熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝探討
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梅新，施建斌，蔡沙，陳學(xué)玲，關(guān)健，何建軍*
湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所（武漢430064）
摘 要 以紫薯為原料，紫薯全粉色彩色差和游離淀粉碘藍(lán)值為考察指標(biāo)，采用單因素和正交試驗(yàn)對熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝進(jìn)行探討。結(jié)果表明，熱風(fēng)干燥制備紫薯全粉最優(yōu)工藝為：蒸煮時(shí)間10 min,熱風(fēng)干燥時(shí)間12 h，熱風(fēng)干燥溫度60 ℃，此外浸鈣對紫薯全粉品質(zhì)有較大影響，浸鈣濃度0.2%，浸鈣時(shí)間8min條件下所得紫薯全粉品質(zhì)較好。
關(guān)鍵詞熱風(fēng)干燥；紫薯全粉；色彩色差：游離淀粉碘藍(lán)值：浸鈣
紫薯又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，除了具有普通甘薯的營養(yǎng)成分外，還富含花青素，也是提取花青素的主要原料之一。紫薯具有清除自由基、抗氧化的功能，長期食用紫薯可起到增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤、預(yù)防和治療心血管疾病、延緩衰老等功效，是一種具有純天然保健功效和營養(yǎng)功能的食品，也是當(dāng)前無公害、綠色、有機(jī)食品中首推的保健食品。目前，紫薯及其加工產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上需求量逐年上升，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。
目前，紫薯加工產(chǎn)品主要有紫薯花青素、紫薯全粉、紫薯粉絲、紫薯酒、紫薯餅、炸薯片等，紫薯全粉完整保留了紫薯的全部營養(yǎng)成分，包括蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素及膳食纖維等，同時(shí)還可以作為原輔料制作各種食品，以改善產(chǎn)品色澤與風(fēng)味，賦予產(chǎn)品更多保健功效。與新鮮紫薯相比，紫薯全粉運(yùn)輸方便，可長期保存和全年供應(yīng)，因此大幅度延長了以紫薯為原料相關(guān)食品的生產(chǎn)周期。當(dāng)前，有關(guān)紫薯全粉研究較多，主要集中于干燥方式、品種特性以及殺菌方式對紫薯全粉品質(zhì)特性影響，相比其它干燥方式，熱風(fēng)干燥具有操作簡單、成本較低等特點(diǎn)，試驗(yàn)在前人研究基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了鼓風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉的工藝，為大規(guī)模工廠化生產(chǎn)紫薯全粉提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。
1 材料與方法
1.1材料與儀器設(shè)備
1.1.1材料與主要試劑
新鮮紫薯：市售；試劑：均為分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。
1.1.2主要儀器與設(shè)備
DS-1高速組織搗碎機(jī)：上海精科實(shí)業(yè)有限公司；GZX-9240 MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；SC-80輕便色彩色差計(jì)：北京康光儀器有限公司；電子天平：丹佛儀器北京有限公司；恒溫震蕩水浴鍋：國華電器有限公司；離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；2800UV紫外可見分光光度計(jì)：尤尼柯上海儀器有限公司；FW-100萬能粉碎機(jī)：天津泰斯特儀器有限公司。
1.2方法
1.2.1 紫薯全粉熱風(fēng)干燥生產(chǎn)工藝
新鮮紫薯經(jīng)清洗后，切成約1 cm厚薄片，后置于高溫蒸煮一段時(shí)間后，搗碎制泥，冷卻，一定溫度下熱風(fēng)干燥后經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，過100目篩得紫薯全粉。
