载体，如添加大豆蛋白和麦芽糊精的混合物［5］、麦芽糊精与淀粉的混合物等［6］，第一类添加物需要制备稳定的乳状液，工艺较为复杂；第二类添加物中，存在添加物种类较多，产品有效成分比例降低的问题。综合分析各种香蕉粉制备工艺的特点，本研究室认为，可用离心方法将经过酶处理的香蕉果浆分为上清液与果渣，然后分别进行干燥处理，同时得到两种不同特点的香蕉粉，实现对香蕉可食部分完全利用。离心分离得到的上清液浓度较低，因此先对上清液进行部分浓缩，然后再加入助剂进行干燥，一方面利用部分浓缩提高果汁浓度，可以降低喷雾干燥负荷，从而有节能意义；另一方面在一定程度上可降低助剂的添加量，使产品保持较高的香蕉固形物成分比例，从而提高速溶香蕉粉的品质。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

香蕉 广东芝麻香蕉，八至九分熟；果胶酶、精制α-淀粉酶 无锡杰能科生物科技有限公司，酶活分别为4500U/g及1570U/g；麦芽糊精（DE8～10，DE10～15，DE15～20） 山东保龄宝生物科技有限公司提供；SiO2、可溶性纤维 实验室自备。

LXJ-Ⅱ型离心沉淀机 上海医用分析仪器厂；WZS-Ⅰ型阿贝折光仪 上海第二分析仪器厂；R系列旋转蒸发器 无锡星海王生化设备有限公司；QZ-5型高速离心喷雾干燥机 无锡林州干燥器厂；2000型激光粒度仪 英国Mastersizer公司；Quanta-2000型扫描电子显微镜 荷兰Philip公司。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 切片 香蕉经清洗去皮后切成0.5cm左右的薄片。

1.2.2.2 护色 香蕉切片后立刻浸入0.05%抗坏血酸溶液中，85℃下保持9min。

1.2.2.3 匀浆 香蕉片与护色液共同用多功能食品加工机打浆，所得香蕉果浆通过胶体磨，得到均匀细腻不易分层的香蕉果浆。

1.2.2.4 酶处理 将以上制备得到的香蕉果浆，加入果胶酶及α-淀粉酶进行水解。

1.2.2.5 分离、浓缩、压滤 香蕉酶解液3000r/min离心分离，得到上清液（果汁）及下层沉淀（果渣）。果渣部分压滤除去大部分水分，滤出的果汁并入上清液中。果汁部分真空浓缩至一定浓度供干燥用。

1.2.2.6 调配 在香蕉果汁中加入适量添加物，包括助干燥剂和抗结剂，均质使体系均一稳定。

1.2.2.7 喷雾干燥 将调配好的香蕉汁喷雾干燥，选择进风温度180℃，出风温度80℃。本文主要介绍喷雾干燥前果汁的浓缩与助剂的选择。

1.2.3 速溶香蕉粉的制备实验

1.2.3.1 麦芽糊精DE值的选择 经离心分离后得到的酶解上清液，真空浓缩至20°Brix，分别加入DE8～10，DE10～15，DE15～20的麦芽糊精，均质后喷雾干燥，比较干燥效果。

1.2.3.2 麦芽糊精添加量的选择 浓度为20°Brix的香蕉浓缩汁，加入不同比例（0.4，0.6，0.8，1kg/kg香蕉固形物）1.2.3.1确定的DE值的麦芽糊精，比较干燥效果。

1.2.3.3 果汁浓缩度的选择 不同浓度15，20，25，30°Brix的香蕉浓缩汁，加入1.2.3.2确定的麦芽糊精，比较干燥效果。

1.2.3.4 抗结剂对速溶香蕉粉的影响 加入抗结剂（SiO2，可溶性纤维），比较干燥效果及其对颗粒微观结构的影响。以含水量、溶解性、吸湿性、粒径、颗粒微观结构为指标衡量所得香蕉粉的品质。

1.2.4 测定方法

1.2.4.1 含水量测定 重量法［7］。

1.2.4.2 溶解性 在龚志清［8］的方法上进行改进。取1g（m1）香蕉粉于50mL烧杯中，加入10mL蒸馏水（50±1℃），用秒表开始计时保持60s。立即取复水后的香蕉果汁1mL于恒重的铝盒中，放入105±2℃的烘箱中干燥4h，称重（m2）。

1.2.4.3 吸湿性［7-9］配制NaCl饱和溶液（相对湿度75.28%），置于干燥器底部。将0.5g样品置于恒重的铝盒中，放在干燥器中。将干燥器置于30℃恒温培养箱中存放24h。

