银耳预泡液喷雾干燥制备精粉的工艺优化*

陈丰，何燕萍，周丽婷，黄春林

（福建农业职业技术学院生物技术学院，福建 福州 350302）

银耳（white fungus，Tremella fuciformis），属真菌门担子菌纲银耳属，富含银耳多糖、黄酮类和多酚类等具有生物活性成分的物质[1]。银耳在采摘后需经过一段时间预泡塑型再干燥，在预泡过程中银耳子实体的糖类、蛋白质等营养成分不同程度地浸出，预泡液将作为废水排出，造成了资源浪费和环境污染。

目前，对于食用菌加工预煮液废弃物的利用已有报道。薛淑静等[2]测定了白灵菇预煮液的主要营养成分以及风味物质组成；段秀辉等[3]分析了3种食用菌预煮液的营养成分。刘璐等[4]对鲜香菇与香菇预煮液的挥发性成分进行分析；陈君琛等[5，6]利用喷雾干燥技术将棕色蘑菇、大球盖菇漂烫液制备成营养精粉；芦菲等[7]将鲜平菇喷雾干燥制备平菇精粉；薛淑静等[8]利用白灵菇预煮液加工沙拉酱。但是，关于银耳预泡废弃液的研究尚无报道。

本研究通过测定银耳预泡液的主要营养成分，为其资源化利用提供科学依据，并采用喷雾干燥制备精粉，意为银耳预泡液的高值化利用提供基础。本研究对环境保护、资源循环利用亦有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

银耳预泡液，取自福建省三明市尤溪镇，新鲜银耳采摘后经过30～40 min浸泡塑型，从排放口取废弃液（总固形物含量约为0.067%），经真空浓缩（温度55 ℃、真空度-0.098 MPa）得到不同总固形物含量的预泡液。

1.2 仪器与设备

SY6000小型喷雾干燥仪，上海世远生物设备工程有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 银耳预泡液总固形物含量的测定

称取样品（M1，g），置于干至恒重的称量皿（M0，g）中，放置入烘箱中105 ℃干至恒重（M2，g），计算总固形物含量。

1.3.2 银耳预泡液精粉得率的测定

M为收集到的精粉质量，g；R为精粉的含水率，%；M0为银耳预泡液总固形物质量，g。

1.3.3 主要营养成分及重金属含量分析

按照以下方法标准进行测定：

GB 5009.5-2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》；

GB 5009.11-2014《食品安全国家标准 食品中总砷及无机砷的测定》；

GB 5009.12-2017《食品安全国家标准 食品中铅的测定》；

GB 5009.13-2017《食品安全国家标准 食品中铜的测定》；

GB 5009.14-2017《食品安全国家标准 食品中锌的测定》；

GB 5009.17-2014《食品安全国家标准 食品中总汞及有机汞的测定》；

GB 5009.90-2016《食品安全国家标准 食品中铁的测定》；

NY/T 1676-2008《食用菌中粗多糖含量的测定》。

1.3.4 喷雾干燥单因素试验设计

分别以助干剂β-环糊精的添加量、总固形物含量、进料比例、进料温度、雾化压力等5个因素为变量，将其他工艺参数固定进行单因素试验，研究各因素对银耳预泡液精粉得率的影响。

1.3.5 响应曲面试验设计

在单因素试验结果的基础上，选取进料比例（x1）、进料温度（x2）、雾化压力（x3）为试验因素，按照Box-Benhnken试验设计原理，以精粉得率为响应值，进行3因素3水平响应面分析试验，优化喷雾干燥工艺。试验因素和水平见表1。

表1 响应面分析因子及编码水平表

1.3.6 数据处理方法

采用Design-Expert 8.0.6对试验数据进行回归分析；采用Origin pro 8.5绘图。

2 结果与分析

2.1 银耳预泡液主要营养成分及重金属含量分析

由表2可知，银耳预泡液主要营养成分为蛋白质和糖类，总砷、汞、铅重属含量都低于GB/T 29602-2013《固体饮料》要求。

表2 银耳预泡液主要营养成分与重金属含量

2.2 单因素试验结果与分析

2.2.1 助干剂的添加量对喷雾干燥精粉得率的影响

由于β-环糊精可提高料液的玻璃化转化温度，使雾滴颗粒更易于转变为玻璃态而提高粉末得率[4]，故本研究选用β-环糊精作为喷雾干燥助干剂。β-环糊精添加量对精粉得率的影响见图1。由图可知，添加β-环糊精可显著提高精粉得率，而当添加量达到35.5%后，精粉得率基本不变。