1.2.2紫薯原料基本成分測定
紫薯原料中水分、還原糖、淀粉、脂肪等含量的測定分別參照GB 5009.3-2010、GB/T 5009.7-
2003、GB/T 5009.9-2008和GB/T 5009.6-2003中方法進(jìn)行。
1.2.3紫薯全粉熱風(fēng)干燥生產(chǎn)工藝探討
1.2.3.1紫薯全粉熱風(fēng)干燥生產(chǎn)工藝單因素試驗(yàn)
分別考察蒸煮時(shí)間、干燥時(shí)間和干燥溫度等因素對紫薯全粉產(chǎn)品色彩色差值、游離淀粉碘藍(lán)值的影響，各單因素水平表見表1。
在進(jìn)行單因素試驗(yàn)過程中，探討某一因素時(shí)，其他各因素水平分別為蒸煮時(shí)間15 min、干燥時(shí)間14h、干燥溫度60℃。
1.2.3.2正交試驗(yàn)
在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對蒸煮時(shí)間、干燥時(shí)間和干燥溫度等三因素進(jìn)行三因素三水平正交試驗(yàn)，確定鼓風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉最優(yōu)工藝。
1.2.4浸鈣對紫薯全粉品質(zhì)的影響
在紫薯原料切分處理后，進(jìn)行浸鈣處理，后按照最優(yōu)熱風(fēng)干燥制作工藝制備紫薯全粉，并分析浸鈣濃度以及浸鈣時(shí)間對紫薯全粉色彩色差值與游離淀粉碘藍(lán)值影響。探討的浸鈣濃度為分別0.002 5%，0.005%，0.007 5%，0.01%，0.015%和0.02%；探討的浸鈣時(shí)間分別為2，5，8，10，12和15 min，在探討其中一個(gè)因素時(shí)，浸鈣濃度與浸鈣時(shí)間分別為0.005%與
10 min。
1.2.5紫薯全粉色彩色差的測定
紫薯全粉的色澤利用SC-80型測色儀進(jìn)行測定，以儀器白板為標(biāo)準(zhǔn)，測量紫薯全粉的明度指數(shù)L*、彩度指數(shù)a*和b*。L*稱為明度指數(shù)，反應(yīng)白度和亮度的綜合值，該值越大表明被測物越白亮；L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*和b*代表一個(gè)直角坐標(biāo)的兩個(gè)方向，+a*越大，顏色越接近純紅色；a*=0時(shí)為灰色；-a*的絕對值越大，顏色越接近純綠色。+b*值越大，顏色越接近純黃色；b*=0時(shí)為灰色；-b*的絕對值越大，顏色越接近純藍(lán)色。L*a*b*表色系還可以表示兩種色調(diào)之間的差值，即色差，可用AE表示，它表示所測物體的L.a和b值與標(biāo)準(zhǔn)白板之間色差值。
通過比較AE值反映紫薯全粉色澤，它能較好反映干燥產(chǎn)品的顏色改變。計(jì)算全粉色差時(shí)，選取紫薯原料為標(biāo)準(zhǔn)，反映全粉與原料的色彩色差。
1.2.6游離淀粉碘藍(lán)值測定
在參照前人方法基礎(chǔ)上，紫薯全粉中游離淀粉碘藍(lán)值測定方法為：取2.5 g紫薯全粉樣品置于500m L燒杯中，加入預(yù)熱至65.5℃500 m L蒸餾水，65.5℃下保溫并攪拌5 min后，靜置1min后過濾，取5 m L65.5℃濾液于50 m L刻度試管中，加入1mL 0.02 mol/L碘標(biāo)準(zhǔn)溶液，最終用蒸餾水定容至刻度，以不添加樣品液的為對照，于650 nm處吸光度。碘藍(lán)值(BVI)
計(jì)算式如式(2)：
1.3數(shù)據(jù)分析 ，
所有試驗(yàn)均重復(fù)三次，其中單因素試驗(yàn)結(jié)果采用DPS 7.55統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，以p<0.05為顯著性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析。
2結(jié)果與分析
2.1 紫薯原料主要基本成分
紫薯原料基本成分如表2所示，從表中可以看出，紫薯水分、淀粉、還原糖以及脂肪含量分別為61.60%,18.14%，6.80%以及0.10%。
2.2紫薯全粉熱風(fēng)干燥生產(chǎn)工藝試驗(yàn)結(jié)果
2.2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果
2.2.1.1蒸煮時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響
