麦芽糊精对喷雾干燥紫薯全粉理化性质的影响

陈 芳，彭 珍，刘 嘉，叶发银，赵国华，2，3，*

(1.西南大学食品科学学院，重庆400715;2.重庆农产品加工技术重点实验室，重庆400715;3.重庆市甘薯工程技术研究中心，重庆400715)

紫薯(Ipomoea batatas L.)具有独特的生理保健作用和药用价值［1］。紫薯全粉是新鲜紫薯脱水干制产品，包含除薯皮外几乎全部的营养元素，其保健功能成分损失率极低，复水后的紫薯全粉具备新鲜紫薯的果肉色泽、风味和口感。将紫薯加工成全粉不仅可有效降低企业的贮藏成本，还可为其他食品加工业提供紫薯原料［2－3］。近年来，紫薯全粉因其良好的功效倍受市场青睐。但是，由于其淀粉含量高，熟化后料液粘度大，喷雾干燥制粉过程中水分蒸发效率低、能耗高且产品团聚现象严重［4－5］。因此，改进生产工艺对紫薯全粉的生产与应用意义重大。本小组前期对不同助干剂对喷雾干燥紫薯全粉的影响进行了研究，发现当不添加助干剂时，出粉率低，且产品质量差;而助干剂对喷雾干燥紫薯全粉的理化特性的影响强度顺序为:麦芽糊精＞麦芽糊精/β－环糊精＞β－环糊精［6］。在此基础上，本文进一步研究了麦芽糊精添加量(10%、20%、30%、40%)对喷雾干燥紫薯全粉的理化特性影响，以期为喷雾干燥紫薯全粉的工业化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

鲜紫薯 品种万紫56，由西南大学实验农场基地提供;麦芽糊精(食品级，DE20) 山东西王食品有限公司;甲基红(分析纯) 重庆川东化工有限公司化学试剂厂;溴甲酚绿(分析纯)天津东昌精细化工工贸有限公司;氢氧化钠、甲醇、盐酸、三氯乙酸、硝酸铝、铁氰化钾等(分析纯)成都科龙化工试剂厂;1，1－二苯基－2－苦肼基(生化试剂)日本和光纯药试剂公司。

1.2 仪器与设备

GYB－60－63均质机 上海东华高压均质机厂;YC－015喷雾干燥器 上海雅程仪器设备有限公司;UltraSan PRO色差仪 上海信联创作电子有限公司;SHZ－ⅢD型循环水真空泵 上海亚荣生化试剂厂;BS223S电子天平 北京塞多利斯仪器系统有限公司;HH－2数显恒温水浴锅 金坛市富华仪器有限公司;DHG－9140电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司;722型可见分光光度计 上海观科分光仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 紫薯全粉的制备 鲜紫薯→清洗→蒸煮(蒸馏水∶紫薯6∶1(w/w)，蒸煮温度100℃，蒸煮时间25min)→去皮→捣泥→冷却→胶体磨(2次)→不同浓度麦芽糊精(0%、10%、20%、30%、40%)→均质(30MPa，2次)→喷雾干燥(进料浓度17g/100g，进风温度 200℃，出风温度 100℃，入料流量50mL/min)→收集。

1.3.2 紫薯全粉成分及出粉率的测定 水分测定:直接干燥法;灰分测定:高温灼烧法;粗蛋白测定:凯氏定氮法;粗脂肪测定:索氏抽提法;淀粉测定:酸水解－高锰酸钾滴定法;粗纤维测定:GB/T 5009.10。出粉率(%)=(收集的粉/喷雾干燥前料液的固形物含量)×100。

1.3.3 紫薯全粉持水力的测定 持水力的测定参考Zhao 等人［7］的方法。

1.3.4 紫薯全粉色泽的测定 本实验采用色彩色差仪进行色泽测定和评价。采用CIELAB表示色系统，即L*、a*、b*表色系统。L*称为明度指数，L*=0表示黑色，L*=100表示白色;a*、b*代表一个直角坐标的两个方向，+a*表示红色程度;－a*为绿色程度;+b*表示黄色程度;－b*为蓝色程度［8］。

称取一定量的紫薯全粉放入透明玻璃盒中，然后置于色差仪检测口处进行色泽测定［9］。测定参数如下:

式中:L*、a*、b*为样品的亨特色素值;L0、a0、b0为紫薯泥的亨特色素值。

1.3.5 紫薯全粉流动性的测定

1.3.5.1 休止角的测定 紫薯全粉休止角的测定根据Zhao等［7］的方法稍作修改。将一漏斗固定于铁架台上，并垂直于坐标纸且漏斗的下端离坐标纸的高度为1cm。称取一定量的紫薯全粉缓慢倾倒入漏斗，直至粉末锥体的顶部刚好接触漏斗的下端。记录锥体直径。

