再造型荸薺脆片的微波膨化工藝

謝冬娣，岳君（.賀州學院化學與生物工程學院，廣西賀州542899；2.賀州學院體育學院，廣西賀州542899）

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再造型荸薺脆片的微波膨化工藝

謝冬娣1，岳君2，*
（1.賀州學院化學與生物工程學院，廣西賀州542899；2.賀州學院體育學院，廣西賀州542899）

摘要：以荸薺粉為主要原料，加入適量的白砂糖、食鹽、奶粉以及糯米粉，采用微波膨化和紅外干燥相結合的方法，對原料進行再造型加工，研制成荸薺脆片。試驗對加工過程的主要工藝參數進行了探討。結果表明：最適調味料添加量為奶粉20 %、白砂糖5 %、食鹽1 %；紅外干燥至預干含水量25 %，糯米粉添加量為10 %，微波功率為480 W，膨化時間為110s，加工制成的荸薺脆片其膨化率、脆度以及外觀有較好的效果。

關鍵詞：荸薺；荸薺脆片；再造型；微波膨化

荸薺（Eieocharis tuberosa（Roxb.）Sehult）又稱為“馬蹄”，是莎草科荸薺屬多年水生草本植物荸薺的地下球莖，在我國南部各省均有種植，年產量約75萬t，種植面積約2.7萬平米[1]。其中廣西荸薺產量約占全國的70 %。荸薺具有質地細嫩，營養價值高，清脆爽口，味甘汁多的優點，是一種藥食兼用的蔬果類食品。市場上常見的荸薺加工產品，種類單一，開發更多的荸薺深加工產品是促進農業產業化的良好途徑[2-3]。

果蔬脆片是最近幾年以來研究和開發的以蔬果為主要原料的特色休閑食品。果蔬脆片香脆而不膩，并且口感松脆，還具有低脂肪、低熱量、高纖維的特點，在國內外市場極受消費者歡迎[4]。將微波膨化技術應用在荸薺脆片的生產上，既可避免了傳統油炸方法的不利因素，還可為荸薺脆片的規模化生產提供技術參考。

1　材料與儀器設備

1.1原料

荸薺：賀州市“芳林馬蹄”；糯米粉：賀州市富強糧食加工廠。

1.2設備

ZM1超級離心研磨機；AR124CN電子天平：上海分析儀器廠；MG-5630s微波爐：LG有限公司；WS70～1型紅外線快速干燥箱；0970托盤天平：地方國營汕頭市教學儀器廠；模具：賀州學院化學與生物工程學院自制。

2　方法

2.1操作流程

2.2確定調漿加水量試驗

將荸薺粉、糯米粉、奶粉、白砂糖、食鹽按一定的比例用水混合，欲通過量化試驗來確定加水量，即以添加5 %糯米粉的荸薺粉質量為基礎，分別以1∶1、1.5∶1、2∶1的比例加水調漿，調漿后觀察記錄半成品的質地及加工操作過程的難易程度。

2.3確定調味料添加量的試驗

通過單因素預試驗篩選，以成品的感官特性（色澤、香氣、滋味）作為考察指標，對食鹽（0 %、1 %、2 %）、奶粉（10 %、20 %、30 %）、白砂糖（0 %、5 %、10 %）3種調味料的配比進行三因素三水平正交試驗設計，以添加5 %糯米粉的荸薺粉質量為基礎，確定荸薺脆片的最適調味料添加量。紅外干燥600 s、微波功率為480 W、膨化時間為90 s。

2.4荸薺脆片膨化條件的單因素試驗

2.4.1不同糯米粉添加量的荸薺脆片的干燥曲線的繪制

在荸薺脆片半成品進行微波處理之前，參照國家標準GB8858-1988《水果、蔬菜產品中干物質和水分含量的測定方法》[5]的水分含量檢測方法檢測其含水量，再繪制干燥曲線。每組樣品的檢測所得到的初始水分含量（預干含水量）數據誤差不超過1%。在試驗過程中，對添加了不同含量糯米粉（0%、5%、10%）的荸薺漿進行干燥處理，每隔200s將樣品從紅外干燥箱取出，并用精密電子天平快速檢測其質量的變化，每組試驗均重復3次，取平均值作為樣品在該時間點的含水量，再繪制其含水量隨干燥時間變化的曲線，樣品終止含水量小于4%。

