以番茄酱提取番茄红素后的残渣制备调味粉的工艺研究

李 帅，张淑琴，张连富（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以番茄酱提取番茄红素后的残渣制备调味粉的工艺研究

李 帅，张淑琴，张连富*
（江南大学食品学院，江苏无锡214122）

以提取番茄红素后的番茄残渣为原料，通过酶解充分获得其中的水溶性组分后，再经成分调配及喷雾干燥处理，获得一种鲜味浓郁的食用调味料。通过研究Viscozyme L酶的添加量、酶解温度、酶解时间对番茄残渣出汁率的影响，确定了Viscozyme L酶解番茄残渣的最佳工艺条件为：酶添加量0.20%，酶解时间90min，酶解温度50℃。在此条件下，所获得的最佳出汁率为76.51%。对离心后的酶解液进行喷雾干燥，研究了不同助干剂添加量、进风温度、压缩空气流量、入料流量对酶解液喷雾干燥效果的影响。结果显示：通过添加75%麦芽糊精，8%β-环糊精，1%阿拉伯胶，在进风温度170℃，入料流量240mL·h-1，压缩空气流量500mL·h-1的条件下，喷雾干燥出粉率达到42.38%，产品含水率4.86%，感官品质良好。

番茄残渣，水溶性成分，酶解，喷雾干燥

番茄，由于其易于培育，果实营养丰富，是世界栽培最为普遍的果菜之一。新疆是我国最大的番茄制品加工出口基地，番茄产量和加工总量约占世界番茄制品总量的四分之一，是全球三大番茄生产和加工中心之一，番茄酱年生产能力约200万t[1]。而传统的番茄酱在使用喷雾干燥制取番茄粉时，番茄红素会有8.07%～20.93%的丢失[2]。近年来，大量番茄酱被用于提取番茄红素，其提取后的番茄残渣多被用于饲料加工或遗弃，造成资源的浪费。因此，对番茄残渣的深加工有助于提高番茄原料综合的利用率，克服国内番茄制品一般以番茄酱为主的单一模式[3]。

本文以番茄红素提取后番茄酱残渣为研究对象，研究发现番茄残渣中的氨基酸得到较好的保留，含量高达8.46%，其中鲜味氨基酸含量高达6.99%。以色列lycored公司对番茄水溶性成分研究发现，它具有增咸提鲜的效果[4]，通过与食盐的复配，开发出天然的低钠咸味剂，并应用到食品加工中[5]。本文通过对番茄残渣酶解后，对其水提物进行喷雾干燥，所得产品较好的保留了原料中的碳水化合物、氨基酸等营养成分，是一种味道鲜美的低钠调味制品。

本文通过利用Viscozyme L复合水解酶，有效降解细胞壁组分中的果胶和纤维素类物质，提高了细胞内容物的浸出率，确立了利用Viscozyme L酶解番茄残渣的最佳工艺。通过添加适当的助干剂，使喷雾干燥的产品性质稳定。并在此基础上进一步研究了喷雾干燥过程中进风温度、入料流量、压缩空气流量对喷雾干燥效果的影响，为番茄残渣深加工提供一定的工艺数据参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

番茄残渣 新疆产；Viscozyme L酶 无锡诺维信酶制剂公司；麦芽糊精（食品级DE=19%） 西王食品有限公司；阿拉伯胶（食品级） 郑州郑亚化工产品有限公司；β-环糊精（食品级） 鸿基生物有限公司。

HZS-H恒温振荡水浴器 哈尔滨市东联电子技术有限公司；TG18G离心机 盐城市凯特实验仪器有限公司；ZK-071真空干燥箱 上海实验仪器总厂；SY-6000小型喷雾干燥机 上海世远生物工程设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 番茄残渣中基本成分的分析 水分含量测定：GB/T 5009.3-2003直接干燥法；粗蛋白含量测定：GB/T 5009.5-2003凯氏定氮法；粗脂肪含量测定：GB/T 5512-2008索氏提取法；不可溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维含量测定：AACC32-06；灰分含量测定：GB/T 5009.4-2010采用直接灰化法。氨基酸测定：OPA柱前衍生化高效液相色谱法。

1.2.2 工艺流程 番茄残渣→加水匀浆→酶解→灭酶→

离心→过滤→调配→均质→喷雾干燥→产品。

1.2.3 检测方法

1.2.3.1 出汁率的测定 取一定量番茄残渣于105℃烘干至恒重W1，再将相同质量番茄残渣于酶解离心后所得不溶性物质于105℃烘干至恒重W2，则出汁率（%）=（W1-W2）/W1×100。