蒸煮時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響如圖1所示。從圖中可以看出，隨著蒸煮時(shí)間延長，隨著蒸煮時(shí)間延長，所得紫薯全粉的⊿E值亦呈先下降后上升變化趨勢，蒸煮時(shí)間10 min時(shí)，AE值最低僅為20.10，此時(shí)⊿E值顯著低于蒸煮時(shí)間5，20和25 min下所得紫薯全粉⊿E值(p<0.05)，與15 min下所得紫薯全粉⊿E值沒有顯著差異；紫薯全粉BVI值隨蒸煮時(shí)間延長呈顯著上升趨勢，蒸煮時(shí)間5 min時(shí)，BVI值最低，為9.35，說明蒸煮時(shí)間越長，細(xì)胞破碎程度越高。綜合兩項(xiàng)指標(biāo)隨蒸煮時(shí)間變化趨勢，確定熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝中最佳蒸煮時(shí)間為10 min，此時(shí)紫薯全粉產(chǎn)品色澤較之原料相差最小，且BVI值較小。
2.2.1.2干燥時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響
干燥時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響如圖2所示。從圖中可以看出，隨著干燥時(shí)間延長，紫薯全粉⊿E值呈下降后上升變化趨勢，干燥時(shí)間12 h下的⊿E值顯著(p<0.05)低于其他干燥時(shí)間下所得紫薯全粉⊿E值，干燥時(shí)間超過16 h，AE值顯著升高；BVI值隨干燥時(shí)間呈先上升后小幅下降最終又上升變化趨勢，且不同干燥時(shí)間下紫薯全粉BVI值存在顯著差異，干燥
時(shí)間12 h時(shí)，BVI值最高1 676，干燥時(shí)間16 h時(shí)，BVI值最低13.46。綜合兩項(xiàng)指標(biāo)隨干燥時(shí)間變化趨勢，確定熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝中最佳干燥時(shí)間為14 h。
2.2.1.3干燥溫度對紫薯全粉品質(zhì)的影響
干燥溫度對紫薯全粉品質(zhì)的影響如圖3所示。從圖中可以看出，隨著干燥溫度升高，紫薯全粉⊿E值呈顯著(p<0.05)上升變化趨勢，干燥溫度超過70℃時(shí)，上升幅度減緩，干燥溫度60℃時(shí)，⊿E值最低為20.18；紫薯全粉BVI值隨干燥溫度的升高呈先上升后下降變化趨勢，干燥溫度80℃時(shí)，BVI值最高達(dá)到18.02，干燥溫度60℃時(shí)，BVI值最低為14.38。綜合
兩項(xiàng)指標(biāo)隨干燥溫度變化趨勢，確定熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝中干燥溫度為60℃。
2.2.2正交試驗(yàn)
在前期單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，選取蒸煮時(shí)間、干燥時(shí)間和干燥溫度3個(gè)因素，進(jìn)行三因素三水平L9(33)正交試驗(yàn)，對熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉最優(yōu)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化，正交試驗(yàn)各因素水平見表3。
以紫薯全粉AE值以BVI值為考察指標(biāo)，紫薯全粉生產(chǎn)工藝三因素三水平正交試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。首先，以⊿E值為指標(biāo)，表中各因素的極差值（R1）可以看出，3個(gè)因素對⊿E值影響大小順序?yàn)椋赫糁髸r(shí)間>干燥溫度>干燥時(shí)間，依極差分析結(jié)果得各因素水平理論最優(yōu)組合為A2B2C2，即為蒸煮時(shí)間10 min、干燥時(shí)間14 h、干燥溫度60℃；而正交試驗(yàn)所探討的9個(gè)處理中，紫薯全粉⊿E值最小的處理中各因素水平組合為A2B1C2，即為蒸煮時(shí)間10 min、干燥時(shí)間12 h、干燥溫度60℃，此處理中紫薯全粉的色彩色差為23.30，隨后對這兩個(gè)組合進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)果表明，這兩個(gè)組合分別所得紫薯全粉的AE值沒有顯著差異。其次，以BVI值為指標(biāo)，表中各因素的極差值（R2）可以看出，3個(gè)因素對BVI值影響大小順序?yàn)椋赫糁髸r(shí)間>干燥時(shí)間>干燥溫度，依極差分析結(jié)果得各因素水平理論最優(yōu)組合為A2B1C2，即為蒸煮時(shí)間10 min，干燥時(shí)間12 h，干燥溫度60℃；這與實(shí)際正交試驗(yàn)中BVI最低時(shí)(9.98)的組合一樣，結(jié)合⊿E值與BVI值2個(gè)指標(biāo)所得正交試驗(yàn)最優(yōu)組合以及實(shí)際生產(chǎn)過程中能耗因素，確定紫薯全粉熱風(fēng)干燥生產(chǎn)最優(yōu)工藝為：蒸煮時(shí)間10 min，干燥時(shí)間12 h，干燥溫度60℃。