图1 β-环糊精添加量对喷雾干燥精粉得率的影响

2.2.2 总固形物含量对喷雾干燥得率的影响

由图2可知，当银耳预泡液总固形物含量为2.8%时，精粉得率最高。这是由于液滴含水量越高，喷雾干燥时水分蒸发不彻底，易造成黏壁使得精粉得率受到影响；当总固形物含量过高时，银耳预泡液黏度大，进料速度减慢，雾化形成的液滴颗粒直径大，水分的蒸发慢，影响了得率。

图2 料液总固形物含量对喷雾干燥得率的影响

2.2.3 进料比例对喷雾干燥得率的影响

银耳初泡液的黏度较大，阻碍了雾化效果，因此喷雾干燥时进料比例对料液的黏壁影响较大。由图3可知，进料比例在80%时，银耳初泡液的喷雾干燥得率最高。

图3 进料比例对喷雾干燥精粉得率的影响

2.2.4 进料温度对喷雾干燥得率的影响

进料温度对银耳初泡液喷雾干燥的影响见图4，由图可知，当进料温度较低时（120 ℃），喷雾干燥效果不佳，这是由于进料温度太低，物料没有得到充分干燥，黏壁现象严重使得精粉的得率不高。随着进料温度提高到150 ℃，产品得率显著提高，达到最大值42.0%。但当温度到达160 ℃，精粉得率反而有所下降，可能是由于过高的进料温度使分子构象改变，导致产品由玻璃态进入橡胶态和黏流态，造成了黏壁，得率反而下降。这一现象，与大球盖菇、棕色蘑菇漂烫液喷雾干燥趋势一致[5，6]。

图4 进料温度对喷雾干燥精粉得率的影响

2.2.5 雾化压力对喷雾干燥得率的影响

由图5可知，随着雾化压力的增大，银耳预泡液精粉得率升高。这可能是因为雾化压力低，进料液滴比表面积小，不能充分进行热交换；当压力持续增大后，雾化压力在80～100 MPa，精粉得率变化不大。

图5 雾化压力对喷雾干燥精粉得率的影响

2.3 响应面法优化试验结果

在单因素试验的基础上，本研究先确定了β-环糊精的添加量为35.5%、银耳预泡液的总固形物含量为2.8%等参数，选取进料比例（x1）、进料温度（x2）、雾化压力（x3）为试验因素，进行响应面法优化。

2.3.1 试验结果

响应面法优化试验方案及结果见表3。

2.3.2 精粉得率的响应曲面分析

对以上试验数据进行二次回归分析，可得回归方程：

其中Y为银耳预泡液精粉得率响应值（%），x1、x2、x3分别为进料温度、进料比例、雾化压力的编码值。

表3 响应面法优化试验方案及结果

表4 得率的回归模型方差分析

试验结果方差分析见表4。结果可知，模型项P值小于0.0001，失拟度0.7583＞0.1，表明该模型可信度高。拟合度为0.9760和校正拟合度相近，可知研究的预测值和试验值有较好的拟合度，可用于结果的预测。影响银耳预泡液喷雾干燥的影响因素排序为：x2＞x1＞x3，即：进料比例＞进料温度＞雾化压力。

图6 进料温度和进料比例交互作用精粉得率的曲面图及其等高线图

图6为进料温度和进料比例的交互作用响应面。由图可知，随着进料温度的升高，精粉得率增加；当进料温度固定时，进料比例增大，精粉得率呈现先升高而后降低的趋势，即进料比例并非越高越好。

2.3.3 喷雾干燥工艺参数优化

由响应面优化分析可得，当x1=0.21，x2=0.25，x3=-0.06，银耳预泡液喷雾干燥制的精粉得率最高。由此确定了最优工艺参数：β-环糊精的添加量为35.5%、总固形物含量为2.8%，进料温度为152 ℃，进料比例为82%，雾化压力为90 MPa。通过验证性试验，得到银耳预泡液精粉得率为50.33%，接近预测值49.06%，可证明该模型的可靠性。

3 结论

⑴银耳预泡液主要营养成分为蛋白质和糖类，总砷、汞、铅重属含量都低于GB/T 29602-2013 《固体饮料要求》；

⑵通过响应面优化试验明确了银耳预泡液喷雾干燥制得精粉工艺为：β-环糊精的添加量为35.5%、总固形物含量为2.8%，进料温度为152℃，进料比例为82%，雾化压力为90MPa。