1.2.3.2 回潮率的测定 将配制好的饱和溴化钠溶液放置于干燥器底部，将干燥器在25℃条件的恒温培养箱中放置24h后，此时干燥器内的相对湿度为57.7%。将样品放置于称量瓶中，精确称取吸湿前样品质量W3，12h后，取出称量吸湿后样品质量W4，则产品回潮率为：

回潮率（%）=（W4-W3）/W3×100

1.2.3.3 出粉率的测定 出粉率的计算式为：

出粉率（%）=喷雾干燥后番茄粉质量/（喷雾干燥前番茄汁的总固形物质量+喷雾干燥前助干剂添加量）×100

1.2.3.4 流动性测定（休止角法） 将漏斗垂直固定于铁架台上，将一定量的粉末从漏斗上自由落下，形成半径为r，高度为h的圆锥形，由tanθ=h/r，计算其休止角θ。

1.2.3.5 含水率 减压干燥法[6]

1.2.4 番茄残渣酶解最佳工艺的确定 将番茄残渣与水按1∶3（m∶m）比例匀浆后，测得浆液的pH为4.54左右，在Viscozyme L酶解的最佳范围内，因此在酶解时，分别对酶解时间、酶解温度和酶添加量为单因素。考察其对番茄残渣出汁率的影响。

1.2.4.1 番茄残渣酶解单因素实验

a.不同温度下酶解番茄残渣单因素实验 酶添加量为0.16%，酶解时间为90min时，对温度在30、40、50、60、70℃条件下的酶解出汁率分别进行考察。

b.不同酶解时间条件下酶解番茄残渣单因素实验 酶解温度为50℃，酶添加量为0.16%时，对酶解时间分别为30、60、90、120、150、180min条件下的酶解出汁率分别进行考察。

c.不同酶添加量条件下酶解番茄残渣单因素实验 酶解温度为50℃，酶解时间为90min时，对酶添加量分别为0、0.04%、0.08%、0.12%、0.16%、0.20%、0.24%条件下的酶解出汁率分别进行考察。

1.2.4.2 番茄残渣酶解正交实验 在酶解单因素实验的基础上，建立L9（33）正交实验，以出汁率为指标，确定Viscozyme L对番茄残渣的酶解最佳工艺。

表1 正交实验因素因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.2.5.1 番茄残渣水溶性成分助干剂的选择和用量确定 样品处理量为250mL，经1.2.4所确定的最佳酶解条件酶解后的番茄水提物的固形物含量为15.88%，助干剂添加量均以固形物含量为准。在进风温度170℃，入料流量为240mL·h-1，压缩空气压力为1.25Bar，压缩空气流量为500mL·h-1的条件下，对番茄汁添加不同助干剂（麦芽糊精、β-环糊精、阿拉伯胶）进行单因素实验。

a.不添加阿拉伯胶和β-环糊精时，考察麦芽糊精添加量（45%、60%、75%、90%）对回潮率、含水率和出粉率的影响。

b.添加75%麦芽糊精，考察β-环糊精添加量（4%、8%、12%、16%）对回潮率、含水率和出粉率的影响。

c.添加8%β-环糊精、75%麦芽糊精，考察阿拉伯胶添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）对回潮率、含水率和出粉率的影响。

1.2.5.2 番茄残渣水溶性成分喷雾干燥条件的确定样品处理量为250mL，经1.2.4所确定的最佳酶解条件酶解。麦芽糊精添加量75%，环糊精添加量为8%，阿拉伯胶添加量为1.0%。压缩空气压力为1.25Bar。

a.不同进风温度下的单因素实验喷雾干燥入料流量为240mL·h-1，压缩空气流量为500mL·h-1。在进风温度分别在160、170、180、190℃的条件下，对喷雾干燥效果进行考察。

b.不同入料流量下的单因素实验喷雾干燥温度为170℃，压缩空气流量为500mL·h-1。在入料流量分别为120、240、360、480mL·h-1条件下，对喷雾干燥效果进行考察。

（2）通过对补铁剂——“速力菲”（琥珀酸亚铁）和Vc疗效原理的探究认识，感受小药片中的大智慧，体会化学知识的应用价值。

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

c.不同压缩空气流量下的单因素实验喷雾干燥温度为170℃，喷雾干燥入料流量为240mL·h-1，在压缩空气流量分别为460、500、540、580mL·h-1的条件下，对喷雾干燥效果进行考察。1.2.6 数据分析 采用SPSS 19.0单因素ANOVA，duncan法对数据进行分析，置信水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 番茄残渣中基本成分分析