2.4.2確定預干含水量和糯米粉添加量

預干含水量的多少對微波膨化產生的效果有著顯著的影響。含水量過低時，會導致所產生的總壓梯度不夠；而過高時，則熱量會消耗在水分的蒸發汽化上。荸薺脆片在這兩種處理條件下都難以取得滿意的膨化效果，所以原料在微波處理之前必需對其進行預干燥處理，以達到適宜的預干含水量。根據張立彥等[6]對膨化糯米粉的研究，支鏈淀粉擁有比較好的伸展性，可在淀粉糊中形成網狀結構，有利于膨化，而糯米淀粉中幾乎都是支鏈淀粉。所以可以在荸薺粉原料中加入適量糯米粉來提高荸薺脆片的膨化程度。根據繪制干燥曲線，通過在不同的時間點從干燥箱中取出模具的方法，獲得不同含水量的荸薺脆片半成品[7]。以成品的膨化率、脆度兩個指標作為主要評判指標，比較分別添加0、5 %、10 %糯米粉的樣品經微波膨化（功率480 W、時間90 s）所得成品的優劣，以此來了解預干含水量對微波膨化荸薺脆片工藝的影響力，并確定適宜的預干含水量和糯米粉添加量。

2.4.3確定微波膨化功率

微波膨化處理的功率越大，則所需要的微波處理時間越短，對成品的脆度和膨化率也有顯著影響。以糯米粉添加量5 %、紅外干燥600 s得半成品，然后分別在微波功率為160、320、480、640、800 W的條件下膨化90 s。以荸薺成品脆片的膨化率和脆度為評判指標，確定適宜的微波膨化功率。

2.4.4確定微波膨化時間

在荸薺脆片的生產過程中，微波處理時間對荸薺脆片的感官特性、脆度和膨化率的影響很大。以糯米粉添加量5 %、紅外干燥600 s得半成品，分別經過60、90、120、150、180 s的微波（功率480 W）膨化。以荸薺脆片的膨化率和脆度為評判指標，確定適宜的微波膨化時間。

2.5最佳膨化條件的正交試驗

在單因素試驗的基礎上采用正交試驗法，考察膨化時間、膨化功率、預干含水量、糯米粉添加量4個因素，以脆度、膨化率和外觀3個指標作為最終評判指標，確定最佳膨化條件。

2.6指標測定方法

2.6.1水分含量的測定

水分含量的測定，采用恒重法[8]，結果按下式計算。

2.6.2脆度的測定

以斷裂力表示脆片脆度。采用精度為0.1 g的托盤天平改裝成簡單的測定斷裂力的儀器，在天平的一端放樣品，另一端放水杯，在樣品的上方固定一個橫截面積為4 mm2的方形長釘，用橡皮管接通水源，在測定過程中以一定的流速向水杯中加水，樣品所承受壓力逐漸增大，直到脆片斷裂，馬上停止加水[8]。脆片的脆度以斷裂力（kgf/cm2）來表示，斷裂力為天平一端所加水的重力。斷裂力越小則脆片的脆度越大。

