”表示，采用SPSS 18.0版软件对数据进行方差分析，并进行Duncan’s差异显著性分析、距离Pearson’s相关性分析和系统聚类分析。
闫忠心，靳义超 *
（青海省畜牧兽医科学院，青海 西宁 810016）
摘 要：为探讨喷雾干燥温度对牦牛乳粉溶解特性的影响，分析了在进风温度（出口温度）分别为130（56）、150 （64）、170（73）、190（81）、210（90）℃条件下喷雾干燥牦牛乳粉样品的溶解特性参数，并通过相关性分析对其进行聚类分析。结果表明：喷雾干燥温度对牦牛乳粉的溶解特具有显著影响（P＜0.05），170（73）℃下喷雾干燥牦牛乳粉样品具有较高的水合能力、堆积密度、溶解度，较小的休止角和分散时间，具有较好的溶解特性，优于在其他温度下干燥牦牛乳粉的溶解特性；牦牛乳粉溶解特性参数间具有较好的相关性，聚类分析可实现对不同喷雾干燥温度条件下牦牛乳粉溶解特性的区分，为对喷雾干燥温度的评价提供参考。
关键词：喷雾干燥温度；溶解特性；牦牛乳粉；聚类分析
溶解特性是构成并影响喷雾干燥产品品质及消费者可接受性的重要因素。喷雾干燥产品的溶解度、水合率、堆积密度、休止角等与其溶解特性品质直接相关。孙颜君等 [1]认为喷雾干燥温度对乳蛋白浓缩物的乳清蛋白变性率、溶解性等加工性质具有一定影响。刘静波等 [2]认为适宜的喷雾干燥温度有利于高铁蛋粉溶解特性。近年来国内外学者，对燕麦粉 [3]、豆粉 [4]、蛋黄粉 [5]、南瓜粉 [6]、西瓜粉 [7]和甘薯粉 [8]等喷雾干燥产品的溶解特性和营养特性进行了大量研究，为喷雾干燥产品的品质控制提供了科学依据。
牦牛（Bos grunions）是中国特色牛种，现有约1 400多万头，占世界牦牛总数量的94%，牦牛年产乳量约71.5 万t [9]。牦牛乳的营养价值极高，且具有天然、纯净、绿色的特点，被冠以“非凡营养”的称号，是人们理想的绿色保健有机食品。近年来学者对牦牛乳的营养元素 [10-11]、功能营养成分 [12-13]、牦牛酸乳 [14-15]及牦牛奶酪 [16]做了大量研究，但有关牦牛乳粉喷雾干燥产品溶解特性的研究尚未见报道。本实验通过对牦牛乳粉物理性质进行分析，探讨了不同喷雾干燥温度对牦牛乳粉溶解特性的影响，旨在为研究喷雾干燥温度与牦牛乳粉溶解特性的关系奠定基础，为生产出品质特性较好的牦牛乳粉提供参考。
1.1 材料
牦牛乳，2014年9月采自天峻县牧区（－18 ℃冰箱保存备用），其中含乳蛋白质5.4%、脂肪6.7%、乳糖5.6%、干物质18.2%。
1.2 仪器与设备
6000Y实验型喷雾干燥机 上海Bilon仪器有限公司；FG300-SH数显高速分散均质机 上海恒勤仪器设备有限公司；3-16KL型离心机 德国Sigma公司；HWS24型恒温水浴锅 上海一恒科技有限公司；GZX-9070MBE电热鼓风干燥箱 上海博讯医疗生物仪器股份有限公司；BSA124S-CW型电子天平 德国赛多利斯集团。
1.3 方法
1.3.1 喷雾干燥工艺流程
牦牛乳→过滤（100 目筛）→预热（60 ℃）→均质（高速分散机，3 000 r/min）→喷雾干燥→牦牛乳粉
1.3.2 测定方法
水合能力参照文献[2]进行测定。休止角、堆积密度参照文献[17-18]进行测定。溶解度测定：10 g牦牛乳粉加入100 mL蒸馏水，振荡混匀，在3 000 r/min条件下离心5 min，取上清液25 mL后105 ℃烘干，计算上清液中干物质含量占溶液总干物质含量的百分数 [19]。分散性测定：取10 g牦牛乳粉样品于小烧杯中，加入250 mL，25 ℃蒸馏水，在轻微匀速搅拌下，记录样品完全溶解所用的时间 [4]。
1.4 数据处理
结果以“
”表示，采用SPSS 18.0版软件对数据进行方差分析，并进行Duncan’s差异显著性分析、距离Pearson’s相关性分析和系统聚类分析。
2.1 牦牛乳粉溶解特性参数分析
溶解特性是喷雾干燥产品质量的重要指标，良好的溶解特性是优质喷雾干燥产品的基础。溶解特性较好的产品，表现为具有较高的堆积密度、较强的水合能力，较小的休止角，这样的干粉具备较好的分散性和溶解度 [20]。由表1可知，喷雾干燥入口温度显著影响牦牛乳粉的水合能力（P＜0.05），进风温度（出口温度）分别为170（73）℃条件下喷雾干燥的牦牛乳粉产品的水合能力较好，显著高于130（56）、150（64）、210（90）℃（P＜0.05），但与190（81）℃相比差异不显著（P＞0.05）。
表1 牦牛乳粉溶解特性参数
Table 1 Solubility parameters of yak milk powder
注：同列不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
进风（出口）温度/℃水合能力/（mL/g） 休止角/（e） 堆积密度/（g/mL） 含水量/% 溶解度/% 分散时间/s 130（56） 0.98f0.09 c57.27f1.25 b0.19f0.02 b5.75f0.51 a96.60f0.78 b9.24f0.28 ab150（64） 1.21f0.12 b53.62f1.01 c0.21f0.03 ab4.83f0.78 ab97.36f0.55 ab8.55f0.43 b170（73） 1.47f0.11 a49.15f1.30 d0.27f0.02 a4.46f0.22 b98.55f0.84 a8.72f0.37 b190（81） 1.30f0.15 ab54.92f0.89 bc0.24f0.05 ab4.27f0.47 b97.83f0.87 ab8.69f0.31 b210（90） 1.12f0.10 bc60.36f2.23 a0.20f0.03 b3.94f0.42 b96.86f0.95 b10.01f0.27 a
