預處理方式對甘薯變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品品質的影響

郭 婷 鄧放明 何新益

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，湖南 長沙 410128；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術工程中心，天津 300384；3.天津農(nóng)學院食品科學系，天津 300384）

甘薯（sweet potato），旋花科甘薯屬1年生或多年生蔓生草本植物。它養(yǎng)分均衡，具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值，能維持人體酸堿平衡、防癌抗癌和降低血脂等多種保健功效［1－3］。中國甘薯種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，但有15%的甘薯因保藏不當而霉爛［4］，造成嚴重浪費。因此，充分利用中國甘薯資源應當大力發(fā)展甘薯制品深加工，提高甘薯經(jīng)濟附加值［5］。利用熱風干燥、真空冷凍干燥和真空微波干燥等干燥技術，已獲得了甘薯粉絲、甘薯全粉和甘薯片等加工制品［6－8］。

現(xiàn)階段對以甘薯為原料進行變溫壓差膨化干燥的研究，主要是集中在膨化工藝，而預處理方式對膨化甘薯條品質的改善卻鮮見報道。丁媛媛等［9］研究了膨化溫度、抽空時間和抽空溫度等因素對膨化甘薯脆片的品質影響；江寧等［10］對甘薯片膨化工藝進行了優(yōu)化，得出較佳工藝參數(shù)組合為膨化溫度91 ℃、抽空干燥溫度75 ℃、抽空干燥時間47min。傳統(tǒng)的變溫壓差膨化干燥是對果蔬進行簡單的切片或切條，經(jīng)護色、預干燥處理后直接膨化。而對于甘薯而言，由于原料特性差異、淀粉含量高等特性，進行變溫壓差膨化預試驗發(fā)現(xiàn)所制得的甘薯條口感較硬、酥脆性差且外表收縮。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)進行變溫壓差膨化干燥前對樣品進行適當?shù)念A處理可以改善產(chǎn)品品質，如柑橘皮經(jīng)過糖煮預處理后，品質明顯提高［11］；經(jīng)過護色預處理的蘋果片，色澤也得到明顯改善［12］。因此，有必要針對甘薯原料的特性進行預處理的研究。本試驗以甘薯膨化后的質構和感官為主要指標，選擇最佳的預處理方式，旨在為生產(chǎn)膨化甘薯提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

甘薯：徐薯18號，購自天津市紅旗批發(fā)市場；

麥芽糖漿：濃度75%，山東魯洲集團；

水分快速測定儀：SH10A 型，上海精密科學儀器有限公司；

電熱鼓風干燥箱：DGH－9240A 型，上海精密實驗設備有限公司；

果蔬變溫壓差膨化干燥機：QDPH－20型，天津勤德新材料科技有限公司；

質構儀：TA.XT Plus型，英國Stable Micro System 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

鮮甘薯→清洗→去皮→切條→糖煮→冷卻→凍融→變溫壓差膨化干燥→甘薯條

切條：鮮甘薯洗凈去皮后切條，大致成0.5cm×0.5cm×5cm 的條狀；

糖煮：將切條后的鮮甘薯投于煮沸的不同濃度的麥芽糖漿溶液中，煮制2min；

凍融：煮制冷卻后將甘薯置于－18 ℃的條件下冷凍12h，再置于室溫（20 ℃）自然解凍；

膨化干燥過程工藝參數(shù)：膨化溫度100～105 ℃，保溫5min，真空干燥溫度75～80 ℃，真空干燥時間180 min，干燥至水分含量＜5%（濕基計）。

1.2.2 對照組 將切條后的甘薯置于沸水預煮2 min，瀝干，經(jīng)膨化干燥后分別對產(chǎn)品進行品質分析。

1.2.3 水分含量的測定 直接干燥法［13］。

1.2.4 硬度的測定 采用質構儀TPA 測定。測試模式：測試前速率5mm／s，測試速率1mm／s，測試后速率1 mm／s，測試距離2mm，數(shù)據(jù)采集速度500次／s，P／0.25s球型探頭。硬度值等于曲線中力的峰值，單位為“g”。

1.2.5 表觀密度的測定 用超細石英砂填埋的方法測定干燥產(chǎn)品的體積。測量儀器為250mL量筒。表觀密度越小說明產(chǎn)品結構越疏松，表觀密度越大說明產(chǎn)品表面收縮得越顯著。表觀密度按式（1）計算：

