噴霧干燥法制備三穗鴨固體骨素調(diào)味料工藝研究

周雯 ，王修俊*，劉佳慧，馮廷翠

(1.貴州大學(xué) 釀酒與食品工程學(xué)院，貴陽 550025；2.貴州大學(xué)發(fā)酵工程與生物制藥省級重點實驗室，貴陽 550025；3.鎮(zhèn)遠縣名城食品廠，貴州 鎮(zhèn)遠 557700)

骨素是一種天然調(diào)味料，其主要特點是最大限度地保持原有動物新鮮骨肉天然的味道和香氣[1]，以其味美、天然、無毒副作用的特殊優(yōu)勢越來越被消費者所青睞[2]。目前我國生產(chǎn)的骨素一般為豬骨素、牛骨素和雞骨素,成品骨素為淺褐色至褐色的膏狀[3]。

貴州省以三穗麻鴨為代表的鴨生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)規(guī)模已處于國內(nèi)先進水平，但其鴨骨架沒有得到充分利用，不僅造成鴨骨資源的浪費，還會因鴨骨富含的營養(yǎng)物質(zhì)而腐敗，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染[4,5]。將三穗鴨骨經(jīng)酶解[6]、生香反應(yīng)后通過噴霧干燥加工制成固體骨素調(diào)味料，是骨素利用的一種新方法，既保持了鴨骨素原有的營養(yǎng)與香氣，又方便固體骨素產(chǎn)品的儲存和運輸。同時噴霧干燥速度快[7]、營養(yǎng)成分損失少，而且生產(chǎn)成本較低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。魯玉佳等[8]、Sosnik A等[9]、Sun J K等[10]都對噴霧干燥法進行了相關(guān)研究。

為確保固體骨素調(diào)味料仍能保持較優(yōu)的營養(yǎng)與風(fēng)味，試驗以感官、含水率、色差、堆積密度、溶解時間為指標(biāo)，以進風(fēng)溫度、進料泵速、麥芽糊精、壓縮空氣流量為試驗因素對試驗進行優(yōu)化，確定三穗鴨骨素噴霧干燥工藝，為三穗鴨固體骨素調(diào)味料噴霧干燥技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗原料及試劑

材料：鴨骨，貴州三穗翼宇鴨業(yè)有限公司。

試劑：麥芽糊精(食品級) 連云港友進食品添加劑技術(shù)開發(fā)有限公司；玉米淀粉(食品級) 上海巧廚商貿(mào)有限公司；肌苷酸二鈉(食品級) 德國三顆星食品物料公司；琥珀酸二鈉(食品級) 上海愛普食品工業(yè)有限公司。

1.2 試驗儀器及設(shè)備

BUCHI-B290噴霧干燥儀 瑞士步琦有限公司；KETT-FD610紅外快速水分測定儀 日本KETT電子設(shè)備公司；Ultra Scan V色差儀 美國HunterLab公司；XHF-D高速分散機 寧波新芝生物科技股份有限公司；GJJ超高壓均質(zhì)機 上?？品紮C械設(shè)備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程

鮮鴨骨→粉碎→酶解→鴨骨素→高溫美拉德反應(yīng)→美拉德反應(yīng)液→噴霧干燥→成品。

1.3.2 理化指標(biāo)測定

蛋白質(zhì)測定：參照GB 5009.5-2016；

灰分的測定：參照GB 5009.4-2010；

粗脂肪的測定：參照GB/T 5009.6-2003；

水分的測定：參照GB 5009.3-2010。

1.3.3 固體骨素調(diào)味料氨基酸的測定

鴨骨素中游離氨基酸含量的測定：參照操龍飛[11]的測定方法進行測定。

1.3.4 固體骨素調(diào)味料含水率的測定

水分的測定：參照GB 5009.3-2010，具體操作步驟、處理方法參考KETT-FD610水分快速測定儀使用說明。

1.3.5 固體骨素調(diào)味料堆積密度的測定

參照盧亞婷等[12]的測定方法進行測定。

1.3.6 固體骨素調(diào)味料溶解時間的測定

參照Cano-Chauca M等[13]的測定方法進行測定。

1.3.7 噴霧干燥產(chǎn)品感官評分標(biāo)準(zhǔn)

固體骨素調(diào)味料感官評分表見表1。

表1 固體骨素調(diào)味料感官評分表Table 1 Sensory scoring table of solid ossein seasoning

續(xù) 表

1.4 單因素試驗設(shè)計

1.4.1 進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料的影響

在壓縮空氣流量為100 mL/min，進料泵速為8 mL/min，麥芽糊精添加量為7.5%時，調(diào)整不同的進風(fēng)溫度，分別為150，160，170，180，190 ℃，測定不同進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響。

