提高凍干山藥片品質(zhì)的工藝優(yōu)化

孫 慧，江 敏，朱兆娜，楊 毅，潘 見

(合肥工業(yè)大學(xué) 農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009)

提高凍干山藥片品質(zhì)的工藝優(yōu)化

孫 慧，江 敏，朱兆娜，楊 毅，潘 見

(合肥工業(yè)大學(xué) 農(nóng)產(chǎn)品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009)

為改善凍干山藥片的復(fù)原率、質(zhì)構(gòu)、色澤以及口感，對加工過程中的燙漂、浸泡液處理方案和凍干工藝進(jìn)行研究。結(jié)果表明：山藥片在95℃條件下燙漂60s可防褐變，并有利于后續(xù)的浸泡和凍干；用含有5% NaCl、10%葡萄糖和10%麥芽糊精的浸泡液，在30℃條件下浸泡30min，可提高復(fù)原率；較優(yōu)的凍干工藝為使用帶有強(qiáng)對流鼓風(fēng)的速凍生產(chǎn)線在－30℃條件下對山藥片凍結(jié)，采用5℃保持7h，35℃保持2h程序凍干。該工藝生產(chǎn)出的山藥片具有較好的復(fù)原率和感官品質(zhì)。

山藥片；燙漂；麥芽糊精；凍干

山藥(Dioscorea opposita)，別名薯蕷、薯藥、懷山，是一種菜藥兼用的滋補(bǔ)保健佳蔬。我國每年種植收獲的山藥的產(chǎn)量在幾千萬噸以上，但因水分含量高以及含有大量的氧化酶，采集后易霉變腐爛，大量的山藥資源被浪費(fèi)，因此將山藥進(jìn)行干制處理是一個(gè)有效的解決途徑[1]。與傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥相比，凍干在最大限度地保持產(chǎn)品營養(yǎng)成分的前提下，具有復(fù)水速度快，復(fù)水后的感官品質(zhì)與新鮮食品十分接近的優(yōu)點(diǎn)，因此可將山藥進(jìn)行凍干來提高附加值。近年來，凍干產(chǎn)品作為新興產(chǎn)品在國際上也越來越受到青睞，消費(fèi)量迅速增加，尤其在日本、美國方便食品中，凍干食品已占40%以上，因此發(fā)展凍干工業(yè)是十分有價(jià)值的。但目前，我國的凍干加工的設(shè)施和技術(shù)水平較低，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，缺乏果蔬凍干生產(chǎn)的工藝技術(shù)支持，因此加快我國凍干技術(shù)的發(fā)展是勢在必行的[2]。

目前對山藥加工的研究主要集中在防褐變方面，而針對山藥片干制后的復(fù)水性和感官品質(zhì)的研究較少。本實(shí)驗(yàn)在解決山藥褐變的前提下，著重研究了影響凍干山藥片復(fù)水后品質(zhì)的工藝參數(shù)。燙漂是防止果蔬褐變的主要方式[3]，但燙漂和后續(xù)的凍結(jié)等操作會(huì)使山藥的組織和細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，致使復(fù)水后的山藥片質(zhì)構(gòu)松弛，口感松軟，易開裂破碎，品質(zhì)與新鮮山藥相差較大。為解決以上問題，本實(shí)驗(yàn)在有效控制山藥褐變的前提下，采用浸護(hù)液處理、改進(jìn)凍結(jié)方式以及優(yōu)化凍干參數(shù)的方法，達(dá)到提升凍干山藥片復(fù)水后品質(zhì)的目的，為山藥片的真空冷凍干燥的工業(yè)化生產(chǎn)提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

懷山藥(產(chǎn)于河南焦作市溫縣) 合肥市周谷堆批發(fā)市場；NaCl、葡萄糖(分析純) 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；麥芽糊精(食品級) 山東西王淀粉有限責(zé)任公司。

1.2 儀器與設(shè)備

FD-4型凍干機(jī) 上海博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)有限公司；LSD60型實(shí)驗(yàn)型流態(tài)化多功能單體速凍機(jī) 天津瑞爾公司；U410型超低溫冰箱 美國New Brunswick Scientific公司；TA-XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀 英國Stable Micro System公司；821e/700型差示掃描量熱儀 瑞士Mettler公司；TM-902C型熱電偶溫度計(jì) 上海金梟電子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 凍干山藥片的工藝流程

原料挑選(長度為60～70cm之間，直徑4.5cm以上的山藥)→清洗→去皮→切片(切片3～4mm)→燙漂(考察燙漂對山藥片品質(zhì)的影響)→浸護(hù)液浸泡(考察浸護(hù)液工藝)→淋洗→瀝干→速凍(考察凍結(jié)方式)→擺盤(每盤裝料500g，每次擺2盤)→凍干(考察凍干參數(shù))