休止角主要用于评价干粉分散性的优劣，在各温度中，休止角较小的喷雾干燥温度为150（64）、170（73）、190（81）℃，显著低于210（90）℃（P＜0.05）。
堆积密度受喷雾干燥产品颗粒大小的影响，喷雾干燥温度、速率及物料受热时间均影响乳粉的堆积密度 [21]，由表1可知，堆积密度最高的为170（73）℃下喷雾干燥的牦牛乳粉产品，显著高于130（56）℃和210（90）℃（P＜0.05），但与150（64）℃和190（81）℃相比差异不显著（P＞0.05）。
由表1可知，含水量直接受喷雾干燥温度的影响。130（56）℃条件下喷雾干燥牦牛乳粉产品的含水量显著高于170（73）、190（81）、210（90）℃喷雾干燥温度下样品的水分含量（P＜0.05）。
溶解度和分散性受喷雾干燥产品蛋白变性程度、产品颗粒大小的影响。由表1可知，170（73）℃喷雾干燥处理的牦牛乳粉产品溶解度和分散性相对较好，溶解度显著高于130（56）℃和210（90）℃（P＜0.05），但与150（64）℃和190（81）℃相比差异不显著（P＞0.05）；分散时间显著低于210（90）℃（P＜0.05），但与其他温度相比差异不显著（P＞0.05）。
综合分析，170（73）℃条件下喷雾干燥制得的牦牛乳粉溶解特性较好，其次为190（81）℃和150（64）℃。喷雾干燥温度过高会导致产品水分含量过低、蛋白变性严重而影响溶解特性；而过低的喷雾干燥温度，水分含量则过高，使产品黏度增加，也会影响产品的溶解特性。
2.2 牦牛乳粉溶解特性参数相关性分析
由表2可知，各参数间有较好的相关性，因此可以用于评价喷雾干燥温度的优劣。水合能力与堆积密度、溶解度成极显著正相关（r=0.970、0.988，P＜0.01），与休止角成显著负相关（r=－0.820，P＜0.05）。休止角与堆积密度、溶解度成显著负相关（r=－0.834、－0.876，P＜0.05），与分散时间成显著正相关（r=0.818，P＜0.05），表明休止角越大产品的分散时间也就越长。含水量影响产品的溶解特性，其与水合能力、溶解度、堆积密度成弱负相关（r=－0.532、－0.409、－0.415），溶解度与水合能力、堆积密度成极显著正相关（r=0.988、0.989，P＜0.01），与休止角显著负相关（r=－0.876，P＜0.05），与分散时间成弱负相关（r=－0.631）。
表2 牦牛乳粉溶解特性参数相关性矩阵
Table 2 Correlation coefficient （r) matrix among solubility parameters of yak milk powder
注：相关系数由散点值计算所得； *. 显著相关（P＜0.05）； * *. 极显著相关（P＜0.01）。
参数 水合能力 休止角 堆积密度 含水量 溶解度 分散时间水合能力 1.000休止角 －0.820 *1.000堆积密度 0.970 * *－0.834 *1.000含水量 －0.532 －0.036 －0.415 1.000溶解度 0.988 * *－0.876 *0.989 * *－0.409 1.000分散时间 －0.558 0.818 *－0.553 －0.218 －0.631 1.000
2.3 牦牛乳粉溶解特性参数聚类分析
在样品溶解特性参数间具有很好的相关性的基础上，对5 种喷雾干燥温度处理下的产品溶解特性参数进行聚类分析，首先将结果数据标准化 [22]，采用系统聚类、平方欧式距离、Ward方法，结果如图1所示。
图1 牦牛乳粉溶解特性的聚类分析树状图
Fig.1 Cluster analysis dendrogram of solubility parameters of yak milk powder
由图1可知，在150（64）℃和190（81）℃下干燥的样品首先在0.96距离处被聚在一起，表明二者具有相似的溶解特性； 130（56）℃和210（90）℃干燥处理的样品在2.97距离处聚在一起；170（73）℃喷雾干燥的样品则独立为一类。从聚类分析结合对溶解特性参数的分析结果表明，170（73）℃喷雾干燥的样品溶解特性参数优于130（56）、150（64）、190（81）、210（90）℃喷雾干燥的产品。当聚类距离为9.02时，130（56）℃和210（90）℃处理的样品被归为一类，其他的为一类，表明150（64）、190（81）℃下喷雾干燥的产品具有较好的溶解特性，可为喷雾干燥牦牛乳粉生产温度的选择提供参考。聚类结果在一定程度上反映了不同喷雾干燥温度对牦牛乳粉溶解特性的影响，溶解特性参数差异较小的首先被聚为一类。通过系统聚类分析，可实现对不同喷雾干燥温度对牦牛乳粉品质的评价。