1.4.2 進料速度對固體骨素調(diào)味料的影響

在進風(fēng)溫度為180 ℃，壓縮空氣流量為100 mL/min，麥芽糊精添加量為7.5%時，進料速度分別設(shè)置為5，6，7，8，9 mL/min，測定不同進料速度對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響。

1.4.3 麥芽糊精添加量對固體骨素調(diào)味料的影響

香味料有很強的揮發(fā)作用，需對其進行包埋防止香氣損失，然后進行噴霧干燥[14]。而麥芽糊精作為水解淀粉的一種[15]，其性質(zhì)易溶解，粘度低，無色無味，故選作試驗載體。

在進風(fēng)溫度為180 ℃，進料速度為8 mL/min，壓縮空氣流量為100 mL/min時，麥芽糊精添加量分別設(shè)置為2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%，測定不同麥芽糊精添加量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響。

1.4.4 壓縮空氣流量對固體骨素調(diào)味料的影響

在進風(fēng)溫度為180 ℃，進料泵速為8 mL/min，麥芽糊精添加量為7.5%時，壓縮空氣流量分別設(shè)置為80，85，90，95，100 mL/min，測定不同壓縮空氣流量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗設(shè)計

2.1.1 進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響

進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響結(jié)果見表2。

表2 進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料各指標(biāo)的影響Table 2 Effect of inlet air temperature on the indexes of solid ossein seasoning

由表2可知，隨著進風(fēng)溫度的升高，產(chǎn)品含水率逐漸下降，溫度過高時，干燥過度導(dǎo)致產(chǎn)品焦糊，也會有粘壁現(xiàn)象，使干燥率下降。在噴霧干燥過程中，隨著干燥的進行，物料會發(fā)生從液態(tài)向橡膠態(tài)，再到玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)變。若在干燥后期物料溫度進一步升高，物料可能由玻璃態(tài)又轉(zhuǎn)變成黏流態(tài)，顯示出黏性流動性質(zhì)，產(chǎn)生熱粘壁現(xiàn)象[16]。進風(fēng)溫度為190 ℃時，會出現(xiàn)熱粘壁現(xiàn)象。結(jié)合產(chǎn)品的感官分值和溶解時間，選擇最適進風(fēng)溫度為180 ℃。

2.1.2 進料泵速對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響

進料泵速對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響結(jié)果見表3。

表3 進料泵速對固體骨素調(diào)味料各指標(biāo)的影響Table 3 Effect of feeding pump speed on the indexes of solid ossein seasoning

由表3可知，隨著進料速度的增加，產(chǎn)品的含水率逐步上升，堆積密度呈下降趨勢，溶解時間也逐步下降，隨著進料速度的加快，進料速度越大，料液被霧化成霧滴的粒徑越大，由于慣性作用其速度也越大，故其在干燥器內(nèi)停留時間短，更容易發(fā)生干燥不完全的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致終產(chǎn)品的含水率較高。結(jié)合產(chǎn)品的感官分值，選擇最適進料速度為8 mL/min。

2.1.3 麥芽糊精添加量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響

麥芽糊精添加量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響結(jié)果見表4。

表4 麥芽糊精量對固體骨素調(diào)味料各指標(biāo)的影響Table 4 Effect of maltodextrin content on the indexes of solid ossein seasoning

由表4可知，在麥芽糊精添加量為2.5%時，經(jīng)干燥后產(chǎn)品水分含量較高，此時，產(chǎn)品聞不到骨香，香味物質(zhì)損失嚴(yán)重。隨著麥芽糊精添加量逐漸增多，含水量相對減少，固形物含量增多，使得干燥后的產(chǎn)品含水率下降，溶解時間逐漸變長。結(jié)合產(chǎn)品的感官分值，選擇最適麥芽糊精添加量為7.5%。

2.1.4 壓縮空氣流量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響

壓縮空氣流量對固體骨素調(diào)味料品質(zhì)的影響結(jié)果見表5。

表5 壓縮空氣流量對固體骨素調(diào)味料各指標(biāo)的影響Table 5 Effect of compressed air flow rate on the indexes of solid ossein seasoning

由表5可知，隨著壓縮空氣流量的增加，堆積密度呈上升趨勢，主要是因為壓縮空氣流量增大，使得料液的流速也逐漸加快，霧化水滴變大，使干燥粉末不會過于細小，而壓縮空氣流量過大，使其來不及干燥徹底，導(dǎo)致干燥速率相對降低，而流速太慢會使干燥速率變低，所以綜合考慮將壓縮空氣流量設(shè)置在95 mL/min比較合適。

