热风干燥生产紫薯全粉工艺探讨

 梅新，施建斌，蔡沙，陈学玲，关健，何建军*

 湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所（武汉430064）

摘  要  以紫薯为原料，紫薯全粉色彩色差和游离淀粉碘蓝值为考察指标，采用单因素和正交试验对热风干燥生产紫薯全粉工艺进行探讨。结果表明，热风干燥制备紫薯全粉最优工艺为：蒸煮时间10 min,热风干燥时间12 h，热风干燥温度60 ℃，此外浸钙对紫薯全粉品质有较大影响，浸钙浓度0.2%，浸钙时间8min条件下所得紫薯全粉品质较好。

关键词热风干燥；紫薯全粉；色彩色差：游离淀粉碘蓝值：浸钙

 紫薯又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，除了具有普通甘薯的营养成分外，还富含花青素，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，长期食用紫薯可起到增强免疫力、抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、延缓衰老等功效，是一种具有纯天然保健功效和营养功能的食品，也是当前无公害、绿色、有机食品中首推的保健食品。目前，紫薯及其加工产品在国内外市场上需求量逐年上升，产业发展前景广阔。

 目前，紫薯加工产品主要有紫薯花青素、紫薯全粉、紫薯粉丝、紫薯酒、紫薯饼、炸薯片等，紫薯全粉完整保留了紫薯的全部营养成分，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素及膳食纤维等，同时还可以作为原辅料制作各种食品，以改善产品色泽与风味，赋予产品更多保健功效。与新鲜紫薯相比，紫薯全粉运输方便，可长期保存和全年供应，因此大幅度延长了以紫薯为原料相关食品的生产周期。当前，有关紫薯全粉研究较多，主要集中于干燥方式、品种特性以及杀菌方式对紫薯全粉品质特性影响，相比其它干燥方式，热风干燥具有操作简单、成本较低等特点，试验在前人研究基础上，系统研究了鼓风干燥生产紫薯全粉的工艺，为大规模工厂化生产紫薯全粉提供理论依据与技术支持。

1  材料与方法

1.1材料与仪器设备

1.1.1材料与主要试剂

 新鲜紫薯：市售；试剂：均为分析纯，国药集团化学试剂公司。

1.1.2主要仪器与设备

 DS-1高速组织捣碎机：上海精科实业有限公司；GZX-9240 MBE电热鼓风干燥箱：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SC-80轻便色彩色差计：北京康光仪器有限公司；电子天平：丹佛仪器北京有限公司；恒温震荡水浴锅：国华电器有限公司；离心机：上海安亭科学仪器厂；2800UV紫外可见分光光度计：尤尼柯上海仪器有限公司；FW-100万能粉碎机：天津泰斯特仪器有限公司。

1.2方法

1.2.1  紫薯全粉热风干燥生产工艺

 新鲜紫薯经清洗后，切成约1 cm厚薄片，后置于高温蒸煮一段时间后，捣碎制泥，冷却，一定温度下热风干燥后经粉碎机粉碎，过100目筛得紫薯全粉。

1.2.2紫薯原料基本成分测定 

紫薯原料中水分、还原糖、淀粉、脂肪等含量的测定分别参照GB 5009.3-2010、GB/T 5009.7-

2003、GB/T 5009.9-2008和GB/T 5009.6-2003中方法进行。

1.2.3紫薯全粉热风干燥生产工艺探讨

1.2.3.1紫薯全粉热风干燥生产工艺单因素试验

 分别考察蒸煮时间、干燥时间和干燥温度等因素对紫薯全粉产品色彩色差值、游离淀粉碘蓝值的影响，各单因素水平表见表1。

 在进行单因素试验过程中，探讨某一因素时，其他各因素水平分别为蒸煮时间15 min、干燥时间14h、干燥温度60℃。

1.2.3.2正交试验

 在单因素试验基础上，对蒸煮时间、干燥时间和干燥温度等三因素进行三因素三水平正交试验，确定鼓风干燥生产紫薯全粉最优工艺。

1.2.4浸钙对紫薯全粉品质的影响

 在紫薯原料切分处理后，进行浸钙处理，后按照最优热风干燥制作工艺制备紫薯全粉，并分析浸钙浓度以及浸钙时间对紫薯全粉色彩色差值与游离淀粉碘蓝值影响。探讨的浸钙浓度为分别0.002 5%，0.005%，0.007 5%，0.01%，0.015%和0.02%；探讨的浸钙时间分别为2，5，8，10，12和15 min，在探讨其中一个因素时，浸钙浓度与浸钙时间分别为0.005%与

