喷雾干燥法制备玛咖精粉的工艺研究_张雯雯

网络出版时间：2014-05-27 16:47

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喷雾干燥法制备玛咖精粉的工艺研究

摘 要：本研究旨在深化玛咖加工体系，为高附加值玛咖产品的研究与开发提供可靠的原料制备方法。以玛咖块根为原料，经过醇提、浓缩后采用喷雾干燥法制备玛咖精粉，通过对进料液的固形物含量、进风温度和热风流量等3个因素进行单因素和正交试验分析，结果表明：进料液的固形物含量为5%、进风温度120℃和热风流量0.4m3/min时制得的玛咖精粉质量最佳，该条件下制得的玛咖精粉含水率为2.12%，生物碱的含量为15.87mg/g，在最优条件下制得的玛咖精粉水溶性蛋白质含量为1.64mg/g，维生素C的含量为60.26mg/g，总糖含量占55.45%。对优化条件下得到的玛咖精粉的超微结构、结品的优良原料。

关键词：玛咖；精粉； 喷雾干燥

Abstract： and the air velocity was 0.4m3/min. Under the

Key words：中图分类号：文献标识码：A 文章编号：

近年来的研究发现，玛咖(Lepidium meyenii Walp.)属于十字花科独行菜属草本植物，原产于秘鲁[1]，

玛咖中含有丰富的蛋白质、矿物质、糖类、氨基酸等营养成分，对缓解机体疲劳有重要的作用[2-3]。玛咖中含有的功效成分如生物碱、芥子油苷、玛咖酰胺等使其具有抗氧化[4]、改善性功能[5-9]、提高生育力[10-11]等功效。目前市场上出售的玛咖产品以新鲜玛咖和玛咖干片为主，商品附加值较低且难以服用。果蔬粉是目前一种良好的营养深加工产品，既拓宽了果蔬原料的应用范围，还可用作配料加工其他食品[12]，这为玛咖产品的加工提供了思路。喷雾干燥过程由于物料受热时间短、料液温度低，能较好的保留产品的营养成分与风味，便于包装、贮存和运输[13]，已经成为目前果蔬粉加工中最受欢迎的的干燥方式[12]，被广泛用于藕粉、红枣粉等的生产[14-15]，采用喷雾干燥工艺制取香蕉粉、蛋黄粉、番木瓜粉的研究也取得了一定的成果[16-18]。因此，本研究根据玛咖的物料特点，以玛咖干片的醇提浓缩液为原料，采用喷雾干燥法制备玛咖精粉，以期为生产高附加值的玛咖产品提供参考。

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1 材料与方法

干玛咖块根 中国林业科学院资源昆虫研究所提供。 1.1 材料与试剂

1.2 主要仪器与设备

HR83水分测定仪、AB204-S电子天平 瑞士梅特勒-托利多（中国）有限公司；数显机械搅拌器 杭州仪表厂；N-1000V-W 旋转蒸发仪、SD-1000 喷雾干燥机 日本东京理化器械株式会社；DU-800 紫外-可见分光光度计 美国贝克曼库尔特有限公司； TM3000扫描电镜 日本株式会社日立高新技术那珂事业所；BPHJS-120B 高低温湿热试验箱 上海齐欣科学仪器有限公司；DYQ-401B 参茸中药切片机 瑞安市永历制药机械有限公司；BCD-208KB 冰箱 青岛海尔股份有限公司。

1.3方法

佳条件下制得的玛咖精粉的几种成分进行了分析。因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表

Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

水平 A进料液的固形物含量(%) B进风温度(℃) C热风流量(m3/min)

120 0.4

140 0.5

160 0.6 1 5 2 10 3 15

1.3.4 生物碱的测定

1) 样品溶液的制备

取0.5g玛咖精粉，用质量分数2%HCl溶液溶解，10000rpm离心15min。取酸溶液，用质量分数

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10%NaOH调至pH=10，再用等体积氯仿萃取3次，合并萃取液并定容至25mL[19]。

2) 盐酸小檗碱标准曲线

精密称取对照品——盐酸小檗碱5.0mg，溶于氯仿中并定容至25mL，摇匀后得到200μg/mL的对照品溶液，置于4℃冰箱冷藏备用。准确移取对照品溶液0.0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9mL，加氯仿至1mL，再加入pH为7.0的2.0×10-4mol/L溴麝香草酚蓝显色剂6.0mL，氯仿5.0mL后加塞振摇2min，静置2h后取氯仿层4.0mL，在氯仿层中加入0.2g无水硫酸钠，放置10min，以未加盐酸小檗碱的试验样为空白对照，于最大吸收波长415nm处测定吸光度。以盐酸小檗碱对照品浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，得到线性回归方程。

