李 帥，張淑琴，張連富（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

以番茄醬提取番茄紅素后的殘渣制備調味粉的工藝研究

李 帥，張淑琴，張連富*
（江南大學食品學院，江蘇無錫214122）

以提取番茄紅素后的番茄殘渣為原料，通過酶解充分獲得其中的水溶性組分后，再經成分調配及噴霧干燥處理，獲得一種鮮味濃郁的食用調味料。通過研究Viscozyme L酶的添加量、酶解溫度、酶解時間對番茄殘渣出汁率的影響，確定了Viscozyme L酶解番茄殘渣的最佳工藝條件為：酶添加量0.20%，酶解時間90min，酶解溫度50℃。在此條件下，所獲得的最佳出汁率為76.51%。對離心后的酶解液進行噴霧干燥，研究了不同助干劑添加量、進風溫度、壓縮空氣流量、入料流量對酶解液噴霧干燥效果的影響。結果顯示：通過添加75%麥芽糊精，8%β-環(huán)糊精，1%阿拉伯膠，在進風溫度170℃，入料流量240mL·h-1，壓縮空氣流量500mL·h-1的條件下，噴霧干燥出粉率達到42.38%，產品含水率4.86%，感官品質良好。

番茄殘渣，水溶性成分，酶解，噴霧干燥

番茄，由于其易于培育，果實營養(yǎng)豐富，是世界栽培最為普遍的果菜之一。新疆是我國最大的番茄制品加工出口基地，番茄產量和加工總量約占世界番茄制品總量的四分之一，是全球三大番茄生產和加工中心之一，番茄醬年生產能力約200萬t[1]。而傳統(tǒng)的番茄醬在使用噴霧干燥制取番茄粉時，番茄紅素會有8.07%～20.93%的丟失[2]。近年來，大量番茄醬被用于提取番茄紅素，其提取后的番茄殘渣多被用于飼料加工或遺棄，造成資源的浪費。因此，對番茄殘渣的深加工有助于提高番茄原料綜合的利用率，克服國內番茄制品一般以番茄醬為主的單一模式[3]。

本文以番茄紅素提取后番茄醬殘渣為研究對象，研究發(fā)現(xiàn)番茄殘渣中的氨基酸得到較好的保留，含量高達8.46%，其中鮮味氨基酸含量高達6.99%。以色列l(wèi)ycored公司對番茄水溶性成分研究發(fā)現(xiàn)，它具有增咸提鮮的效果[4]，通過與食鹽的復配，開發(fā)出天然的低鈉咸味劑，并應用到食品加工中[5]。本文通過對番茄殘渣酶解后，對其水提物進行噴霧干燥，所得產品較好的保留了原料中的碳水化合物、氨基酸等營養(yǎng)成分，是一種味道鮮美的低鈉調味制品。

本文通過利用Viscozyme L復合水解酶，有效降解細胞壁組分中的果膠和纖維素類物質，提高了細胞內容物的浸出率，確立了利用Viscozyme L酶解番茄殘渣的最佳工藝。通過添加適當的助干劑，使噴霧干燥的產品性質穩(wěn)定。并在此基礎上進一步研究了噴霧干燥過程中進風溫度、入料流量、壓縮空氣流量對噴霧干燥效果的影響，為番茄殘渣深加工提供一定的工藝數據參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番茄殘渣 新疆產；Viscozyme L酶 無錫諾維信酶制劑公司；麥芽糊精（食品級DE=19%） 西王食品有限公司；阿拉伯膠（食品級） 鄭州鄭亞化工產品有限公司；β-環(huán)糊精（食品級） 鴻基生物有限公司。

HZS-H恒溫振蕩水浴器 哈爾濱市東聯(lián)電子技術有限公司；TG18G離心機 鹽城市凱特實驗儀器有限公司；ZK-071真空干燥箱 上海實驗儀器總廠；SY-6000小型噴霧干燥機 上海世遠生物工程設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 番茄殘渣中基本成分的分析 水分含量測定：GB/T 5009.3-2003直接干燥法；粗蛋白含量測定：GB/T 5009.5-2003凱氏定氮法；粗脂肪含量測定：GB/T 5512-2008索氏提取法；不可溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維含量測定：AACC32-06；灰分含量測定：GB/T 5009.4-2010采用直接灰化法。氨基酸測定：OPA柱前衍生化高效液相色譜法。