2.6.3膨化率的計算

膨化率通過荸薺脆片膨化前后體積換算[7]，膨化率按（2）式計算。體積的測定，采用小米排除法[7]，荸薺脆片體積按（3）式計算。

式中：P為膨化率；V1為膨化后的體積，cm3；V2為膨化前的體積，cm3。

V = Va- Vb（3）

式中：V為荸薺脆片體積，cm3；Va為小米和脆片的總體積，cm3；Vb為小米的體積，cm3。

2.6.4綜合評定方法

最適調味料添加量正交試驗的得分為色澤、香氣和滋味3個指標的得分的平均值。荸薺脆片膨化條件正交試驗的評定方法采用加權綜合評分法，各試驗的得分由外觀、脆度、膨化率3個指標的得分加權綜合后所得，各個指標都采用10分制評分，參照王澤南等[9]對荸薺脆片的研究，設定權重比為：膨化率∶脆度∶外觀＝5∶4∶1。膨化率、脆度的計算按相對評分法[9]，膨化率得分、脆度得分按（4）式計算。

2.6.5感官評定方法

組織20名人員，對荸薺脆片的滋味、色澤、香氣這3個主要感官指標進行鑒評。評分標準見表1。

表1荸薺脆片感官綜合評分表Table 1 Grade standard of Eieocharis tuberosa crisp chip

3　結果與分析

3.1調漿加水量對調漿效果的影響

加水量的多少對之后工序的順利進行有重要的影響。以荸薺粉和糯米粉的質量為基礎計算加水比例，對調漿加水量進行量化試驗，結果如表2所示。

從表2中結果可知，荸薺粉和糯米粉的質量與水的體積的比例為1.5∶1（g/mL）時，可以均勻調漿，且質感細膩，有利于以后工序的順利進行。

表2不同加水量對調漿效果的影響Table 2 Effect of the additive amount of water on mixing effect

3.2調味料添加量對荸薺脆片感官特性的影響

原材料中，主料與輔料的比例對于產品性狀和質量有重要影響。綜合評分的計算為：總分＝色澤+香氣+滋味。不同調味料添加量對荸薺脆片成品的感官特性的影響見表3。

表3調味料添加量正交試驗設計與結果Table 3 Design and results of orthogonal test of the amount of seasoning

由表3極差分析可知，食鹽、奶粉、白砂糖添加量3個因素對荸薺脆片感官特性的影響大小為A（奶粉/%）>B（白砂糖/ %）>C（食鹽/ %）。極差分析所得的最優組合為添加20 %的奶粉、5 %的白砂糖、1 %的食鹽。

3.3荸薺脆片膨化條件的單因素試驗結果

3.3.1干燥曲線的繪制

對添加了不同含量糯米粉的荸薺漿進行紅外干燥處理，每隔200 s取出來，測定荸薺脆片半成品在該時間點的含水量，繪制得到不同糯米粉添加量的干燥曲線如圖1。

根據圖1中曲線可以算出在紅外干燥箱處理一定時間相應的半成品含水量。從圖1中還可以看出，相同處理時間，不同糯米粉添加量的半成品含水量有差異。

圖1不同糯米粉添加量的干燥曲線Fig.1 Different additive amount of polished glutinous rice drying curve

3.3.2不同糯米粉添加量對荸薺脆片膨化效果的影響

荸薺淀粉中所含的直鏈淀粉的含量介于玉米淀粉和馬鈴薯淀粉，而直鏈淀粉含量較高時，不利于膨化[10]。所以通過添加幾乎全是支鏈淀粉的糯米粉來提高荸薺脆片的膨化率。試驗分別以添加0 %、5 %、10 %的糯米粉，探討糯米粉對荸薺脆片膨化率、脆度（斷裂力）的影響，結果見圖2至圖4。

圖2添加0 %糯米粉對脆度和膨化率的影響Fig.2 Effect of adding 0 % polished glutinous rice of brittleness and expansibility

圖3添加5 %糯米粉對脆度和膨化率的影響Fig.3 Effect of adding 5 % polished glutinous rice of brittleness and expansibility

操作條件為荸薺漿半成品厚度約0.6 mm，紅外干燥到相應含水量后進行微波膨化，微波功率為480 W，膨化時間為90 s。

圖4添加10 %糯米粉對脆度和膨化率的影響Fig.4 Effect of adding 10 % polished glutinous rice of brittleness and expansibility