10 min。

1.2.5紫薯全粉色彩色差的测定

 紫薯全粉的色泽利用SC-80型测色仪进行测定，以仪器白板为标准，测量紫薯全粉的明度指数L*、彩度指数a*和b*。L*称为明度指数，反应白度和亮度的综合值，该值越大表明被测物越白亮；L*=0表示黑色，L*=100表示白色。a*和b*代表一个直角坐标的两个方向，+a*越大，颜色越接近纯红色；a*=0时为灰色；-a*的绝对值越大，颜色越接近纯绿色。+b*值越大，颜色越接近纯黄色；b*=0时为灰色；-b*的绝对值越大，颜色越接近纯蓝色。L*a*b*表色系还可以表示两种色调之间的差值，即色差，可用AE表示，它表示所测物体的L.a和b值与标准白板之间色差值。

  通过比较AE值反映紫薯全粉色泽，它能较好反映干燥产品的颜色改变。计算全粉色差时，选取紫薯原料为标准，反映全粉与原料的色彩色差。

1.2.6游离淀粉碘蓝值测定

 在参照前人方法基础上，紫薯全粉中游离淀粉碘蓝值测定方法为：取2.5 g紫薯全粉样品置于500m L烧杯中，加入预热至65.5℃500 m L蒸馏水，65.5℃下保温并搅拌5 min后，静置1min后过滤，取5 m L65.5℃滤液于50 m L刻度试管中，加入1mL 0.02 mol/L碘标准溶液，最终用蒸馏水定容至刻度，以不添加样品液的为对照，于650 nm处吸光度。碘蓝值(BVI)

计算式如式(2)：

1.3数据分析  ，

  所有试验均重复三次，其中单因素试验结果采用DPS 7.55统计软件进行方差分析，用Duncan新复极差法进行显著性检验，以p<0.05为显著性检验标准。正交试验结果进行极差分析。

2结果与分析

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，从表中可以看出，紫薯水分、淀粉、还原糖以及脂肪含量分别为61.60%,18.14%，6.80%以及0.10%。

2.2紫薯全粉热风干燥生产工艺试验结果

2.2.1单因素试验结果

2.2.1.1蒸煮时间对紫薯全粉品质的影响

 蒸煮时间对紫薯全粉品质的影响如图1所示。从图中可以看出，随着蒸煮时间延长，随着蒸煮时间延长，所得紫薯全粉的⊿E值亦呈先下降后上升变化趋势，蒸煮时间10 min时，AE值最低仅为20.10，此时⊿E值显著低于蒸煮时间5，20和25 min下所得紫薯全粉⊿E值(p<0.05)，与15 min下所得紫薯全粉⊿E值没有显著差异；紫薯全粉BVI值随蒸煮时间延长呈显著上升趋势，蒸煮时间5 min时，BVI值最低，为9.35，说明蒸煮时间越长，细胞破碎程度越高。综合两项指标随蒸煮时间变化趋势，确定热风干燥生产紫薯全粉工艺中最佳蒸煮时间为10 min，此时紫薯全粉产品色泽较之原料相差最小，且BVI值较小。

2.2.1.2干燥时间对紫薯全粉品质的影响

 干燥时间对紫薯全粉品质的影响如图2所示。从图中可以看出，随着干燥时间延长，紫薯全粉⊿E值呈下降后上升变化趋势，干燥时间12 h下的⊿E值显著(p<0.05)低于其他干燥时间下所得紫薯全粉⊿E值，干燥时间超过16 h，AE值显著升高；BVI值随干燥时间呈先上升后小幅下降最终又上升变化趋势，且不同干燥时间下紫薯全粉BVI值存在显著差异，干燥

时间12 h时，BVI值最高1 676，干燥时间16 h时，BVI值最低13.46。综合两项指标随干燥时间变化趋势，确定热风干燥生产紫薯全粉工艺中最佳干燥时间为14 h。

2.2.1.3干燥温度对紫薯全粉品质的影响

 干燥温度对紫薯全粉品质的影响如图3所示。从图中可以看出，随着干燥温度升高，紫薯全粉⊿E值呈显著(p<0.05)上升变化趋势，干燥温度超过70℃时，上升幅度减缓，干燥温度60℃时，⊿E值最低为20.18；紫薯全粉BVI值随干燥温度的升高呈先上升后下降变化趋势，干燥温度80℃时，BVI值最高达到18.02，干燥温度60℃时，BVI值最低为14.38。综合

两项指标随干燥温度变化趋势，确定热风干燥生产紫薯全粉工艺中干燥温度为60℃。

2.2.2正交试验

 在前期单因素试验结果基础上，选取蒸煮时间、干燥时间和干燥温度3个因素，进行三因素三水平L9(33)正交试验，对热风干燥生产紫薯全粉最优工艺条件进行优化，正交试验各因素水平见表3。