1.2.2 工藝流程 番茄殘渣→加水勻漿→酶解→滅酶→

離心→過濾→調配→均質→噴霧干燥→產品。

1.2.3 檢測方法

1.2.3.1 出汁率的測定 取一定量番茄殘渣于105℃烘干至恒重W1，再將相同質量番茄殘渣于酶解離心后所得不溶性物質于105℃烘干至恒重W2，則出汁率（%）=（W1-W2）/W1×100。

1.2.3.2 回潮率的測定 將配制好的飽和溴化鈉溶液放置于干燥器底部，將干燥器在25℃條件的恒溫培養(yǎng)箱中放置24h后，此時干燥器內的相對濕度為57.7%。將樣品放置于稱量瓶中，精確稱取吸濕前樣品質量W3，12h后，取出稱量吸濕后樣品質量W4，則產品回潮率為：

回潮率（%）=（W4-W3）/W3×100

1.2.3.3 出粉率的測定 出粉率的計算式為：

出粉率（%）=噴霧干燥后番茄粉質量/（噴霧干燥前番茄汁的總固形物質量+噴霧干燥前助干劑添加量）×100

1.2.3.4 流動性測定（休止角法） 將漏斗垂直固定于鐵架臺上，將一定量的粉末從漏斗上自由落下，形成半徑為r，高度為h的圓錐形，由tanθ=h/r，計算其休止角θ。

1.2.3.5 含水率 減壓干燥法[6]

1.2.4 番茄殘渣酶解最佳工藝的確定 將番茄殘渣與水按1∶3（m∶m）比例勻漿后，測得漿液的pH為4.54左右，在Viscozyme L酶解的最佳范圍內，因此在酶解時，分別對酶解時間、酶解溫度和酶添加量為單因素?？疾炱鋵Ψ褮堅鲋实挠绊?。

1.2.4.1 番茄殘渣酶解單因素實驗

a.不同溫度下酶解番茄殘渣單因素實驗 酶添加量為0.16%，酶解時間為90min時，對溫度在30、40、50、60、70℃條件下的酶解出汁率分別進行考察。

b.不同酶解時間條件下酶解番茄殘渣單因素實驗 酶解溫度為50℃，酶添加量為0.16%時，對酶解時間分別為30、60、90、120、150、180min條件下的酶解出汁率分別進行考察。

c.不同酶添加量條件下酶解番茄殘渣單因素實驗 酶解溫度為50℃，酶解時間為90min時，對酶添加量分別為0、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%、0.24%條件下的酶解出汁率分別進行考察。

1.2.4.2 番茄殘渣酶解正交實驗 在酶解單因素實驗的基礎上，建立L9（33）正交實驗，以出汁率為指標，確定Viscozyme L對番茄殘渣的酶解最佳工藝。

表1 正交實驗因素因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5.1 番茄殘渣水溶性成分助干劑的選擇和用量確定 樣品處理量為250mL，經1.2.4所確定的最佳酶解條件酶解后的番茄水提物的固形物含量為15.88%，助干劑添加量均以固形物含量為準。在進風溫度170℃，入料流量為240mL·h-1，壓縮空氣壓力為1.25Bar，壓縮空氣流量為500mL·h-1的條件下，對番茄汁添加不同助干劑（麥芽糊精、β-環(huán)糊精、阿拉伯膠）進行單因素實驗。

a.不添加阿拉伯膠和β-環(huán)糊精時，考察麥芽糊精添加量（45%、60%、75%、90%）對回潮率、含水率和出粉率的影響。

b.添加75%麥芽糊精，考察β-環(huán)糊精添加量（4%、8%、12%、16%）對回潮率、含水率和出粉率的影響。

c.添加8%β-環(huán)糊精、75%麥芽糊精，考察阿拉伯膠添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）對回潮率、含水率和出粉率的影響。

1.2.5.2 番茄殘渣水溶性成分噴霧干燥條件的確定樣品處理量為250mL，經1.2.4所確定的最佳酶解條件酶解。麥芽糊精添加量75%，環(huán)糊精添加量為8%，阿拉伯膠添加量為1.0%。壓縮空氣壓力為1.25Bar。

a.不同進風溫度下的單因素實驗噴霧干燥入料流量為240mL·h-1，壓縮空氣流量為500mL·h-1。在進風溫度分別在160、170、180、190℃的條件下，對噴霧干燥效果進行考察。

b.不同入料流量下的單因素實驗噴霧干燥溫度為170℃，壓縮空氣流量為500mL·h-1。在入料流量分別為120、240、360、480mL·h-1條件下，對噴霧干燥效果進行考察。