由表2和表3可知，番茄残渣中脂肪和蛋白含量很低，但常见氨基酸的含量高达8.46%，保留率很高，其中鲜味氨基酸的含量达7.05%，在总氨基酸含量中占比82.62%。谷氨酸含量5.34%，天冬氨酸的含量为1.71%。谷氨酸和天冬氨酸是天然的鲜味剂，番茄残渣中高含量的鲜味氨基酸含量为开发低钠型调味品提供了优良的原料。

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

2.2 番茄残渣酶解条件优化结果与分析

由图1可知，随着加酶量的增加，出汁率逐渐提高，当加酶量达到0.2%时，出汁率达到最高75.69%，表明此时的加酶量接近饱和，因此最适宜加酶量在0.16%～0.2%之间。

由图2可知，随着温度的上升，出汁率出现先上升再下降的趋势，在40～60℃范围内出汁率较高，这是因为随着温度上升，酶活上升，在单位时间内，酶解效率提高，使得出汁率得以提高，因此Viscozyme L酶的最适温度范围在40～60℃之间。

图1 酶添加量对出汁率的影响Fig.1 Influence of difference Viscozyme L amount on the juice yeild

图2 酶解温度对出汁率的影响Fig.2 Influence of difference temperature on the juice yeild

由图3可知，出汁率随着酶解时间的延长持续上升，直至在90min达到最高，因此酶解时间的最佳范围在60～120min之间。因此，在单因素基础上，选取酶添加量、酶解温度、酶解时间为因素设计正交实验，以出汁率为指标，进行三因素三水平L9（33）正交实验，确定最佳酶解条件，正交实验的结果见表4。

图3 酶解时间对出汁率的影响Fig.3 Influence of different enzymolysis time on the juice yeild

如表4所示，从极差分析可知，各因素影响番茄残渣出汁率的主次顺序为：酶添加量＞酶解时间＞酶解温度。以出汁率为指标，极差分析知，Viscozyme L酶对番茄残渣进行酶解的最佳工艺为A3B2C2，在此条件下，经过验证实验，所获得的最佳出汁率为76.51%，比未经酶处理组提高了12.39%，此时的其固形物含量为15.90%。因此最佳酶解工艺参数为酶添加量为0.20%，酶解时间为90min，酶解温度为50℃。

表4 正交实验L9（33）结果表Table 4 Results of orthogonal test

2.3 喷雾干燥工艺优化

2.3.1 不同助干剂对喷雾干燥产品出粉率和品质的影响 由于番茄水提物中有较高含量的还原糖和氨基酸，玻璃态转化温度较低，通过加入一定量的β-环糊精与麦芽糊精复配使用，可以有效提高产品的玻璃态转化温度，有效地抑制褐变反应，降低产品的吸湿性[7]。阿拉伯胶在风味食品中，由于其具有很好的乳化性和成膜性[8]，可以延长风味品质并防止氧化，改善口感，同时延长产品的货架期。王静等[9]发现麦芽糊精，β-环糊精和阿拉伯胶的复配使用可以有效提高喷雾干燥产品的出粉率，降低产品的含水率，提高产品品质。

表5 麦芽糊精添加量对喷雾干燥效果的影响Table 5 Effect of maltodextrin content on spray drying

由表5可知，麦芽糊精的添加量对喷雾干燥效果影响效果显著，随着麦芽糊精添加量的提高，出粉率上升，含水率下降，产品回潮率降低，产品的性质得到改良，在麦芽糊精含量较低时，喷雾干燥过程中会出现部分黏壁，易结块，且颗粒大小不够均匀。但是麦芽糊精含量过高，产品色泽，风味都会产生影响，结合表5的实验结果，麦芽糊精添加量以75%为宜。

由表6可知，β-环糊精添加量对喷雾干燥效果影响显著，随着β-环糊精添加量的增加，出粉率先增大，再减小，含水率先减小再增大，而回潮率随添加量增加而显著降低，这是因为β-环糊精不但能增加物质的包合性，因此当添加量增加时，出粉率会增加，同时，随着干燥变的更加容易，导致尾气中带走的粉末增加，从而导致出粉率的下降[10]。因此β-环糊精的添加量在8%为宜。

