甘薯全粉的制備及特性研究進展

楊世雄，張 玲，張雪梅，李 雪，張歡歡，梁葉星，高飛虎

（重慶市農業科學院，重慶 401329）

甘薯全粉可根據其不同特性添加至各類食品中或制成速溶代餐粉等產品[1-9]，甚至可做脂肪替代品或提取其活性成分制成抗氧化面膜等產品[10-11]。甘薯全粉水分含量低（7%～8%），易貯藏，不但解決了甘薯貯藏期間易霉爛、貯藏期短的問題，而且加工過程環保、用水少、無廢料[12]。隨著生活水平日益改善，消費者對健康飲食也有了更高的標準和追求。目前，國內甘薯多為鮮食或用作飼料，精深加工率極低，要推動甘薯產業的健康持續發展，勢必要研發健康、營養、感官等方面均可被消費者接受的產品，而富含高膳食纖維、營養成分全面的甘薯全粉則是甘薯高值化利用的重要手段。

甘薯富含膳食纖維、胡蘿卜素等多種活性物質，其膳食纖維含量高達1.2%，是大米的12 倍[13-14]。甘薯全粉基本包含了新鮮甘薯除薯皮外的全部干物質，營養豐富，其作為一種優質的食品原料便于制作各種食品，近年來在國內外得到迅速發展。論述甘薯全粉的制備工藝及特性，并對如何提高甘薯全粉在主食化食品和其他行業中的應用及促進甘薯產業的持續健康發展進行了展望，以期為甘薯全粉標準生產和高值化利用奠定基礎。

1 甘薯全粉的制備

1.1 基本工藝

甘薯全粉是一種甘薯脫水制品，以新鮮甘薯為原料，通過清洗、去皮、切片、護色、蒸煮、干燥、粉碎等工藝處理，得到細粉末狀、顆粒狀或片屑狀產品[15-16]。具體工藝流程如下：

新鮮甘薯→篩選→清洗→去皮→切片→再清洗→護色→蒸煮→干燥→粉碎→包裝→甘薯全粉。

（1） 篩選。選擇形狀規則、無破損、無蟲害、無發芽，且還原糖含量低、干物質含量高的甘薯作為制備全粉的原料。

（2） 去皮。主要有手工去皮法、機械去皮法、蒸汽去皮法、化學去皮法及輻射去皮法[17]。

（2） 切片。切成3～5 mm 薄片。

（3） 護色。一般采用質量分數為0.02%的抗環血酸和質量分數為0.06%的檸檬酸進行護色。

（4） 熟制。采用100 ℃蒸汽蒸熟，時間為20 min左右。

（5） 干燥。一般采用熱風方式進行干制，溫度設定為55～60 ℃，含水率控制在10%以內。

（6） 粉碎。采用粉碎機粉碎，過80～100 目篩。

1.2 不同去皮工藝比較

甘薯全粉5 種去皮工藝的特點不同，可根據實際情況自行選擇。

甘薯全粉5 種去皮工藝比較[18-20]見表1。

表1 甘薯全粉5 種去皮工藝比較

1.3 不同烘干工藝比較

在甘薯全粉的加工中，不同干燥工藝對其理化特性及感官品質有著重要影響[21-23]。熱風干燥仍是目前應用最廣、最為經濟的干燥工藝，但隨著其制備工藝的日益完善和對產品屬性及品質要求的提高，近些年出現了真空干燥、冷凍干燥、紅外干燥、微波干燥、噴霧干燥及變壓溫差膨化等其他干燥工藝。下面就常見甘薯全粉不同干燥工藝的特點進行比較。