3) 生物碱的测定

取1)中的溶液0.5mL，加氯仿至1.0mL，按照2)中的方法显色，于415nm处测定吸光度值，将所得吸光度代入回归方程，求得玛咖精粉中总生物碱的含量。

1.3.5

1.3.6 1.3.7 1.3.8 2 2.1 2.2 2.1.1

生物碱含量mg/g

进料液的固形物含量%

图1 进料液的固形物含量对玛咖精粉生物碱含量的影响

Fig.1 Effect of feed concentration on alkaloid content of maca powder

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进料液的固形物含量对玛咖精粉中生物碱含量的影响如图1所示，由图1可以看出，随着进料液固形物含量的增加，生物碱含量呈现先上升后下降的趋势，且在进料液的固形物含量为10%时达到最大。喷雾干燥过程中可以看出，进料液的固形物含量过高的时候，黏稠度大，制得的产品较容易粘壁，也容易阻塞进样管路，从而导致玛咖精粉受热时间长，造成有效成分的损失；但如果进料液的固形物含量过低，蒸发的水量就会增加，能耗增大，效率降低。由本试验来看，当进料液的固形物含量大于10%后，随着固形物含量的增大，生物碱的含量呈下降趋势，综合考虑，该单因素最终选定5%、10%和15%进行下一步的优化。

2.1.2 进风温度的确定

失；120、1402.1.3 3热风流量m/min

图3 热风流量对玛咖精粉生物碱含量的影响

Fig.3 Effect of air velocity on alkaloid content of maca powder

热风流量对玛咖精粉中生物碱含量的影响结果如图3所示，由图3可以看出，玛咖精粉中生物碱的含量随热风流量的增大呈先上升后下降的趋势，生物碱的含量在热风流量为0.5m3/min时达最大值，分析主要是因为随着热风流量的增大，单位时间内的供给的热量随之增大，在相同进样条件下，雾滴被蒸发的水分增多，干燥速率增大；但热风流量过大，导致样品受热，有效成分含量随之降低。综合

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生物碱含量随热风流量的变化趋势，选定0.4、0.5、0.6m3/min进行优化。 2.2 正交优化试验

玛咖精粉的喷雾干燥工艺正交试验结果和极差分析结果如表2所示，优化条件下各产品的主要成分分析结果如表3所示。

表2 喷雾干燥玛咖精粉的正交试验结果

Table 2 Results of the orthogonal test for spray drying of maca powder

试验号

A进料液的固形物含量

(%)

1 1 2 1 3 1 B进风温度

(?C) 1 2 3 C热风流量 (m3/min)

1 2 3 生物碱含量

D空白列

(mg/g)

1 15.87 2 15.27 3 9.63

燥效率、增大能耗，但由表2的试验结果可以看出固形物含量低的条件下得到的玛咖精粉生物碱含量整体偏高。同时，根据表3的数据可以看出，不同的喷雾干燥条件下，玛咖精粉中水溶性蛋白的含量变化不大，但在A1B1C1工艺条件下制备的玛咖精粉中维生素C和总糖的含量明显高于其它优化试验组。所以，从优化后的玛咖精粉的各指标数据，最后选定A1B1C1为最佳组合，该条件下玛咖精粉的含水率为2.12%，玛咖精粉中生物碱的含量为15.87mg/g。

有相关文献报道用同样的方法得出玛咖干根中生物碱的含量在2.22mg/g-6.90mg/g之间[19]，也有文献用超声波提取玛咖中的生物碱，提取率达到5‰-6.9‰[23-24]。本研究通过喷雾干燥制得的玛咖精粉中生物碱的含量能够得到较大程度的富集。

余龙江等[25]报道玛咖干粉中总糖含量占19.86%，采用凯式定氮法测定的粗蛋白含量占8.87%。本研究是采用70%乙醇浸提玛咖片，总糖主要是还原性的葡萄糖、果糖等单糖和在测试条件下能分解为单糖的蔗糖，他们都易溶于水，果糖也易溶于乙醇，葡萄糖和蔗糖在乙醇中微溶，所以玛咖干粉中的总糖能较大程度的被提取出来，喷雾干燥条件优化后所得玛咖精粉中总糖含量为55.45%。文献报

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