紀楨 *，第五昺昺，俎花花，趙振志，孫安霞

1. 安康學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院（安康 725000）；2. 秦巴中藥資源研發(fā)中心（安康 725000）

光皮木瓜（Chaenomeles sinensis（Thouin）Koehne，CK）為薔薇科木瓜屬植物，又名土木瓜、榠楂、木李和海棠等[1]，其果成熟時果肉為杏黃色或淡黃色，富含黃酮、萜類、多糖類、有機酸等多種活性物質(zhì)，具有降低血脂、抗氧化的功效[2-3]，《本草經(jīng)集注》也記載其果味酸、澀，性平，具有和胃舒筋、祛風(fēng)濕、消痰止渴的功效[4]，植株廣泛分布于陜西、河南、山東、湖北等地，是集食用、觀賞、藥用為一體的植物。因光皮木瓜果肉中纖維素含量高、果實堅實、難以鮮食，傳統(tǒng)加工過程多為水煮后糖漬或磨漿后生物發(fā)酵等方法，產(chǎn)品也多以木瓜果脯、酒、醋等為主，加之采摘期短，難存儲以及加工過程中易發(fā)生酶促褐變及非酶褐變等問題，該類食品加工企業(yè)設(shè)備有效利用率不足50%。

球磨法是常用的食品加工技術(shù)，通過球磨機械力作用，可將植物性原料粉碎、混合，達到使物料形態(tài)、特性發(fā)生改變的目的[5]。因此，試驗采用漂燙、烘干、球磨法制備光皮木瓜粉，并采用響應(yīng)面法對制備工藝予以優(yōu)化，以期為規(guī)?；a(chǎn)及長期存儲光皮木瓜粉提供一定的參考依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料和試劑

光皮木瓜（白河縣紫熙農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

DX-30B小型粉碎機（廣州市祥明機械設(shè)備有限公司）；DM-10L型小型球磨機（配不銹鋼球φ10 mm，φ3 mm兩種，南京大冉儀器有限公司）；WJL-612型激光粒度儀（上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司）；101-1AB型電熱烘箱干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；ZG-YM1701型破壁機（廣東志高空調(diào)有限公司）；FA2204B型電子精密分析天平（上海佑科儀器有限公司）；21HEC05型電磁爐（九陽廚具）；GSL-1100X-SPC12H型等離子薄膜濺射儀（天津品創(chuàng)科技發(fā)展有限公司）；KYKY-EM3200型數(shù)字化掃描電子顯微鏡（北京中科科儀儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 光皮木瓜粗粉制備

1) 取50 g光皮木瓜去皮去籽果肉，切片至2 mm厚，于90 ℃漂燙處理10 min，瀝干后鋪展于平盤中，置于烘箱內(nèi)，于100 ℃鼓風(fēng)干燥，每1 h翻動1次，記錄失水率，烘干至質(zhì)量不發(fā)生變化為止，采用粉碎機粉碎至0.600～0.850 mm，得到光皮木瓜粗粉。

2) 取50 g光皮木瓜去皮去籽果肉，切塊，于90 ℃漂燙處理10～15 min，加入100 g蒸餾水，采用破壁機破壁處理，以3 500 r/min離心10 min，將沉淀鋪展于平盤中，置于烘箱中，于60 ℃鼓風(fēng)干燥，每1 h翻面1次，記錄失水率，烘干至質(zhì)量不發(fā)生變化為止，得到光皮木瓜粗粉。

1.3.2 球磨法制備光皮木瓜粉單因素試驗

球磨方式采用行星式球磨機，不銹鋼罐體和球體，大球φ10 mm，小球φ3 mm。

1) 不同球磨時間對于粒徑大小的影響：球磨時間10～60 min，大小球比1：7，轉(zhuǎn)速500 r/min，球料比8：1。

2) 不同大小球比對于粒徑大小的影響：大小球比1：5～1：8，球磨時間40 min，轉(zhuǎn)速500 r/min，球料比8：1。

3) 不同球料比對粒徑的影響：球料比5：1～10：1，球磨時間40 min，大小球比1：7，轉(zhuǎn)速500 r/min。

4) 不同轉(zhuǎn)速對粒徑大小的影響：轉(zhuǎn)速400～800 r/min，球磨時間40 min，大小球比1：7，球料比8：1。

1.3.3 響應(yīng)面試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選取球磨時間、大小球比、轉(zhuǎn)速等因素，按照Box-Behnken中心組合試驗設(shè)計方法，設(shè)計三因素三水平的響應(yīng)面分析方案，以期獲得最佳球磨工藝參數(shù)。因素與水平詳見表1。