甘薯全粉不同烘干工藝比較[24-26]見表2。

表2 甘薯全粉不同烘干工藝比較

2 甘薯全粉的特性

2.1 基本成分

不同品種及不同工藝均會造成甘薯全粉基本成分的差異，淀粉含量較高的品種原料可以用來制作甘薯淀粉或者微生物發酵基料[11]，還原糖含量較高的則可用來加工果脯、薯干等休閑食品，蛋白含量較高的原料可以用來提取蛋白，花青素、膳食纖維等；含量較高的原料可以加工富含膳食纖維的功能性食品等[42-46]。不同的加工工藝會造成甘薯全粉基本成分的不同，如熟全粉的還原糖含量較生全粉還原糖高，這是因為在蒸煮過程中有部分淀粉轉化為還原糖。

甘薯全粉的基本成分[47-48]見表3。

表3 甘薯全粉的基本成分/%

2.2 表面微觀結構

甘薯全粉SEM圖見圖1[23]。

圖1 甘薯全粉SEM 圖

由圖1 可知，在電鏡照片放大300 倍條件下觀察，甘薯全粉的顆粒大多數呈球形和橢圓形顆粒及一些片狀、碎屑狀等不規則形狀組成，有部分顆粒表面向內凹進，可能是由于甘薯在生長過程酶的作用或者在磨粉等過程中受到機械損傷造成的。球形和橢圓形顆粒為甘薯全粉中的淀粉顆粒，而在淀粉顆粒表面附著或散落的不規則塊狀和片狀物，可能是甘薯全粉中蛋白質、多糖、脂質等物質。

2.3 色澤

不同品種甘薯原料制得的甘薯全粉色澤差異較大，對比不同品種甘薯全粉會發現偏紫色品種甘薯全粉的a*值較高，b*值較低；杏黃色甘薯較紫色品種而言，絕大部分品種的a*值較低，b*值較高。同一品種的甘薯原料通過不同的干制手段制得的甘薯全粉色澤也不同。一般通過冷凍干燥的甘薯全粉色澤比較鮮亮，白度亮度較高，而通過熱風干燥和熱泵干燥的甘薯全粉色澤顏色較深，因為甘薯作為一種熱敏性物質，受熱時間過長易引發褐變[12]。

2.4 碘藍值

碘藍值的大小表示游離淀粉含量的多少，而游離淀粉含量是甘薯全粉特性的一項重要指標，游離淀粉含量的多少代表甘薯細胞經加工后的破損程度。品質越好的甘薯全粉游離淀粉含量越少，碘藍值越小，游離淀粉含量的多少對甘薯全粉在蒸煮過程中水分的吸收和體積的膨脹至關重要。不同品種原料及加工工藝會顯著影響甘薯全粉的碘藍值，如不同的粉碎工藝對全粉顆粒的完整性具有較大影響，經超微粉碎制得的全粉顆粒破碎程度較普通粉碎高。生全粉碘藍值普遍小于熟全粉，在熟制過程中，高溫加熱會破壞細胞的完整性，從而導致甘薯全粉的碘藍值較低。

2.5 持油性

持油性對以甘薯全粉基為基料的配方設計具有重要的參考意義。甘薯全粉持油性受到加工工藝等多方面因素的影響，冷凍干燥制得全粉持油力明顯高于熱風干燥制得的全粉，蛋白質中含非極性尾端較多的蛋白質含量越高，持油性也就越高[49]。以甘薯全粉為基料的食品配方中加油量的多少可以以甘薯全粉的持油性大小來判斷，持油性越好，配方中油脂的可添加量也就越高[50]。

2.6 持水性

持水性對添加甘薯全粉食品的配方設計具有重要參考意義，持水性高時可適當地增加水的含量，防止產品中水分的過度揮發，可有效提升食品的感官品質[51]。持水性的差異與淀粉內部束水基團的位置及其含量有關[52]。不同加工工藝對全粉的持水性具有顯著差異，在冷凍干燥方式下制得的甘薯全粉持水性優于熱風干燥制得的全粉。熟甘薯全粉較生全粉的持水性較好，原因可能是由于熟甘薯全粉在加工過程中經歷了蒸煮環節。在此過程中，甘薯中的淀粉發生了糊化，從而導致其淀粉分子內部的直鏈淀粉溶出，分子內部的親水基團被暴露出來，因此，熟甘薯全粉中有更多的親水基團可以與水分子之間形成氫鍵，使得其持水性比生全粉的持水性更好[53]。