式中：

ρ—— 表觀密度，g／mL；

M—— 膨化甘薯的質量，g；

V—— 甘薯與石英砂總體積，mL；

V0—— 石英砂體積，mL。

1.2.6 膨化甘薯的感官評價標準 采用權重評分法對膨化甘薯產(chǎn)品的色澤、氣味和外觀質地等方面進行感官評價，其標準見表1。

1.2.7 復水性的測定 復水性（rehydration capacity，RC）是指果蔬原料干制后重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度來表示。復水比的測定：取10g樣品，復水容器為500mL的燒杯，使試樣浸漬其中，再放入50 ℃水浴鍋中，在達到試驗所需的時間（每隔15min測1次）時取出，瀝干稱重。復水比按式（2）計算：

表1 甘薯膨化產(chǎn)品感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of explosion puffed sweet potato

式中：

RC—— 復水性；

M1—— 復水前樣品質量，g；

M2—— 復水后樣品質量，g。

2 結果與分析

2.1 初始含水量對膨化甘薯品質的影響

變動甘薯初始含水量，在相同膨化干燥工藝條件（40%糖煮液煮沸2min，凍融處理，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行膨化干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質分析結果見表2。

表2 膨化前甘薯初始含水量對膨化產(chǎn)品質量的影響Table 2 Effect of water content of pre－drying sweet potato on quality of explosion puffed products

由表2可知，隨著初始含水量的增加，膨化甘薯硬度和表觀密度逐漸減小。初始含水量為65%～70%時，可能由于缺少足夠的膨化動力，膨化產(chǎn)品硬度較大，表觀密度較高；新鮮甘薯含水量為70%～80%［14］，甘薯在經(jīng)過糖煮（熱燙）過程中，還會帶入一部分水，使甘薯含水量增加到75%～80%；由表2還可以得出，當甘薯初始含水量為75%～80%時，膨化甘薯硬度和表觀密度低于水分含量65%～70%和70%～75%膨化甘薯。同時，初始含水量為75%～80%膨化甘薯感官評分也高于其它兩組。這也表明甘薯膨化干燥工藝中無需進行預干燥處理，這可能與甘薯原料高淀粉含量的特性有關，其影響機理還需進一步的研究。因此，甘薯膨化初始含水量確定為75%～80%。

2.2 糖煮液濃度對膨化甘薯品質的影響

變動糖煮液濃度，在相同膨化干燥工藝條件（凍融處理，膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質分析結果見表3。

表3 糖煮液濃度對膨化產(chǎn)品質量的影響Table 3 Effect of sugar boiled concentration on quality of explosion puffed products

由表3可知，隨著糖煮液濃度的增加，膨化甘薯表觀密度逐漸降低；膨化甘薯的硬度隨著糖煮液濃度增大逐漸減小，當糖煮液濃度達到40%時最小，而糖煮液濃度繼續(xù)增加膨化甘薯硬度反而增大。糖煮液處理的樣品組與0%糖煮液樣品相比較，可以看出，經(jīng)糖煮液處理的膨化樣品組表觀密度和硬度明顯低于0%糖煮液加工的樣品，這一結果表明糖煮預處理對膨化產(chǎn)品的硬度和表觀密度有顯著影響（P＜0.05），糖煮處理后提高了甘薯的膨化干燥效果，該研究結果與黃宗海等［15］報道的糖煮對胡蘿卜變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品影響是一致的。因此，選擇較佳的糖煮液濃度為40%。

2.3 凍融處理對膨化甘薯品質的影響

改變凍融處理的方式，在相同膨化干燥工藝條件（40%糖煮液煮沸2min，膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質分析結果見表4。

由表4可知，未經(jīng)凍融處理的膨化甘薯硬度大，表觀密度大，感觀評分較低；經(jīng)過凍融預處理的膨化甘薯硬度和表觀密度有明顯的降低；可能是經(jīng)過凍結和解凍的過程后改變了甘薯內(nèi)部水分分布，甘薯持水性下降，使部分結合水和不易流動水變得更活躍，使水分在膨化干燥過程中容易被除去。因此，對甘薯進行凍融預處理后產(chǎn)品膨化效果更佳。

表4 凍融處理對膨化產(chǎn)品質量的影響Table 4 Effect of freeze－thaw treatment on quality of explosion puffed products

2.4 預處理方式對甘薯復水性的影響

取對照組、未凍融處理、凍融處理、20%糖煮液濃度和40%糖煮液濃度預處理后在相同膨化干燥工藝條件（膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，所得的產(chǎn)品在相同條件下進行復水性試驗，結果見圖1。

圖1 預處理方式對甘薯復水性的影響Figure 1 Effect of pretreatment on rehydration capacity of explosion puffing sweet potato