1.2.4.4 粒径分布［10］采用激光粒度仪分析。

1.2.4.5 颗粒微观结构［9］扫描电子显微镜（SEM）观察，放大倍数300倍。拍摄显微结构照片。

1.2.4.6 营养成分测定 总糖测定：斐林试剂容量法［11］；VC含量测定：碘量法［12］；完全溶解时间：取1g香蕉粉于100mL烧杯中，加入10mL、75℃的饮用水，搅拌条件下测其完全溶解时间。

2 结果与讨论

2.1 麦芽糊精DE值对速溶香蕉粉干燥的影响

麦芽糊精DE值对速溶香蕉粉含水量、吸湿性、溶解性的影响如表1所示。

表1 麦芽糊精DE值对速溶香蕉粉干燥效果的影响

如表1所示，速溶香蕉粉的含水量随麦芽糊精DE值升高表现为微弱下降趋势，这与国外学者在喷雾干燥仙人掌梨汁时得到的结论类似［13］。麦芽糊精的溶解性随其DE值增大而增强，本实验产品的溶解性也表现为相同的变化趋势，随DE值升高溶解性由45.78%上升至54.35%。产品的吸湿性表现为随DE值升高而下降，可能是高DE值麦芽糊精在干燥过程中对香蕉固形物（含低分子量糖）有更好的包埋效果，从而使产品吸湿性降低。综合以上分析，高DE值的麦芽糊精更有利于香蕉果汁的干燥，因此选择DE15～20的麦芽糊精作为干燥助剂。

2.2 麦芽糊精添加量对速溶香蕉粉干燥效果的影响速溶香蕉粉含水量、吸湿性、溶解性随麦芽糊精添加量的变化如表2所示。

表2 麦芽糊精添加量对速溶香蕉粉干燥效果的影响

如表2所示，产品溶解性和吸湿性均随麦芽糊精添加量增加而下降，而以溶解性下降更为明显；产品含水量随麦芽糊精添加量的变化有一个最低值，出现在添加量为0.6kg/kg香蕉固形物时。虽然麦芽糊精添加量为0.4kg/kg香蕉固形物的产品有较好的溶解性，但此时干燥过程因产品玻璃化转变温度较低而出现较严重的粘壁现象，几乎没有流动性，且含水量较高（4.67%）。将麦芽糊精添加量增加到0.6kg/kg香蕉固形物，可使产品含水量降低到2.41%，几乎是前者的一半，粘壁现象得到改善。进一步提高麦芽糊精添加量如0.8或1.0kg/kg香蕉固形物，粘壁现象进一步得到改善，但所得产品溶解性明显下降。对于速溶香蕉粉来说，麦芽糊精应在能顺利得到干燥产品的前提下尽量少添加，才能使其更多地体现天然香蕉粉的属性。综合比较后认为，麦芽糊精添加量0.6kg/kg香蕉固形物时产品整体品质较好。虽然吸湿性仍较强，但可通过适宜的包装材料和包装方式来克服。该麦芽糊精添加量水平与喷雾干燥草莓粉［10］相当，较喷雾干燥杨梅粉［9］（1kg/kg香蕉固形物）低40%。

2.3 香蕉汁浓度对速溶香蕉粉干燥效果的影响

香蕉汁浓度对速溶香蕉粉含水量、吸湿性、溶解性的影响如表3所示，粒径分布与溶解性的关系如图1所示。

表3 果汁浓缩度对速溶香蕉粉干燥效果的影响

图1 果汁浓度与速溶香蕉粉平均粒径和溶解性的关系

由表3可知，产品含水量随香蕉汁浓度升高而略有降低，最大值与最小值之差为0.6%，且含水量均低于4%，微生物不易生长［6］；香蕉汁浓度低时得到的产品含水量高，可能由于物料来不及充分干燥就到达干燥器底端所致。产品的吸湿性则在20.2%～21%之间波动，说明果汁浓度对吸湿性影响很小。

图1显示了果汁浓度对干燥产品的平均粒径有较大的影响，进而影响产品的溶解性，较小的颗粒溶解性更强［14］。由图1可知，果汁浓度小于25°Brix时，产品的平均粒径随果汁浓度的增加而减小，溶解性则增强，30°Brix时，粒径又增大，溶解性也随之下降。一般而言，产品粒度小，则易溶于水，但粒度太小，则产品分散性不好，容易结团，反而不利于产品的溶解［6］。图2为不同浓度果汁干燥所得速溶香蕉粉的粒径分布图，图中各曲线由平行实验所得，曲线重合性好则颗粒越稳定。由图2可知，采用25°Brix浓缩汁喷雾干燥所得的产品虽然平均粒径最小，但粒径分布不集中且在溶解后期出现团聚，形成较大颗粒，产品性质不稳定。而20°Brix与30°Brix果汁喷雾干燥所得产品粒径适中，粒径分布较集中且稳定性好，20°Brix时平均粒径较30°Brix略小，因此溶解性也略高，故选择果汁浓度为20°Brix。