2.7 凝膠特性

凝膠特性是溶膠或溶液在適當條件下轉變為凝膠的過程，是特殊的半固體狀態[53]。食品加工過程中，不僅可以利用凝膠作用形成凝膠，還可以用來增加稠度、液體穩定性等[54]。甘薯全粉中淀粉含量較高，在加工過程中，其通過糊化作用而形成凝膠。生全粉的凝膠特性較熟全粉要好，因為生全粉對淀粉的保留程度較高。因此，便于淀粉形成凝膠網絡結構。

2.8 吸水膨脹性

甘薯全粉顆粒在水中經加熱吸水膨脹，使得水分子進入顆粒內部，其晶體結構遭到了破壞，淀粉分子和水分子間形成氫鍵，淀粉顆粒發生膨脹，而沒有與水分子結合的淀粉分子則溶入到了水中[53]。吸水膨脹性反映了甘薯全粉吸收水分的能力和直鏈淀粉的浸出程度，直鏈淀粉溶出越多，則說明親水基團暴露的越多，吸水膨脹性越好。由于熟甘薯全粉被加熱糊化后淀粉分子發生解體，直鏈淀粉溶出比生全粉要多，因此熟全粉的吸水膨脹性比生全粉的要好。

2.9 凍融穩定性

在食品的冷藏和冷加工過程中，其內部水分的流動及隨后的冷凍所帶來的食品的相變化是影響冷凍食品品質的重要因素[54]。凍融穩定性可以反映食品在冷加工和貯藏過程中的穩定性，析水率越低，凍融穩定性越好，說明越宜在低溫條件下加工和貯藏。甘薯全粉中的直鏈淀粉糊化后經冷凍和解凍會出現吸水現象，主要是由于在冷凍過程中直鏈、支鏈淀粉的直鏈部分通過氫鍵互相結合，產生結晶，破壞其膠體性質，在解凍后會析出水分[55]。Guo T 等人[56]研究了凍融處理對甘薯全粉品質的影響，研究發現隨著凍融次數的增加，全粉黏度下降速度加快，持水能力和凍融穩定性提高，所有全粉表現為假流塑性流體。甘薯熟全粉在加工過程中經歷了蒸煮環節，使得淀粉發生了糊化，有更多的親水基團可以與水分子之間形成氫鍵，使得其持水性比生全粉的持水性更好，故熟甘薯全粉的凍融穩定性較生全粉要好。

3 結語

目前，甘薯除了鮮食和飼料用外，主要用于淀粉粉生產，在甘薯淀粉生產中會產生大量的廢水廢渣，在生產上還不具備高效、低耗處理甘薯淀粉生產中產生的廢棄物，不僅造成了嚴重的環境污染，還導致了大量甘薯資源的浪費，在很大程度上限制了甘薯產業持續健康發展。甘薯全粉作為食品工業原料或中間原料，不僅基本保留了鮮甘薯中營養成分，更重要的是其加工過程沒有任何廢棄物，真正做到了甘薯資源的“零”剩余。因此，加強對甘薯全粉特性的研究對拓寬其在食品工業中的應用具有十分重要的意義。

為了甘薯全粉產品品質能夠進一步提升并得到高值化利用提出3 點建議：一是進一步優化甘薯全粉制備工藝，尤其是要加大對甘薯全粉生產工藝的規范化及其產品標準化的研究，最大可能地避免因不同加工工藝造成產品特性、品質及口感等的顯著差異，為甘薯全粉的利用奠定堅實基礎。二是加強甘薯全粉功能強化食品的研制，尤其是要加大對富含甘薯全粉主食產品的研發，為甘薯全粉的綜合利用提供更多途徑，符合甘薯產業健康發展需求。三是加大對甘薯全粉中類黃酮化合物等活性成分的提取研究，以便拓寬其在面膜等化妝品高附加值領域中的應用。