魔芋最精華的部分就是葡甘聚露糖，如何把魔芋最精華部分提取出來

魔芋葡甘露低聚糖可以有效促進生物體內以雙歧桿菌為代表的腸道有益菌群的特異性增殖，並具有抑制體內病原菌生長、減少有毒代謝產物產生、防止便秘、保護肝臟、抗腫癌、調節血糖血脂及增強機體免疫力等多種生理功能，是新一代功能性食品。當前對葡甘露低聚糖的製備方法，特別是酶法生產葡甘露低聚糖己有諸多研究和報道，但對適合工業化生產的水解濃縮液的乾燥方法和具體乾燥條件報道較少。通過合適的乾燥工藝，不僅可以降低產品的水分含量，節約包裝和運輸成本，延長產品的保質期，而且還能夠控制產品品質，提高產品的質量。

冷凍乾燥、真空乾燥和噴霧乾燥是食品工業中最為常用的三種乾燥方法。冷凍乾燥和真空乾燥條件較為溫和，適用於熱敏性物料的脫水乾燥，但乾燥成本高，應用於工業化生產中有一定的難度。真空冷凍乾燥法乾燥后，葡甘露低聚糖容易形成了一種軟綿綿的絮狀物，很難將它再磨成粉體形式，而仍然呈塊狀。相對前兩種乾燥方法，噴霧乾燥具有處理量大、熱損失少以及乾燥成本費用低等優點，本研究主要對葡甘露低聚糖噴霧乾燥的具體乾燥條件和參數進行探討。

l 材料與方法

1.1 材料與試劑

魔芋精粉，湖北惠葡生化科技有限公司；β-葡聚糖酶(酶活力>20000U/g)，寧夏和氏璧生物技術有限公司；釀酒酵母，購自西南菌種站；變性澱粉，天津頂峰澱粉有限公司。

1.2 儀器與設備

722N分光光度計：上海精密科學儀器有限公司；DDS-307電導率儀：上海精密科學儀器有限公司；玻璃反應釜：上海申順生物科技有限公司；W-0恆溫油水水浴鍋：上海申順生物科技有限公司；電子分析天平：上海民橋精密科學儀器有限公司；SKY-20102C搖床：上海蘇坤實業有限公司；SC-3610低速離心機：科大創新股份有限公司；離子交換樹脂：江陰蘇青水處理工程集團：SHB循環水式多用真空泵：鄭州長城科工貿有限公司：R-201旋轉蒸發器：上海申勝生物技術有限公司；MDR-高速離心噴霧乾燥機：無錫市現代噴霧乾燥設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1葡甘露低聚糖提取工藝流程

水 β-甘露聚糖酶 酵母

↓ ↓ ↓

魔芋精粉→攪拌→酶解→滅酶→酵母同化糖反應→離心分離→糖液→后處理(脫味、脫色、脫鹽)→濃縮噴霧→乾燥魔芋葡甘露低聚糖→檢驗→包裝

1.3.2噴霧乾燥前的工藝條件

以魔芋精粉為原料，β-甘露聚糖酶酶解，底物濃度15％，酶添加量為100IU/g，pH5，溫度50℃，酶解4h，加入2％蛋白腖，1％酵母粉，接種3‰釀酒酵母，30℃搖床160r/min培養10h。離心機5000r/min過濾15min除雜得濾液，D315陰離子交換樹脂→732陽離子交換樹脂→7l7陰離子交換樹脂的樹脂組合對微濾液進行脫鹽、脫色、脫味的提純處理得離子提純液；用孔徑為截留1萬分子量的超濾膜進行膜分離，真空濃縮，真空度0.1mPa，濃縮溫度55℃，濃縮至總固形物20％左右。

測量

2 結果與分析

2.1 噴霧乾燥栽體對葡甘露低聚糖品質的影響

麥芽糊精的流動性良好，耐高溫，結合作用好，抑制褐變反應。用量比例很高時，也不會掩蓋產品原有食品的風味和香味，是一種優良的載體。

變性澱粉可直接分散在冷水中，分散性能好，在高濃度時具有低粘度，粘結力強，提高溶液體系的固形物濃度，有效降低成本，為產品提供更強的市場競爭力。

設計對照實驗，樣品封存於食品級塑料包裝袋，常溫下放置6個月後觀察，比較麥芽糊精和變性澱粉作為載體后產品的吸潮性，選擇最佳乾燥助劑，結果見圖1。

由圖1可見，同一時間，麥芽糊精的吸濕率高於變性澱粉，且麥芽糊精的吸濕率增長明顯快於變性澱粉。全部使用麥芽糊精的樣品兩個星期出現結團，1個月後嚴重結團，而添加了變性澱粉的樣品依然保持非常流暢的狀態，溶於冷水，分散性和溶解性都非常良好。因此，選擇變性澱粉作為魔芋葡甘露低聚糖噴霧乾燥載體。

分析

2.2 固形物含量對噴霧乾燥出粉率及水分的影響

對於同一種物料，一方面，固形物濃度越高，越有助於形成大的干顆粒粒徑，同時，高的物料固形物濃度還有利於減少噴霧乾燥時的能耗，有助於降低生產成本。另一方面，葡甘露低聚糖樣品在較高濃度條件下溶液的粘度較大，造成噴霧乾燥時料液輸送和霧化困難。