從圖2可知，沒有添加糯米粉的荸薺脆片其膨化率較低，只有在預干含水量為36.4 %時，脆片膨化率達2倍，其余樣品均小于2倍。在預干含水量為25.3 %～38.9 %范圍內，斷裂力變化幅度在25 kgf/cm2到50 kgf/cm2之間。當預干含水量為36.4 %時，樣品的脆度最大，即斷裂力值最小（26.12 kgf/cm2）。

從圖3可知，添加5 %糯米粉的荸薺脆片在預干含水量在21.5 %時，膨化率較低；而預干含水量在25.4 %～37.0 %時，樣品膨化率均接近2倍。預干含水量為25.4 %處有較大的膨化率，達2.5倍。不同含水量樣品的斷裂力的變化幅度在20 kgf/cm2到50 kgf/cm2之間。當預干含水量為30.4 %時，斷裂力值最小（20.57 kgf/cm2），脆度最大。

從圖4可知，添加10 %糯米粉的荸薺脆片除了預干含水量較小的18 %、21.3 %的樣品外，其余樣品的膨化率都達到了2倍以上。在預干含水量為26.1 %時，有最大的膨化率達2.8倍。在預干含水量為18 %～35.2 %范圍內，斷裂力值的變化幅度在23 kgf/cm2到45 kgf/cm2之間。當預干含水量為26.1 %時，斷裂力的值最小（23.66 kgf/cm2），脆度最大。

綜合分析圖2至圖4，添加糯米粉可提高荸薺脆片的膨化率，但是膨化率的大幅增加對荸薺脆片的斷裂力存在著一定的影響，結合口感風味的保持，所以后續實驗的糯米粉添加量為5 %。

3.3.3不同預干含水量對荸薺脆片膨化效果的影響

圖2至圖4分別為含有不同糯米粉的荸薺脆片的預干含水量與膨化率、斷裂力的關系。

根據圖2至圖4并結合3.3.2分析可知，預干含水量對含有不同糯米粉的荸薺脆片的膨化效果有很大影響。原因是，在微波加熱的過程中，物料內部所含的水分是微波膨化的主要動力，當物料的纖維組織結構之間的水分迅速蒸發汽化，產生強大的總壓梯度從而使纖維組織結構間距膨脹，水分汽化逸出的同時使物料定型成微孔從而得到具有膨化效果的產品[11]，因此預干含水量對微波膨化影響很大，預干含水量太低時膨化動力將不足而導致脆片體積的收縮或膨化率不高。綜合圖2至圖4各項指標，在不同糯米粉添加量條件下都適宜的預干含水量為25 %～35 %，所得荸薺脆片的膨化率較大，斷裂力較小，脆度較好。

3.3.4微波功率對荸薺脆片膨化效果的影響

在不同的微波功率條件下加工所得到的荸薺脆片的斷裂力和膨化率見圖5。

圖5微波功率對脆度和膨化率的影響Fig.5 Effect of microwave power of brittleness and expansibility

由圖5可知，當膨化功率較低時膨化率都不高，這是由于膨化功率過小時，脆片內部水分汽化所產生的蒸汽壓力不足以導致物料膨化而出現了體積縮小[11]。隨著微波功率提高時，膨化率逐漸增大，當功率提高到800 W時，膨化率達3.33倍。脆片的脆度在膨化功率較低時較大，即480 W時有一個最小斷裂力值18.87 kgf/cm2。綜合兩項指標，膨化功率為480 W左右比較適宜。

3.3.5膨化時間對荸薺脆片膨化效果的影響

經過不同微波處理時間的荸薺脆片的斷裂力和膨化率見圖6。

圖6膨化時間對脆度和膨化率的影響Fig.6 Effect of microwave puffing time of brittleness and expansibility

從圖6可以看出，不同的膨化時間都有較好的脆度；除了膨化時間60 s外，其余膨化時間均有較大的膨化率。當膨化時間為120 s時，有較小的斷裂力值為21.75 kgf/cm2和最大的膨化率（2.5倍）。因此120 s左