2.4 抗结剂对速溶香蕉粉颗粒微观结构的影响

利用扫描电子显微镜观察、比较参照组、添加0.015kg/kg香蕉固形物SiO2及同样比例的可溶性纤维所制备的香蕉粉颗粒微观结构，分析不同抗结剂对于喷雾干燥产品颗粒微观结构的影响，结果如图3所示。

由图3a可知，未添加抗结剂的速溶香蕉粉，其颗粒许多呈无定形态，表面不完整，难以形成一定的形状，颗粒直径一致性差，且粒子互相之间粘连严重。可能由于浓缩汁中含有大量小分子糖，Tg值较低，干燥过程中极易形成无定形态，难以形成一定的形状和规则的内部结构，造成粉体吸湿性强易结块，影响产品形态和品质。图3b、3c中，由于添加了抗结剂，颗粒状态发生了明显的改变，所得香蕉粉颗粒变小，更易区分，形状更一致，更接近于球形。添加SiO2的颗粒图3b较添加可溶性纤维的颗粒图3c分散性更好，颗粒之间粘连较少，损伤的颗粒较少，极少数颗粒出现了晶形表面（图3b中圆圈内），说明在喷雾干燥过程中出现了结晶化，产品稳定性提高。喷雾干燥前在浓缩汁中加入适当的抗结剂可以帮助速溶香蕉粉在干燥过程中形成一定晶形，使颗粒大小、结构、理化性质等得到改善［11］。

图2 不同果汁浓度所得速溶香蕉粉的粒径分布图

图3 添加抗结剂对香蕉果汁粉微观结构的影响

由表4可知，添加SiO2和可溶性纤维后含水量较未添加时略低，吸湿性较未添加时小，添加两种抗结剂后产品的溶解性都比未添加时高。喷雾干燥所得到的产品颗粒通常是空心球状或球体的一部分，产品的这种外形使得喷雾干燥粉具有良好的复水性。添加抗结剂后产品颗粒形状更规则更接近球形，所以溶解性提高。综上所述，喷雾干燥前添加SiO2作为抗结剂，得到的产品颗粒状态良好，溶解性提高，吸湿性变小，改善了产品的品质，且整体品质优于添加可溶性纤维。故选择SiO2作为抗结剂。所得速溶香蕉粉的含水量约为 3.53%，总糖含量56.68%，其中还原糖含量为27.41%，每克香蕉粉含VC3.76mg，在75℃水中完全溶解时间为15.2s。

表4 抗结剂对速溶香蕉粉干燥效果的影响

3 结论

经过酶处理的香蕉果浆，离心分离得到上清液与沉淀果渣两部分，可采用不同方法分别进行干燥，即实现香蕉可食部分的最大程度利用。浓缩至20°Brix的香蕉酶解上清液，与0.6kg/kg香蕉固形物DE15～20的麦芽糊精（干燥助剂）及0.015kg/kg香蕉固形物SiO2（抗结剂）混合后，经过干燥，可得到溶解性、色泽和风味良好，颗粒结构较完整的速溶香蕉粉。

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Study on technique of instant banana powder by spray drying

XU Xue-qin，LI Dan
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

From the point of full utilization of banana edible part，the technique for processing instant banana powder was studied，especially the concentration and preparation of juice before drying.Banana pulp was firstly separated into supernatant and insoluble marc by centrifugation after enzymatic treatment of fragmentized banana pulp.Then supernatant was dried by spray-drying to prepare instant banana powder.The quality of spray-drying products was evaluated by water content，hygroscopicity，dissolubility，average diameter and microstructure to study the indexes of DE value and levels of maltodextrin（MD）added to the pulp，juice concentration and anti-caking agent. The optimum conditions were：the juice was concentrated to 20°Brix，the addition of MD（DE15～20）and SiO2was found to be 0.6 and 0.015（kg per kg banana solids）.

banana powder；spray-drying；maltodextrin；anti-caking agent

TS255.1

B

1002-0306（2011）02-0201-04

2010-01-22 *通讯联系人

许学勤（1958-），男，副教授，研究方向：食品加工技术。

广东省产学研项目（2007B090100009）。