（2）通過對補鐵劑——“速力菲”（琥珀酸亞鐵）和Vc療效原理的探究認識，感受小藥片中的大智慧，體會化學知識的應用價值。

表2 番茄殘渣主要成分及含量Table 2 Main ingredients and contents of tomato residue

c.不同壓縮空氣流量下的單因素實驗噴霧干燥溫度為170℃，噴霧干燥入料流量為240mL·h-1，在壓縮空氣流量分別為460、500、540、580mL·h-1的條件下，對噴霧干燥效果進行考察。1.2.6 數據分析 采用SPSS 19.0單因素ANOVA，duncan法對數據進行分析，置信水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 番茄殘渣中基本成分分析

由表2和表3可知，番茄殘渣中脂肪和蛋白含量很低，但常見氨基酸的含量高達8.46%，保留率很高，其中鮮味氨基酸的含量達7.05%，在總氨基酸含量中占比82.62%。谷氨酸含量5.34%，天冬氨酸的含量為1.71%。谷氨酸和天冬氨酸是天然的鮮味劑，番茄殘渣中高含量的鮮味氨基酸含量為開發(fā)低鈉型調味品提供了優(yōu)良的原料。

表3 番茄殘渣中氨基酸含量Table 3 The content of amino acid of tomato residue

2.2 番茄殘渣酶解條件優(yōu)化結果與分析

由圖1可知，隨著加酶量的增加，出汁率逐漸提高，當加酶量達到0.2%時，出汁率達到最高75.69%，表明此時的加酶量接近飽和，因此最適宜加酶量在0.16%～0.2%之間。

由圖2可知，隨著溫度的上升，出汁率出現(xiàn)先上升再下降的趨勢，在40～60℃范圍內出汁率較高，這是因為隨著溫度上升，酶活上升，在單位時間內，酶解效率提高，使得出汁率得以提高，因此Viscozyme L酶的最適溫度范圍在40～60℃之間。

圖1 酶添加量對出汁率的影響Fig.1 Influence of difference Viscozyme L amount on the juice yeild

圖2 酶解溫度對出汁率的影響Fig.2 Influence of difference temperature on the juice yeild

由圖3可知，出汁率隨著酶解時間的延長持續(xù)上升，直至在90min達到最高，因此酶解時間的最佳范圍在60～120min之間。因此，在單因素基礎上，選取酶添加量、酶解溫度、酶解時間為因素設計正交實驗，以出汁率為指標，進行三因素三水平L9（33）正交實驗，確定最佳酶解條件，正交實驗的結果見表4。

圖3 酶解時間對出汁率的影響Fig.3 Influence of different enzymolysis time on the juice yeild

如表4所示，從極差分析可知，各因素影響番茄殘渣出汁率的主次順序為：酶添加量＞酶解時間＞酶解溫度。以出汁率為指標，極差分析知，Viscozyme L酶對番茄殘渣進行酶解的最佳工藝為A3B2C2，在此條件下，經過驗證實驗，所獲得的最佳出汁率為76.51%，比未經酶處理組提高了12.39%，此時的其固形物含量為15.90%。因此最佳酶解工藝參數為酶添加量為0.20%，酶解時間為90min，酶解溫度為50℃。

表4 正交實驗L9（33）結果表Table 4 Results of orthogonal test

2.3 噴霧干燥工藝優(yōu)化

2.3.1 不同助干劑對噴霧干燥產品出粉率和品質的影響 由于番茄水提物中有較高含量的還原糖和氨基酸，玻璃態(tài)轉化溫度較低，通過加入一定量的β-環(huán)糊精與麥芽糊精復配使用，可以有效提高產品的玻璃態(tài)轉化溫度，有效地抑制褐變反應，降低產品的吸濕性[7]。阿拉伯膠在風味食品中，由于其具有很好的乳化性和成膜性[8]，可以延長風味品質并防止氧化，改善口感，同時延長產品的貨架期。王靜等[9]發(fā)現(xiàn)麥芽糊精，β-環(huán)糊精和阿拉伯膠的復配使用可以有效提高噴霧干燥產品的出粉率，降低產品的含水率，提高產品品質。

表5 麥芽糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 5 Effect of maltodextrin content on spray drying