右的微波膨化時間較為適宜。

3.4最佳膨化條件的正交試驗結果

在3.3.2至3.3.5試驗結果的基礎上進行四因素三水平正交試驗以確定最佳膨化條件。以脆度、外觀和膨化率3個指標作為最終評判指標，根據2.6.4綜合評定方法計算得分，以膨化時間、膨化功率、預干含水量、糯米粉添加量為考察因素，進行正交試驗。正交因素水平設計見表4，正交試驗結果見表5。

表4微波膨化條件正交試驗因素水平Table 4 Factors and levels of orthogonal test of microwave puffing condition

表5微波膨化條件正交試驗設計與結果Table 5 Design and results of orthogonal test of microwave puffing condition

根據表5的極差分析可知，A、B、C、D四個因素影響荸薺脆片的膨化效果的主次順序為C>D>A>B，即所考察的四個因素對膨化質量的影響大小依次是：預干含水量>糯米粉添加量>微波功率>膨化時間。極差分析所得理想工藝組合為C1D3A2B2。比較單因素試驗和正交實驗結果，兩者得出的最佳工藝條件存在差異，這可能是因為多因素同時作用時各因素之間存在交互作用引起的。而極差分析結果的優方案并不在設計的正交試驗號當中，所以對優方案組合進行驗證試驗。驗證試驗得到的荸薺脆片綜合得分8.963，高于正交試驗任何一組的得分。因此確定最優微波膨化工藝是：以荸薺粉質量為基礎，添加10 %糯米粉，經紅外干燥到預干含水量25 %時，再置于功率為480 W的微波膨化處理110 s。

4　結論

研究采用紅外干燥與微波膨化相結合，探討再造型荸薺脆片的加工工藝。試驗結果表明，不同預干含水量對最終得到的荸薺脆片成品有較顯著的影響。最佳的微波膨化條件為：預干含水量為25 %、糯米粉添加量為10 %、微波功率為480 W、膨化時間為110s。荸薺脆片最適調味料的配比為奶粉20 %、白砂糖5 %、食鹽1 %時，可以有較好的色澤、香味和口味。

研究中關于調味料的調配，添加了全脂奶粉獲得奶味荸薺脆片。研究牛奶風味的果蔬脆片少有報道，但奶味荸薺脆片的保留期限尚需進一步研究。

參考文獻：

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Study on Processing Technology of Microwave Puffing Eieocharis tuberosa Crisp Chip with Reshaper

XIE Dong-di1，YUE Jun2，*
（1. Department of Chemical and Biological Engineer，Hezhou University，Hezhou 542899，Guangxi，China；2. Department of Physical Education，Hezhou University，Hezhou 542899，Guangxi，China）

Abstract：In this experiment，Eieocharis tuberosa crisp chip was a product which employing Eieocharis tuberosa powder as main raw material and adding the proper amount of sugar，salt，milk and polished glutinous rice. The product was obtained by reshaping the raw materials firstly，and then using the method of microwave puffing combined with infrared drying. The main processing parameters were studied in this experiment，the results showed that the best recipe of the flavoring was milk 20 %，sugar 5 % and salt 1 %. The expansion volume，appearance and the frangibility of the Eieocharis tuberosa crisp chip were good when the moisture condition as 25 % and adding 10 % polished glutinous rice，the microwave puffing time as 110 s，the microwave power density at 480 W.

Key words：Eieocharis tuberose；Eieocharis tuberosa crisp chip；reshape；microwave puffing

收稿日期：2014-10-19

*通信作者：岳君（1966—），男（漢），教授，碩士，研究方向：運動營養學。

作者簡介：謝冬娣（1968—），女（漢），副教授，本科，研究方向：食品資源開發與加工。

基金項目：廣西高校食品農產品質量安全重點實驗室（桂教科研[2014]6號）

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.027