以加變性澱粉的總固形物含量計算，設定固形物含量分別為20％、25％、30％、35％、40％、45％，研究其對出粉率和水分含量的影響。

由圖2可以看出，當固形物含量比較低時，霧滴水分蒸發不完全，導致粉末含水量較高。因葡甘露低聚糖水分含量需降到5％以下，才適合儲藏，所以固形物含量需≥30％。隨著固形物含量的增加，出粉率先增加后降低，在35％時達到最高，當固形物含量大於35％時，噴霧前物料的含糖量增加，噴霧時易出現粘壁、堵塞噴頭等現象，降低了出粉率。因此通過單因素選出適宜的固形物含量為35％。

2.3 變性澱粉添加量對出粉率的影響

純葡甘露低聚糖經過噴霧乾燥后，非常容易吸潮，適量添加變性澱粉，可降低其吸潮率，因為噴霧乾燥時最佳固形物含量為35％，為保證葡甘露低聚糖成品的品質，使成品中葡甘露低聚糖含量大於50％，所以按葡甘露低聚糖濃縮液計算，設定變性澱粉的添加量為0％、4％、8％、12％，16％，將噴霧后的葡甘露低聚糖粉暴露在空氣中1h，研究其對出粉率和吸濕率的影響。

由圖3可以看出，未添加變性澱粉時，由於葡甘露低聚糖掛壁嚴重，導致噴霧乾燥出粉率較低。隨著變性澱粉添加量的增加，出粉率隨之增高，吸濕率減少。但變性澱粉含量升高會導致葡甘露低聚糖含量相對減少，綜合考慮，當變性澱粉添加量為12％時，葡甘露低聚糖的出粉率較高，吸濕率較低，因此選擇添加量為12％左右。

對比

2.4 噴霧乾燥進風溫度對出粉率及水分含量的影響

固定出風溫度8O℃，分別設定進風溫度為150℃，160℃，170℃，180℃，190℃，200℃，研究其對葡甘露低聚糖出粉率和水分的影響，確定較適宜的噴霧乾燥進風溫度。

由圖4可以看出．當進風溫度為150-160℃時，葡甘露低聚糖水分含量較高，粘壁嚴重，出粉率低。當進風溫度≥170℃時，葡甘露低聚糖的水分含量降到5％以下，適合儲藏，出粉率隨溫度增加而增加。但進風溫度過高，料液霧滴與強熱風接觸，霧滴表面易結成硬殼，阻礙內部水分的擴散和蒸發，導致產品顆粒內氣泡增多，溫度大於180℃，出粉率隨溫度增高而降低，當進風溫度達到200℃時，葡甘露低聚糖甚至會出現焦糊現象。綜合以上因素。確定175-185℃為適宜的進風溫度。

對比

2.5 噴霧乾燥出風溫度對出粉率及水分含量的影響

固定進風溫度180℃，分別設定出風溫度為60℃，70℃，80℃，90℃，100℃，研究其對出粉率及水分含量的影響，確定葡甘露低聚糖的噴霧乾燥出風溫度。出風溫度影響到產品的乾燥時間，出風溫度低不能完全乾燥；出風溫度高，有利於減少產品顆粒的乾燥時間。由圖5可知，出風溫度升高，葡甘露低聚糖的水分含量逐漸降低，8O℃時水分含量降到5％以下，隨著出風溫度的升高，出粉率先增加后降低，因溫度過高會導致粉體過度受熱，降低產品質量，當出風溫度達到100℃時。噴霧乾燥過程中會伴隨焦糊味道。綜合考慮，選擇出風溫度80-9O℃為宜。

2.6 正交試驗結果

在單因素基礎上，以固形物含量、變性澱粉添加量、進風溫度、出風溫度為考察因素進行正交試驗。由於葡甘露低聚糖產品水分含量<5％，需滿足噴霧乾燥條件固形物含量≥30％、進風溫度≥170℃、出風溫度>80℃。而正交試驗因素水平值均滿足這一範圍，所以考察因素以出粉率為考察指標，進行正交試驗，確定噴霧乾燥最佳條件，試驗結果見表1，表2。

分析

對正交試驗結果進行極差分析可知，各因素極差值大小順序為RA>RB>RC>RD，4個因素對魔芋葡甘露低聚糖製備影響的主次順序為A>B>C>D，即進風溫度>出風溫度>固形物含量>變性澱粉添加量。分析得知，各因素的最優水平組合是A2B1C2D1，即進風溫度為180℃、出風溫度為80℃、固形物濃度為35％、變性澱粉添加量為10％時，為噴霧乾燥最佳條件。

在各因素的最優水平組合條件下噴霧乾燥法製備葡甘露低聚糖，重複3次進行驗證試驗。結果見表3所示。

數據

經統計學方法檢驗，葡甘露低聚糖粉的平均出粉率的標準差δ=±0.08，變動係數CV=±0.09，葡甘露低聚糖粉水分的標準差δ=±O.02，變動係數CV=±0.55，實驗數據可靠。噴霧乾燥製備葡甘露低聚糖粉的平均出粉率為86.12％，水分為4.57％。

3 結論

變性澱粉可直接分散在冷水中，分散性能好，在高濃度時具有低粘度，粘結力強，提高溶液體系的固形物濃度，適合作為葡甘露低聚糖噴霧乾燥的載體，產品吸潮率低。易於保藏和使用，能有效降低成本，為產品提供更強的市場競爭力。

通過單因素實驗和正交實驗得出了噴霧乾燥葡甘露低聚糖的最佳工藝條件，試驗結果表明，以噴霧乾燥方法製得的葡甘露低聚糖，粉質細膩，外觀均勻，水分較少，操作過程簡單，且噴霧乾燥效率較高，省時省力，降低生產工序運行成本，為工業化生產提供了基礎參考依據。