 以紫薯全粉AE值以BVI值为考察指标，紫薯全粉生产工艺三因素三水平正交试验结果如表4所示。首先，以⊿E值为指标，表中各因素的极差值（R1）可以看出，3个因素对⊿E值影响大小顺序为：蒸煮时间>干燥温度>干燥时间，依极差分析结果得各因素水平理论最优组合为A2B2C2，即为蒸煮时间10 min、干燥时间14 h、干燥温度60℃；而正交试验所探讨的9个处理中，紫薯全粉⊿E值最小的处理中各因素水平组合为A2B1C2，即为蒸煮时间10 min、干燥时间12 h、干燥温度60℃，此处理中紫薯全粉的色彩色差为23.30，随后对这两个组合进行了验证试验，验证结果表明，这两个组合分别所得紫薯全粉的AE值没有显著差异。其次，以BVI值为指标，表中各因素的极差值（R2）可以看出，3个因素对BVI值影响大小顺序为：蒸煮时间>干燥时间>干燥温度，依极差分析结果得各因素水平理论最优组合为A2B1C2，即为蒸煮时间10 min，干燥时间12 h，干燥温度60℃；这与实际正交试验中BVI最低时(9.98)的组合一样，结合⊿E值与BVI值2个指标所得正交试验最优组合以及实际生产过程中能耗因素，确定紫薯全粉热风干燥生产最优工艺为：蒸煮时间10 min，干燥时间12 h，干燥温度60℃。

2.3浸钙对热风干燥生产紫薯全粉品质影响

2.3.1浸钙浓度对紫薯全粉品质的影响

 浸钙浓度对紫薯全粉品质的影响如图4所示。从图中可以看出，随着浸钙浓度升高，紫薯全粉⊿E值呈下降变化趋势，浸钙浓度为0.002 5%时⊿E值显著(p<0.05)高于所有其他浸钙浓度下的⊿E值，浸钙浓度0.02%时，AE值最低为24.39; BVI值随着浸钙浓度升高呈先下降后升高，最终又下降变化趋势，不同浸钙浓度下BVI值存在显著差异，浸钙浓度0.005%时，BVI值最低为13.67。综合三项指标随浸钙浓度变化情况，最终确定热风干燥生产紫薯全粉工艺中最佳浸钙浓度为0.02%。

2.3.2浸钙时间对紫薯全粉品质的影响

  浸钙时间对紫薯全粉品质的影响如图5所示。从图中可以看出，随着浸钙时间的延长，紫薯全粉⊿E值呈先上升后下降变化趋势，浸钙时间8 min时，⊿E值显著(p<0.05)高于其他浸钙时间下的⊿E值，达到27.58．而浸钙时间15 min时，⊿E值显著低于其他浸钙时间下⊿E值为23.99;紫薯全粉BVI值随浸钙时间呈先下降后上升变化趋势，不同浸钙时间下BVI值存在显著(p<0.05)差异，浸钙时间8 min时，BVI值最低为13.47。综合两项指标随浸钙时间变化情况，考虑到浸钙时间过长，紫薯中花青素以及可溶性糖等物质易流失，确定热风干燥生产紫薯全粉工艺中最佳浸钙时间为8 min。

3讨论与结论

  何伟忠等通过主成分分析感官评价指标、理化评价指标以及功能性评价指标中筛选出了甘薯全粉的评价指标，为感官评价指标色彩色差、理化评价指标游离淀粉率、功能性评价指标乳化性与乳化稳定性。

 试验中，选取色彩色差（⊿E值）、游离淀粉率( BVI)为指标，进行紫薯全粉热风生产工艺探讨，得到最优工艺为：蒸煮时间10 min，干燥时间12 h，干燥温度60℃。

 甘薯全粉是甘薯块茎脱水后分散的单个细胞的产物，细胞完整可保留甘薯原有营养与香味，细胞破碎内容物流失，营养价值下降，商品性降低，游离淀粉率是反映甘薯全粉细胞完整度的一个重要指标，米谷等研究表明，蒸煮时间与浸钙浓度等对甘薯全粉游离淀粉率有不同程度影响。袁丽娜等研究表明，预煮温度以及蒸煮时间是影响甘薯全粉碘蓝值主要因素。

 试验结果表明，蒸煮时间是影响紫薯全粉碘蓝值最主要因素，适宜的蒸煮时间有助于细胞分散，增强细胞抵抗机械力或热应力破坏。紫薯花青素在温度40℃～70℃范围内热稳定性较好，超过70℃时，花青素不稳定，所得紫薯全粉色泽较浅，由此，紫薯全粉热风干燥温度为60℃。紫薯浸钙后，可增强其细胞壁韧性与硬度，一定程度降低了在热处理以及机械力剪切过程中甘薯破碎程度，然而长时间浸泡可能导致花青素流失从而影响其外观品质与营养品质。