由表5可知，麥芽糊精的添加量對噴霧干燥效果影響效果顯著，隨著麥芽糊精添加量的提高，出粉率上升，含水率下降，產品回潮率降低，產品的性質得到改良，在麥芽糊精含量較低時，噴霧干燥過程中會出現(xiàn)部分黏壁，易結塊，且顆粒大小不夠均勻。但是麥芽糊精含量過高，產品色澤，風味都會產生影響，結合表5的實驗結果，麥芽糊精添加量以75%為宜。

由表6可知，β-環(huán)糊精添加量對噴霧干燥效果影響顯著，隨著β-環(huán)糊精添加量的增加，出粉率先增大，再減小，含水率先減小再增大，而回潮率隨添加量增加而顯著降低，這是因為β-環(huán)糊精不但能增加物質的包合性，因此當添加量增加時，出粉率會增加，同時，隨著干燥變的更加容易，導致尾氣中帶走的粉末增加，從而導致出粉率的下降[10]。因此β-環(huán)糊精的添加量在8%為宜。

表6 β-環(huán)糊精添加量對噴霧干燥效果的影響Table 6 Effect of β-cyclodextrin content on spray drying

表7 阿拉伯膠添加量對噴霧干燥效果的影響Table 7 Effect of gum Arabic content on spray drying

由表7可知，阿拉伯膠添加量對噴霧干燥效果影響顯著。隨著阿拉伯膠添加量的增加，噴霧干燥產品的出粉率上升，含水率和回潮率均下降，當添加量高于1.0%時，其含水率變化并不顯著而回潮率隨添加量的增加而顯著下降。由于阿拉伯膠自身具有較強的乳化性，當其含量上升時，部分阿拉伯膠產生上浮，考慮到經濟成本，阿拉伯膠的添加量為1.0%為宜。

2.3.2 噴霧干燥工藝參數對產品出粉率和品質的影響 由表8可知，在物料流速為240mL·h-1，壓縮空氣流量500mL·h-1，進風溫度對噴霧干燥效果影響顯著，隨著溫度的上升，產品的出粉率先上升再出現(xiàn)下降，產品的含水率和休止角均顯著下降。這是因為進風溫度較低時，產品干燥不完全，液滴含水量高，易結塊粘壁，產品流動性較差，進風溫度過高，會使出風溫度上升，是物料在噴霧干燥過程中自身溫度上升，當溫度高于其本身的黏流溫度時，使物料進入黏流態(tài)，顯示出黏性流動性質，產生熱黏壁現(xiàn)象，使產品的出粉率下降，此外溫度過高也會使得物料中的還原糖和氨基酸產生褐變反應，使產品的品質下降。因此，噴霧干燥的溫度選擇在170℃為宜。

表8 進風溫度對噴霧干燥效果的影響Table 8 Effect of different inlet air temperature on spray drying

由表9可知，入料流速對噴霧干燥效果影響顯著。隨著入料流速的升高，出粉率出現(xiàn)顯著上升再下降，含水率和休止角均出現(xiàn)顯著上升。這是因為入料流量過低時，液滴干燥完全，使物料自身的溫度過高，會過早的進入黏流態(tài)，產生粘壁現(xiàn)象。入料流速過高，物料干燥不完全，產品含水率過高，使產品流動性較差，易產生結塊黏壁，使產品的出粉率降低，流動性較差。此外，由于溫度過高會使物料發(fā)生褐變反應，產生焦糊味，對品質產生不利影響。因此入料流速在240mL·h-1為宜。

表9 入料流速對噴霧干燥效果的影響Table 9 Effect of different feeding flow rate on spray drying

表10 壓縮空氣流量對噴霧干燥效果的影響Table 10 Effect of different compressed air flow rates on spray drying

由表10可知，壓縮空氣流量對噴霧干燥效果有顯著影響。隨著壓縮空氣流量的上升，出粉率先增大再減小，含水率和休止角均顯著減小。這是因為在壓縮空氣流量增大后，液滴的霧化程度增大，使相對的相對受熱面積增大，物料干燥的更加充分，水分含量隨壓縮空氣流量增大而顯著下降。但壓縮空氣過高，空氣的流動速度加快，會使產品的出粉率降低，而且隨著受熱面積的增大，使部分物料發(fā)生褐變反應，產生稍許的焦糊味，不利于產品的品質，因此噴霧干燥的壓縮空氣流量在500mL·h-1為宜。