表1 Box-Behnken試驗設(shè)計因素與水平表

1.3.4 粒徑檢測

取適量木瓜粉放入激光粒度儀樣品槽中，以超純水為分散劑，超聲處理30 s，測定粉體的粒徑，統(tǒng)計不同條件處理下粉體粒徑的D50值。

1.3.5 掃描電鏡觀察

取少量制備好的光皮木瓜粉，在10 mL去離子水中，超聲分散，吸取0.1 mL涂布于導(dǎo)電膠帶上，自然風(fēng)干后置于離子濺射儀中，噴金厚度為80～100 nm。樣品取出后，裝入掃描電鏡觀察室，觀察光皮木瓜粉顆粒形貌。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 365進行數(shù)據(jù)處理和分析，用Design-Expert 8.0.6進行響應(yīng)面模型回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光皮木瓜烘干失水率試驗結(jié)果

如圖1和圖2所示，光皮木瓜水煮片（2 mm厚）于100 ℃鼓風(fēng)干燥8 h，失水率為77.64%，破壁粉于60℃鼓風(fēng)干燥4 h，失水率為87.4%，相同時間效率提高40.6%，溫度降低40 ℃。因此，破壞光皮木瓜組織結(jié)構(gòu)能夠有效提高烘干效率，且通過漂燙法抑制酶促褐變，同時較100 ℃烘干過程，60 ℃烘干能減少非酶褐變，粗粉色澤為淡黃色，未發(fā)紅，而10 ℃烘干后粉體略有發(fā)紅。課題組在預(yù)試驗過程中發(fā)現(xiàn)，60 ℃烘干光皮木瓜切片48 h后，失水率僅為63.6%，無法進行球磨，無規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用價值。

圖1 光皮木瓜切片100 ℃烘干失水率曲線

圖2 光皮木瓜破壁粉60 ℃烘干失水率曲線

2.2 單因素試驗結(jié)果

2.2.1 球磨時間對于粒徑大小的影響

如圖3所示，CK球磨粉粒徑大小隨著球磨時間延長而減小，10～40 min時，粒徑下降迅速，粒徑從（89.96±1.82）μm下降到（37.90±1.36）μm；40 min后，粒徑下降速度減慢；至60 min時，粒徑為（30.16±1.85）μm，較40 min時下降20.4%。

2.2.2 大小球比對于粒徑大小的影響

如圖4所示，粒徑隨大小球比減小而減小，說明小球增加，撞擊點增加，有利于粒徑減小。在40 min球磨條件下，大小球比為1：3～1：8，粒徑大小從（38.90±0.07）μm降至（34.77±0.47）μm，下降10.61%。

2.2.3 球料比對粒徑的影響

如圖5所示，粒徑隨球料比的增加而減小，說明磨球數(shù)量增加，撞擊點增多，有利于粒徑減小。當球料比從5：1增至6：1時，粒徑從（44.29±0.44）μm快速降至（31.12±0.37）μm；隨后降速減緩，增加至10：1時，粒徑大小為（29.69±0.72）μm，較6：1時下降4.6%。

圖3 球磨時間對粒徑大小的影響

圖4 大小球比對粒徑大小的影響

圖5 球料比對粒徑大小的影響

2.2.4 轉(zhuǎn)速對粒徑大小的影響

圖6 球磨轉(zhuǎn)速對粒徑大小的影響

如圖6所示，粒徑大小隨轉(zhuǎn)速增加而減小，轉(zhuǎn)速在400～600 r/min時，粒徑快速減小，從（81.75±0.15）μm降至（38.22±0.51）μm；當轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大至800 r/min時，粒徑大小減至（37.78±0.17）μm，較600 r/min時下降1.15%。

結(jié)合單因素試驗結(jié)果，根據(jù)規(guī)?；a(chǎn)效率要求，選擇球料比6：1，生產(chǎn)效率最高。同時通過響應(yīng)面法考察球磨時間、大小球比及轉(zhuǎn)速對于粒徑大小的影響。