2.2 噴霧干燥工藝條件正交試驗設(shè)計

在單因素試驗基礎(chǔ)上，以感官評分和含水率為指標(biāo)，選擇進風(fēng)溫度(A)、進料泵速(B)、麥芽糊精添加量(C)、壓縮空氣流量(D)進行正交試驗設(shè)計，確定噴霧干燥工藝條件，正交試驗因素水平表見表6。

表6 骨素調(diào)味料噴霧干燥正交試驗因素水平表Table 6 Factors and levels of orthogonal test of ossein seasoning spray drying

正交試驗結(jié)果和方差分析結(jié)果分別見表7和表8。

表7 骨素調(diào)味料噴霧干燥正交試驗結(jié)果Table 7 Results of orthogonal test of ossein seasoning spray drying

續(xù) 表

表8 骨素調(diào)味料噴霧干燥正交試驗方差分析Table 8 Variance analysis of orthogonal test of ossein seasoning spray drying

注:F(α=0.05)=19。

由表7和表8可知，以含水率為評價指標(biāo)時，根據(jù)極差R1可以得出影響含水率的因素主次為B>C=D>A，即進料泵速>麥芽糊精添加量=壓縮空氣流量>進風(fēng)溫度，通過SPSS軟件進行方差分析，得出進料泵速對固體骨素調(diào)味料含水率影響顯著，較優(yōu)的工藝條件為A3B1C2D3。

從感官評分上考慮，根據(jù)極差R2可以看出，上述3個影響固體調(diào)味料品質(zhì)的因素主次關(guān)系為A>D>B>C，即進風(fēng)溫度>壓縮空氣流量>進料泵速>麥芽糊精量，通過SPSS軟件進行方差分析，得出進風(fēng)溫度對固體骨素調(diào)味料感官評分影響顯著，較優(yōu)的工藝條件為A3B1C2D2。

由于壓縮空氣流量太高會使產(chǎn)品干燥不徹底而掛壁，影響產(chǎn)品質(zhì)地，綜合含水率和感官評分兩個指標(biāo)考慮，選擇噴霧干燥最佳工藝條件組合為A3B1C2D2，即進風(fēng)溫度為180 ℃、進料泵速為7 mL/min，麥芽糊精量為7.5%，壓縮空氣流量為95 mL/min。

2.3 理化指標(biāo)結(jié)果分析

表9 固體骨素調(diào)味料粗營養(yǎng)成分Table 9 Crude nutrients of solid ossein seasoning g/100 g

由表9可知，固體骨素調(diào)味料產(chǎn)品蛋白質(zhì)水平較高，蛋白質(zhì)含量為57.57%，脂肪含量較低，為16.80%，水分含量和灰分含量分別為7.20%、6.19%，綜合來看，該骨素產(chǎn)品高蛋白且低脂肪，是符合大眾營養(yǎng)飲食的理想調(diào)味品[17]。

固體骨素調(diào)味料氨基酸分離圖譜見圖1。

圖1 固體骨素調(diào)味料氨基酸分離圖譜Fig.1 Chromatogram of isolation of amino acids from solid ossein seasoning

用1.3.3的方法對固體骨素調(diào)味料的游離氨基酸種類和含量進行測定，結(jié)果見表10。

表10 固體骨素調(diào)味料的氨基酸分析結(jié)果Table 10 Amino acid analysis results of solid ossein seasoning g/100 g

由表10可知，該骨素產(chǎn)品除色氨酸外，其他氨基酸種類齊全，總含量為49.73 g/100 g，其中，呈味氨基酸占50.33%，必需氨基酸含量占30.87%。呈味氨基酸天冬氨酸、精氨酸、甘氨酸、谷氨酸、丙氨酸含量較高，能使調(diào)味品更具有鮮味。

3 結(jié)論

試驗得到三穗鴨骨素美拉德生香反應(yīng)液的噴霧干燥工藝條件：進風(fēng)溫度為180 ℃，進料泵速為7 mL/min，麥芽糊精量為7.5%，壓縮空氣流量為95 mL/min。優(yōu)化的參數(shù)條件下固體骨素調(diào)味料色澤微黃，顏色均勻一致，組織結(jié)構(gòu)細膩，為粉狀，香味持久，口感醇厚，無肉眼可見雜質(zhì)，無異味；蛋白質(zhì)、脂肪含量分別為57.57%、16.80%，水分、灰分含量分別為7.20%、6.19%。氨基酸除了色氨酸外，其他種類齊全，總氨基酸含量為49.73 g/100 g，呈味氨基酸占50.33%，必需氨基酸含量占30.87%。利用噴霧干燥法制備三穗鴨固體鴨骨素調(diào)味料具有良好的工業(yè)化生產(chǎn)前景，本研究可為固體鴨骨素調(diào)味料工業(yè)化應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。