3 結論

3.1 添加Viscozyme L酶對番茄殘渣酶解，酶添加量為0.2%，酶解時間為90min，酶解溫度為50℃時，其出汁率達到76.51%，比未經酶處理組提高了12.39%。酶解離心后溶液的固形物含量為15.90%。

3.2 對酶解后番茄殘渣水提物添加適量的助干劑進行噴霧干燥，實驗結果表明助干劑的最優(yōu)添加率為：麥芽糊精添加量為75%，環(huán)糊精添加量為8%，阿拉伯膠添加量為1%。此時粉末出粉率為42.39%，含水率為4.95%，回潮率為9.14%。

3.3 對噴霧干燥的三個工藝條件參數對出粉率及產品品質影響的研究發(fā)現(xiàn)：入料流量在240mL·h-1，進風溫度在170℃，壓縮空氣流量在500mL·h-1，得到產品出粉率為42.38%，且含水量為4.86%，粉末流動性好，感官品質較好，鮮味濃郁，是優(yōu)良的調味原料。

[1]姚彤.尋求突圍的中國新疆番茄產業(yè)[J].中亞信息，2012（6）：37-38.

[2]Goula A M，Adamopoulos K G.Spray drying of tomato pulp in dehumidified air：II.The effect on powder properties[J]. Journal of Food Engineering，2005，66（1）：35-42.

[3]中國科學院學部.研發(fā)可食植物藥用產品推動新疆綜合經濟發(fā)展[J].中國科學院院刊，2008，23（6）：515-518.

[4]Nir Z，Hartal D，Zach E.The use of soluble tomato solids for reducing the saltcontentoffood products：WIPO Patent 2009104194[P].2009-8-28.

[5]Zach E，Nir Z.Tomato based partial salt replacer for oil based food products：WIPO Patent Application PCT/IL2010/ 000046[P].2010-1-19.

[6]許安邦，林維宣.食品分析[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2008，79-80.

[7]薛文通，宋瑞霞，張澤俊.蜂蜜噴霧干燥后吸濕性的研究[J].食品科學，2004，25（S1）：59-61.

[8]陳啟聰，黃惠華，王娟，等.香蕉粉噴霧干燥工藝優(yōu)化[J].農業(yè)工程學報，2010，26（8）：331-337.

[9]王靜，王頡，劉文慧，等.麥芽糊精、β-環(huán)糊精、CMC和阿拉伯膠對噴霧干燥紅棗粉集粉率的影響[J].食品科技，2008，33（11）：77-80.

[10]胡忠策，焦學勞，鄭裕國.助干劑對噴霧干燥技術制備二羥基丙酮飼料添加劑的影響[J].浙江農業(yè)學報，2013，25（2）：235-239.

Study on the preparation of seasoning powder from the residues after the extraction of lycopene from tomato paste

LI Shuai，ZHANG Shu-qin ZHANG Lian-fu*
（School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

After obtained the soluable tomato solids through enzymatic，deployed and processed by spray drying，an edible seasoning with umami taste was got from tomato residues after lycopene extration.The effect of quantity，reaction temperature and treatment time of Viscozyme L on juice yield of tomato residue after extration of lycopene was studied，and the optimal enzymatic hydrolysis conditions of Viscozyme L was determined.The results indicated that the optomal enzymolysis conditions were as follows：Viscozyme L amount 0.20%，temperature 50℃，enzymolysis time 90min.The maximum juice yeild reached 76.51%.Based on this，the enzymatic hydrolyzate after centrifugation was processed by spray drying technology.The quantity of dry aids，inlet air temperature，compressed air flow rate，feeding flow rate on the spray drying of enzymatic hydrolysis after centrifugation were studied.The suitable conditions of spray drying were：inlet air temperature 170℃，compressed air flow rate 500mL·h-1，feeding flow rate 240mL·h-1，with maltodextrin 75%，β-cyclodextrin 8% and arabic gum 1%were used as drying aids，the powder yield was 42.38%，the moisture content of product was 4.86%，with good sensory quality and low water content.

tomato residue；soluable solids；enzymatic；spray drying

TS201.1

B

1002-0306（2014）12-0244-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.12.045

2013－09－13 *通訊聯(lián)系人

李帥（1990-），男，碩士研究生，研究方向：農產品加工與貯藏。

國家自然科學基金項目（31171724）；國家“十二五”科技支撐計劃項目（2012BAD33B05）。