由圖1可知，不同預處理條件下起初的復水比都隨時間增長而明顯增大，在初始的15min內(nèi)，甘薯的復水速度達到最大，隨著復水時間的延長復水比增加緩慢，到30min后達到相對平衡狀態(tài)，復水比增加不明顯。由圖1還可以得出，對照組復水比低于其它處理組；浸糖濃度相同條件下經(jīng)過凍融處理的產(chǎn)品復水比更大；在相同凍融條件下，浸糖濃度越高，膨化干燥產(chǎn)品的復水比也越大；40%糖煮液濃度處理組和凍融處理組所得產(chǎn)品的復水性相當。因此，確定用40%糖煮液預煮后再凍融的預處理條件。

2.5 最佳預處理工藝條件的驗證

根據(jù)上述試驗結果，可確定甘薯變溫壓差膨化干燥的最佳預處理工藝條件：甘薯膨化初始含水量為75%～80%，40%麥芽糖漿溶液糖煮2min，在－18 ℃下冷凍處理12h后再室溫（20 ℃）自然解凍。與對照組相比，采用最佳預處理工藝對甘薯進行預處理，在相同膨化干燥條件下進行干燥處理，所得產(chǎn)品品質分析結果見表5。由表5可知，在最佳預處理工藝下制備的膨化甘薯硬度、表觀密度都明顯小于對照組，說明經(jīng)過適當?shù)奶侵?、凍融等預處理，甘薯膨化效果得到了很大提高。

表5 驗證實驗結果Table 5 Results of verification experiments

3 結論

膨化初始含水量、凍融處理、糖煮液濃度對甘薯膨化效果均有影響。甘薯膨化干燥過程無需進行預干燥處理，凍融處理和糖煮處理顯著提高了甘薯膨化干燥產(chǎn)品品質。結果表明，甘薯膨化初始含水量為75%～80%，用40%麥芽糖漿液滲透處理，在－18 ℃下冷凍處理12h再室溫（20 ℃）自然解凍的甘薯條在膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃條件下進行變溫壓差膨化干燥，所得膨甘薯產(chǎn)品品質最佳。用此方式進行生產(chǎn)，設備能耗低，工藝簡單，具有一定的可工業(yè)化性。

1 闞建全，閻磊，陳宗道，等.甘薯糖蛋白的免疫調(diào)節(jié)作用研究［J］.西南農(nóng)業(yè)大學學報，2000，22（3）：257～260.

2 趙國華，李志孝，陳宗道.甘薯多糖SPPS－I－Fr－II組分的結構與抗腫瘤活性［J］.中國糧油學報，2003，18（3）：59～61.

3 李亞娜，闞建全.甘薯糖蛋白的分離純化及其降血脂功能［J］.食品科學，2003，24（1）：118～121.

4 蔡自建，龍虎.甘薯營養(yǎng)研究及食品開發(fā)［J］.西南民族大學學報，2005，31（1）：103～106.

5 夏延斌，梁美鳳.甘薯在食品工業(yè)中的研究進展［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2008（4）：58～61.

6 周潔，孔曉玲.自然干燥與熱風干燥對甘薯粉絲質量的影響［J］.包裝與食品機械，2011，29（6）：14～16.

7 李新華，宋秀潔.真空干燥法制備甘薯全粉［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2012，38（2）：122～125.

8 劉春泉，江寧，李大婧，等.微波聯(lián)合熱風干制蘇渝303甘薯干工藝研究［J］.核農(nóng)學報，2009，23（6）：1 008～1 013.

9 丁媛媛，畢金峰，木泰華，等.甘薯變溫壓差膨化干燥影響因素研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工·學刊，2010（8）：4～7.

10 江寧，劉春泉，李大婧，等.氣流膨化甘薯片的工藝優(yōu)化［J］.農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26（11）：361～367.

11 黃壽恩，李忠海，何新益.干燥方法對脫水柑橘皮品質特性的影響［J］.中國食品學報，2011，11（3）：118～122.

12 程莉莉，何新益，郭飛飛，等.護色處理和膨化干燥工藝對蘋果脆片品質的影響［J］.食品與機械，2011，27（1）：127～129.

13 大連輕工業(yè)學院.食品分析［M］.北京：中國輕工出版社，2009：75～78.

14 張立明，王慶美，王蔭墀.甘薯的主要營養(yǎng)成分和保健作用［J］.雜糧作物，2003，23（3）：162～166.

15 黃宗海，何新益，王佳蕊，等.預處理方式對胡蘿卜變溫壓差膨化干燥品質的影響［J］.食品與機械，2011，27（1）：124～126.