式中:H为漏斗的下端离坐标纸的高度，cm;R为粉末锥体直径，cm。

1.3.5.2 滑角的测定 紫薯全粉滑角的测定根据Ileleji和Zhou［10］的方法稍作修改。准确称取紫薯全粉5.000g，置于一长130mm，宽100mm的玻璃板上，缓慢举起玻璃板直至粉体表面开始滑动，记录此时玻璃板的垂直高度。

式中:H为倾斜玻璃板的垂直高度，cm;L为玻璃板长度，cm。

1.3.6 紫薯全粉吸附等温线的测定 紫薯全粉吸附等温线的测定根据Lee［11］的方法稍作修改。准确配制不同水分活度的饱和溶液 NaOH(Aw，0.070)，MgCl2(Aw，0.33)，Mg(NO3)2(Aw，0.528)，NaCl(Aw，0.752)，KBr(Aw，0.807)，KCl(Aw，0.842)，BaCl2(Aw，0.901)和 K2Cr2O7(Aw，0.986)，并分别倒入康威皿的外槽。准确称取烘至恒重的紫薯全粉1.000g，放入已称重的瓶盖中，再置于康威皿的里槽，密闭。将样品置于室温(25±1)℃一周后，每隔12h称重样品直至重量差小于±0.005g，以此判定样品已达到平衡，此时样品的含水量即为平衡水分含量。实验采用吸附模型 Henderson、Kuhn、Oswin、Bradley、Halsey 和Chung－Pfost进行数据的模型拟合。

1.3.7 紫薯全粉花色苷的测定 花色苷的测定参考Hosseinian 等人［12］的测定方法。

1.3.8 数据分析 用SPSS 16.0进行数据分析。方差分析(p＜0.05为显著差异)，用Duncan进行分析，数据以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 麦芽糊精添加量对紫薯全粉的基本成分的影响

不同添加量麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉的基本成分见表1。随着麦芽糊精添加量越高，各成分含量越低，据Quek等［13］对喷雾干燥西瓜粉的报道，麦芽糊精添加量过多，粉末的营养成分会被稀释，导致喷雾干燥后紫薯全粉的各营养成分降低。此外，麦芽糊精的添加显著降低了紫薯的水分(p＜0.05)，且随着麦芽糊精添加量的增加，水分含量逐渐降低，一方面可能是由于麦芽糊精的添加增加了料液的总固形物含量，相对减少了水分含量［13］，另一方面可能因为，助干剂的添加有助于紫薯在干燥过程中水分的损失。随着麦芽糊精添加量的增加，紫薯全粉的出粉率显著升高，这可能是由于助干剂能在紫薯全粉喷雾干燥时在其表面形成一层膜，由此提高了其玻璃化温度，也降低了粘壁现象［14－15］，从而增加了出粉率。但随着助干剂添加量的增大，起初出粉率显著增加后，当添加量进一步从30g/100g增加到40g/100g时，出粉率增加不显著(p＞0.05)。

2.2 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉持水性的影响

如表2所示，随着浸泡时间的延长，紫薯全粉的持水力不断上升。持水力的差异与淀粉内部束水的位置不同有关，主要是由淀粉分子内部羟基与分子链或水形成氢键和共价结合所致。羟基与淀粉分子结合的作用大于与水分子的结合，显示低的持水力，反之则显示高的持水力［16］。不同样品之间持水力的大小为对照组≈10%麦芽糊精＞20%麦芽糊＞30%麦芽糊精≈40%麦芽糊精。这可能是因为对照组中紫薯全粉的淀粉颗粒结构破坏程度高，而麦芽糊精能在表面形成膜，降低颗粒的表观黏度，从而保护淀粉颗粒［17］，使喷雾干燥后紫薯全粉的持水力降低。另一方面可能因为麦芽糊精本身就为一种低吸水性材料［16］。

表1 不同添加量麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉的基本成分及出粉率Table 1 Proximate composition and flour yield of spray－dried purple sweet potato flours with addition of different amount of maltodextrin

表2 浸泡时间对不同添加量麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉持水力的影响Table 2 Effects of soaking time on the water holding capacity of spray－dried purple sweet potato flours with addition of different amount of maltodextrin

表3 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉色泽的影响Table 3 Effect of maltodextrin additions on colour parameters of spray－dried purple sweet potato flours