其次，資產(chǎn)購入后系統(tǒng)會為高校后勤倉庫管理人員提供資產(chǎn)入庫管理包，該包主要是用于新資產(chǎn)入庫與入庫相關(guān)信息維護，后勤倉庫管理人員使用該包對資產(chǎn)入庫信息進行嚴格審核把關(guān)。而當資產(chǎn)出庫時，會提出資產(chǎn)出庫管理包，主要為后勤倉庫管理員提供信息維護服務(wù)，實現(xiàn)資產(chǎn)出入庫的有效監(jiān)控。出庫時領(lǐng)物員也要申請子包，并由后勤倉庫管理人員進行核對，最終準許固定資產(chǎn)出庫。

2.3 響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析

2.3.1 回歸方程的建立與分析

按照Box-Behnken中心組合試驗設(shè)計方法對球磨時間、大小球比、轉(zhuǎn)速等因素進行考察，試驗設(shè)計及結(jié)果如表2所示。

表2 Box-Behnken試驗設(shè)計及響應(yīng)結(jié)果

由表3結(jié)果可以得出，該回歸方程模型極顯著（p＜0.000 1），失擬項p=0.382 6＞0.05，不顯著，利于模型；該模型的R2=0.995 1，R2Adj=0.988 9，C.V.=0.90%，以上數(shù)據(jù)說明該模型擬合性好，試驗誤差小[6]。根據(jù)ANOVA回歸系數(shù)，得到球磨法制備光皮木瓜粉粒徑大小的二次多元回歸方程：

由方差結(jié)果可知，對球磨法制備光皮木瓜粉粒徑大小影響的大小順序為B大小球比＞C轉(zhuǎn)速＞A球磨時間。且三者均達到極顯著水平，二次項A2、B2、C2均極顯著?？疾旄饕蛩亻g交互作用，AB、BC存在交互作用，且達到顯著水平。

2.3.2 因素交互作用響應(yīng)面分析

按照回歸方程繪制響應(yīng)面圖，并根據(jù)其形貌和疏密度，直觀反映各因素的相互影響對球磨法制備光皮木瓜粉粒徑的影響，如圖7（a和b）所示，隨著球磨時間增加，大小球比降低以及轉(zhuǎn)速增加對粒徑大小均有顯著影響，兩圖曲面均向下凹陷，表明球磨時間與大小球比、大小球比與轉(zhuǎn)速對于粒徑大小影響顯著，該結(jié)果與表3分析一致。

表3 回歸方差模擬分析

圖7 兩因素交互作用對球磨法制備光皮木瓜粉的響應(yīng)面

2.3.3 最佳制備工藝條件的確定和驗證

利用Design-Expert 8.0.6軟件對制備工藝最優(yōu)條件進行預(yù)測，得到球磨法制備光皮木瓜粉最佳工藝參數(shù)：球磨時間46.65 min、大小球比1：8、轉(zhuǎn)速755.05r/min，最優(yōu)理論值為29.14 μm。根據(jù)實際生產(chǎn)條件，選擇球磨時間47 min、大小球比1：8、轉(zhuǎn)速750 r/min，在此條件下制備3次光皮木瓜粉，其粉體粒徑大小為（29.22±1.01）μm，結(jié)果與理論值接近，說明該響應(yīng)面回歸模型可靠。

2.4 掃描電鏡形貌觀測

如圖8所示，光皮木瓜經(jīng)漂燙、破壁、離心、烘干，顆粒中含有大量纖維，粒徑大小在100～300 μm之間，顆粒表面有一定卷曲；經(jīng)球磨，D50為（29.22±1.01）μm，且顆粒斷層平整，大小均一。

圖8 球磨法制備光皮木瓜粉SEM圖

3 結(jié)論

試驗采用球磨法制備光皮木瓜粉，研究最佳制備工藝。研究發(fā)現(xiàn)，漂燙破壁法有助于較低溫度條件下快速烘干，同時避免酶促褐變和非酶褐變，利用單因素試驗分析不同因素對所制備的光皮木瓜粉粒徑大小的影響，并采用響應(yīng)面法得出最佳制備工藝。試驗表明，影響粒徑大小因素依次為B大小球比＞C轉(zhuǎn)速＞A球磨時間；最佳制備工藝條件為球磨時間47 min、大小球比1：8、轉(zhuǎn)速750 r/min，得到的粉體粒徑大小為（29.22±1.01）μm。此次試驗為規(guī)?；a(chǎn)光皮木瓜粉提供了一定的參考依據(jù)。