2.3浸鈣對熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉品質(zhì)影響
2.3.1浸鈣濃度對紫薯全粉品質(zhì)的影響
浸鈣濃度對紫薯全粉品質(zhì)的影響如圖4所示。從圖中可以看出，隨著浸鈣濃度升高，紫薯全粉⊿E值呈下降變化趨勢，浸鈣濃度為0.002 5%時(shí)⊿E值顯著(p<0.05)高于所有其他浸鈣濃度下的⊿E值，浸鈣濃度0.02%時(shí)，AE值最低為24.39; BVI值隨著浸鈣濃度升高呈先下降后升高，最終又下降變化趨勢，不同浸鈣濃度下BVI值存在顯著差異，浸鈣濃度0.005%時(shí)，BVI值最低為13.67。綜合三項(xiàng)指標(biāo)隨浸鈣濃度變化情況，最終確定熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝中最佳浸鈣濃度為0.02%。
2.3.2浸鈣時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響
浸鈣時(shí)間對紫薯全粉品質(zhì)的影響如圖5所示。從圖中可以看出，隨著浸鈣時(shí)間的延長，紫薯全粉⊿E值呈先上升后下降變化趨勢，浸鈣時(shí)間8 min時(shí)，⊿E值顯著(p<0.05)高于其他浸鈣時(shí)間下的⊿E值，達(dá)到27.58．而浸鈣時(shí)間15 min時(shí)，⊿E值顯著低于其他浸鈣時(shí)間下⊿E值為23.99;紫薯全粉BVI值隨浸鈣時(shí)間呈先下降后上升變化趨勢，不同浸鈣時(shí)間下BVI值存在顯著(p<0.05)差異，浸鈣時(shí)間8 min時(shí)，BVI值最低為13.47。綜合兩項(xiàng)指標(biāo)隨浸鈣時(shí)間變化情況，考慮到浸鈣時(shí)間過長，紫薯中花青素以及可溶性糖等物質(zhì)易流失，確定熱風(fēng)干燥生產(chǎn)紫薯全粉工藝中最佳浸鈣時(shí)間為8 min。
3討論與結(jié)論
何偉忠等通過主成分分析感官評價(jià)指標(biāo)、理化評價(jià)指標(biāo)以及功能性評價(jià)指標(biāo)中篩選出了甘薯全粉的評價(jià)指標(biāo)，為感官評價(jià)指標(biāo)色彩色差、理化評價(jià)指標(biāo)游離淀粉率、功能性評價(jià)指標(biāo)乳化性與乳化穩(wěn)定性。
試驗(yàn)中，選取色彩色差（⊿E值）、游離淀粉率( BVI)為指標(biāo)，進(jìn)行紫薯全粉熱風(fēng)生產(chǎn)工藝探討，得到最優(yōu)工藝為：蒸煮時(shí)間10 min，干燥時(shí)間12 h，干燥溫度60℃。
甘薯全粉是甘薯塊莖脫水后分散的單個(gè)細(xì)胞的產(chǎn)物，細(xì)胞完整可保留甘薯原有營養(yǎng)與香味，細(xì)胞破碎內(nèi)容物流失，營養(yǎng)價(jià)值下降，商品性降低，游離淀粉率是反映甘薯全粉細(xì)胞完整度的一個(gè)重要指標(biāo)，米谷等研究表明，蒸煮時(shí)間與浸鈣濃度等對甘薯全粉游離淀粉率有不同程度影響。袁麗娜等研究表明，預(yù)煮溫度以及蒸煮時(shí)間是影響甘薯全粉碘藍(lán)值主要因素。
試驗(yàn)結(jié)果表明，蒸煮時(shí)間是影響紫薯全粉碘藍(lán)值最主要因素，適宜的蒸煮時(shí)間有助于細(xì)胞分散，增強(qiáng)細(xì)胞抵抗機(jī)械力或熱應(yīng)力破壞。紫薯花青素在溫度40℃～70℃范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，超過70℃時(shí)，花青素不穩(wěn)定，所得紫薯全粉色澤較淺，由此，紫薯全粉熱風(fēng)干燥溫度為60℃。紫薯浸鈣后，可增強(qiáng)其細(xì)胞壁韌性與硬度，一定程度降低了在熱處理以及機(jī)械力剪切過程中甘薯破碎程度，然而長時(shí)間浸泡可能導(dǎo)致花青素流失從而影響其外觀品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)。