表4 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉休止角和滑角的影响Table 4 Effect of maltodextrin additions on the repose and slide angles of spray－dried purple sweet potato flours

2.3 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉色泽的影响

由表3可以看出，随着麦芽糊精添加量的增加，粉末的L*值显著提高，说明麦芽糊精添加量越大，粉体颜色越白。b*值显著增加，而a*值显著降低。麦芽糊精的添加量在40%时，ΔΕ显著提高。本实验中，ΔE是指紫薯全粉与紫薯泥之间的色泽差异，因此，从表3中可知，麦芽糊精添加量越高，与紫薯本身的颜色差异，越大，紫薯全粉颜色就变淡，这与刘青梅［18］、陈致印［19］等的研究结果一致。这些色泽参数的变化可能与麦芽糊精的添加量的增大和花色苷、总酚含量的变化有关。

2.4 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉粉体流动性的影响

休止角和滑角能够反映粉末的流动性，其值越低粉末流动性越好。由表4可知，随着麦芽糊精添加量的增加，粉末的休止角和滑角值显著降低，说明麦芽糊精能明显提高紫薯全粉的流动性，这与王泽南［8］等人研究结果一致。

2.5 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉吸湿性的影

采用Halsey模型的R2、SE值最小，拟合数据最好。Halsey模型的非线性回归方程分别为:0%麦芽糊精 aw=exp(－17.696/m1.324)(R2=0.998)，10% 麦芽糊精 aw=exp(－17.689/m1.324)(R2=0.998)，20% 麦芽糊精 aw=exp(－15.246/m1.294)(R2=0.998)，30% 麦芽糊精 aw=exp(－13.358/m1.265)(R2=0.998)，40% 麦芽糊精 aw=exp(－12.485/m1.252)(R2=0.998)。图 1为Halsey模型拟合图，随着水分活度增加，平衡水分水量逐渐增大，呈S型吸附等温线。在同一平衡水分含量下，样品水分活度大小为10%麦芽糊精＜20%麦芽糊精＜30%麦芽糊精＜40%麦芽糊精，但无显著差异。在同一水分活度下，麦芽糊精添加量越高，紫薯全粉的平衡水分含量越低，可能是由于麦芽糊精在喷雾干燥时在紫薯全粉颗粒周围形成保护层，阻止水分的吸附和扩散，从而降低了样品的吸湿性。这与 Ahmed［14］喷雾干燥紫薯全粉以及 Renata等人［20］喷雾干燥巴西阿萨伊果汁的研究结果一致。

图1 不同添加量麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉的吸附等温线Fig.1 The moisture sorption isotherm characteristics of spray－dried purple sweet potato flours by different maltodextrin additions

2.6 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉花色苷的影响

如表5所示，麦芽糊精的添加量对喷雾干燥紫薯全粉的花色苷含量影响显著，且随着麦芽糊精添加量的增加，花色苷含量明显降低。这是由于添加麦芽糊精稀释了紫薯全粉中的花色苷浓度。对于花色苷保留效果，40%麦芽糊精＞30%麦芽糊精＞20%麦芽糊精＞10%麦芽糊精＞对照组。这可能是由于在喷雾干燥过程中，麦芽糊精在液滴表面形成膜从而保护花色苷不被过度氧化和热降解［20］，且添加量越高保护效率越高。

表5 麦芽糊精添加量对喷雾干燥紫薯全粉的花色苷含量(干基)及其保留率的影响Table 5 Effect of maltodextrin additions on the content and retention rate of anthocyanins of spray－dried purple sweet potato flours

3 结论

本实验研究了不同麦芽糊精添加量(10%、20%、30%、40%)对喷雾干燥紫薯全粉理化性质的影响，结果发现麦芽糊精添加量越高，紫薯全粉的亮度、ΔE、流动性越高，但是会降低紫薯全粉的基本营养成分和持水力。从紫薯全粉的抗氧化成分花色苷的含量来看，随着麦芽糊精添加量的增加，花色苷含量明显降低，但从花色苷的保留效果来看，40%麦芽糊精＞30%麦芽糊精＞20%麦芽糊精＞10%麦芽糊精＞对照组。从以上结论来看，低添加量的麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉的各理化性质普遍优于较高添加量的麦芽糊精，但从出粉率来看，10%～40%麦芽糊精喷雾干燥紫薯全粉的出粉率依次为26.44%、28.15%、39.85%、41.08%。30%麦芽糊精组的出粉率显著高于20%麦芽糊精组，但与40%麦芽糊精组相比无显著差异。所以，从工业生产的经济效益和生产成本来看，选择麦芽糊精的最佳添加量为30%。

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