不同喷雾干燥温度对牦牛乳粉的溶解特性有显著影响（P＜0.05）。在本实验的5 种喷雾干燥温度中，进风温度（出口温度）为170（73）℃条件下喷雾干燥的牦牛乳粉，休止角、分散性时间较低，水合能力、堆积密度及溶解度较高，具有较好的溶解特性。因此采用在170（73）℃下喷雾干燥牦牛乳粉可获得溶解特性较好的产品。牦牛乳脂肪、蛋白质、乳糖、干物质含量均高于黑白花牛乳和荷斯坦牛乳 [23]。乳的营养成分和干物质含量直接影响喷雾干燥条件，研究表明，脂肪含量与溶解性紧密相关，影响乳粉的溶解性 [24]；喷雾干燥过程中酪蛋白交联或者形成胶束影响乳粉的溶解特性，但牦牛乳含有较高的乳糖，对稳定酪蛋白有积极的作用 [25]。
相关性分析表明喷雾干燥制得的牦牛乳粉的溶解特性参数之间有一定的关系，聚类分析能实现对不同喷雾干燥温度牦牛乳粉溶解特性的区分，从而实现对喷雾干燥温度的评价。分析得出170（73）℃喷雾干燥处理的牦牛乳粉的溶解特性优于130（56）、150（64）、190（81）和210（90）℃的牦牛乳粉。然而，喷雾干燥温度对牦牛乳粉溶解特性的影响机理还有待进一步研究。
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Effect of Spray Drying Temperature on Solubility of Yak Milk Powder
YAN Zhongxin, JIN Yichao
*
(Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary Medicine, Xining 810016, China)
Abstract：In order to explore the effect of spray drying temperature on the solubility of yak milk powder, solubility characteristics of yak milk powder produced at different inlet/outlet temperatures (130/56, 150/64, 170/73, 190/81, and 210/90 ℃） were measured and analyzed through correlation and cluster analysis. The results demonstrated that spray drying temperature had significant effect on solubility characteristics of yak milk powder （P < 0.05). Yak milk powder produced at 170/73℃ had high hydration capacity, bulk density and solubility and small repose angle and dispersion time, showing better solubility than those produced at other spray drying temperatures. The cluster analysis could be used to distinguish the solubility of yak milk powder produced at different spray drying temperatures, thereby providing a theoretical reference to distinguish the quality of yak milk powder produced by spray drying.
Key words：spray drying temperature; solubility; yak milk powder; cluster analysis
DOI：10.7506/spkx1002-6630-201607005
中图分类号：TS252.1
文献标志码：A
文章编号：1002-6630（2016）07-0023-04
引文格式：
闫忠心, 靳义超. 喷雾干燥温度对牦牛乳粉溶解特性的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(7): 23-26. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201607005. http://www.spkx.net.cn
YAN Zhongxin, JIN Yichao. Effect of spray drying temperature on solubility of yak milk powder[J]. Food Science, 2016, 37(7): 23-26. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201607005. http://www.spkx.net.cn
收稿日期：2015-05-05
基金项目：国际科技合作计划项目（2014-HZ-806）
作者简介：闫忠心（1987—），男，助理研究员，硕士，研究方向为畜产品加工与资源利用。E-mail：42131454@qq.com
*通信作者：靳义超（1958—），男，研究员，学士，研究方向为畜产品加工与资源利用。E-mail：jinyichao88@163.com