表6 β-环糊精添加量对喷雾干燥效果的影响Table 6 Effect of β-cyclodextrin content on spray drying

表7 阿拉伯胶添加量对喷雾干燥效果的影响Table 7 Effect of gum Arabic content on spray drying

由表7可知，阿拉伯胶添加量对喷雾干燥效果影响显著。随着阿拉伯胶添加量的增加，喷雾干燥产品的出粉率上升，含水率和回潮率均下降，当添加量高于1.0%时，其含水率变化并不显著而回潮率随添加量的增加而显著下降。由于阿拉伯胶自身具有较强的乳化性，当其含量上升时，部分阿拉伯胶产生上浮，考虑到经济成本，阿拉伯胶的添加量为1.0%为宜。

2.3.2 喷雾干燥工艺参数对产品出粉率和品质的影响 由表8可知，在物料流速为240mL·h-1，压缩空气流量500mL·h-1，进风温度对喷雾干燥效果影响显著，随着温度的上升，产品的出粉率先上升再出现下降，产品的含水率和休止角均显著下降。这是因为进风温度较低时，产品干燥不完全，液滴含水量高，易结块粘壁，产品流动性较差，进风温度过高，会使出风温度上升，是物料在喷雾干燥过程中自身温度上升，当温度高于其本身的黏流温度时，使物料进入黏流态，显示出黏性流动性质，产生热黏壁现象，使产品的出粉率下降，此外温度过高也会使得物料中的还原糖和氨基酸产生褐变反应，使产品的品质下降。因此，喷雾干燥的温度选择在170℃为宜。

表8 进风温度对喷雾干燥效果的影响Table 8 Effect of different inlet air temperature on spray drying

由表9可知，入料流速对喷雾干燥效果影响显著。随着入料流速的升高，出粉率出现显著上升再下降，含水率和休止角均出现显著上升。这是因为入料流量过低时，液滴干燥完全，使物料自身的温度过高，会过早的进入黏流态，产生粘壁现象。入料流速过高，物料干燥不完全，产品含水率过高，使产品流动性较差，易产生结块黏壁，使产品的出粉率降低，流动性较差。此外，由于温度过高会使物料发生褐变反应，产生焦糊味，对品质产生不利影响。因此入料流速在240mL·h-1为宜。

表9 入料流速对喷雾干燥效果的影响Table 9 Effect of different feeding flow rate on spray drying

表10 压缩空气流量对喷雾干燥效果的影响Table 10 Effect of different compressed air flow rates on spray drying

由表10可知，压缩空气流量对喷雾干燥效果有显著影响。随着压缩空气流量的上升，出粉率先增大再减小，含水率和休止角均显著减小。这是因为在压缩空气流量增大后，液滴的雾化程度增大，使相对的相对受热面积增大，物料干燥的更加充分，水分含量随压缩空气流量增大而显著下降。但压缩空气过高，空气的流动速度加快，会使产品的出粉率降低，而且随着受热面积的增大，使部分物料发生褐变反应，产生稍许的焦糊味，不利于产品的品质，因此喷雾干燥的压缩空气流量在500mL·h-1为宜。

3 结论

3.1 添加Viscozyme L酶对番茄残渣酶解，酶添加量为0.2%，酶解时间为90min，酶解温度为50℃时，其出汁率达到76.51%，比未经酶处理组提高了12.39%。酶解离心后溶液的固形物含量为15.90%。

3.2 对酶解后番茄残渣水提物添加适量的助干剂进行喷雾干燥，实验结果表明助干剂的最优添加率为：麦芽糊精添加量为75%，环糊精添加量为8%，阿拉伯胶添加量为1%。此时粉末出粉率为42.39%，含水率为4.95%，回潮率为9.14%。

3.3 对喷雾干燥的三个工艺条件参数对出粉率及产品品质影响的研究发现：入料流量在240mL·h-1，进风温度在170℃，压缩空气流量在500mL·h-1，得到产品出粉率为42.38%，且含水量为4.86%，粉末流动性好，感官品质较好，鲜味浓郁，是优良的调味原料。

[1]姚彤.寻求突围的中国新疆番茄产业[J].中亚信息，2012（6）：37-38.

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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 *通讯联系人

李帅（1990-），男，硕士研究生，研究方向：农产品加工与贮藏。

国家自然科学基金项目（31171724）；国家“十二五”科技支撑计划项目（2012BAD33B05）。