1.3.2 質(zhì)構(gòu)的測定[4]

選取穿刺過程中的最大峰值力作為評估山藥片質(zhì)構(gòu)的指標(biāo)。測量探頭型號為P/2N，參數(shù)設(shè)置為：穿刺速度為0.3mm/s，測試距離為3mm，測試3次，取平均值進(jìn)行比較。質(zhì)構(gòu)可在一定程度上反映出山藥片組織結(jié)構(gòu)的變化情況。

1.3.3 復(fù)原率[5]

將凍干后的山藥片在30℃的水中浸泡30min進(jìn)行復(fù)水，考察復(fù)原率。平行3次實(shí)驗(yàn)，取平均值。

式中：mx為復(fù)水后瀝干質(zhì)量；mf為干燥前新鮮山藥片質(zhì)量。

1.3.4 感官評定

在進(jìn)行感官評定時(shí)，邀請10位經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的食品專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行評定，計(jì)算平均值較。評定時(shí)，以復(fù)水后的色澤和口感為考察指標(biāo)。色澤(10分)：潔白(9～10分)，白色(7～8分)，略有淺黃(5～6分)，淺黃(3～4分)，黃(0～2分)；口感(10分)：綿軟、無雜味(9～10分)，略綿軟、無雜味(7～8分)，綿軟、略有黏重感(5～6分)，松軟、略有黏重感(3～4分)，松軟、黏重感重(0～2分)。

1.3.5 水分的測定[6]

參考國標(biāo)GB 5009.3—2010《食品中水分的測定》中的直接干燥法，每個(gè)樣平行測定2次，取平均值。

1.3.6 燙漂對復(fù)原率的影響

燙漂是果蔬防褐變的有效手段，但燙漂可能也會(huì)影響到凍干產(chǎn)品的品質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)參考龔吉軍等[7]的研究，將鮮切的懷山藥片采用95℃燙漂60s進(jìn)行滅酶，此時(shí)多酚氧化酶和過氧化物酶均完全失活，VC損失為21.5%。按表1中的方案處理山藥片后，凍干，真空包裝放置10d后進(jìn)行復(fù)水。以凍干中含水率的變化(每隔2h取一次樣)、復(fù)水后的復(fù)原率和色澤為指標(biāo)，考察燙漂對凍干品質(zhì)的影響。

表1 燙漂后對凍干山藥片的處理方案Table 1 Pre-treatment protocols of freeze-dried yam slices after blanching

1.3.7 山藥片浸護(hù)液的確定[5,8]

麥芽糊精是以淀粉為原料，酶法低程度水解而成的產(chǎn)品，可形成凝膠結(jié)構(gòu)、持留水分，在食品工業(yè)中常作為質(zhì)構(gòu)改良劑[9]。在浸泡液中添加麥芽糊精，使其進(jìn)入山藥組織間隙和細(xì)胞內(nèi)部，可促進(jìn)干制山藥片復(fù)水，并對復(fù)水后的結(jié)構(gòu)有良好的保持作用。而添加NaCl和葡萄糖可提高浸護(hù)液的滲透壓，促進(jìn)麥芽糊精的滲入，同時(shí)NaCl也具有護(hù)色的作用[10]。浸護(hù)液處理方案見表2。

表2 山藥片的浸護(hù)液方案Table 2 Soaking protocols of yam slices

按表2的方案處理后，凍干，真空包裝放置10d后進(jìn)行復(fù)水。以復(fù)水后的復(fù)原率、質(zhì)構(gòu)和口感作為考察指標(biāo)。

確定浸護(hù)液組成后，考察浸泡溫度和時(shí)間對凍干山藥片復(fù)原率的影響。選擇水溫30℃，分別浸泡10、20、30、40、50、60min。選擇浸泡時(shí)間30min，分別在20、30、40、50、60℃溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

1.3.8 共晶點(diǎn)的測定和凍結(jié)方式的確定

采用差示掃描量熱儀(DSC)分別測定新鮮山藥片和經(jīng)過燙漂浸泡處理后的山藥片的共晶點(diǎn)，測定參數(shù)：在N2氣條件下，以10.0℃/min的速率從25℃冷卻到－45℃。比較預(yù)處理對共晶點(diǎn)的影響。

在相同的凍結(jié)溫度條件下，采用不同的凍結(jié)方式分別對山藥片預(yù)凍2h。采用的凍結(jié)方式分別為：速凍生產(chǎn)線(帶有強(qiáng)對流鼓風(fēng))、超低溫冰箱以及凍干機(jī)中的冷阱。將山藥片采用不同方式凍結(jié)后，在－4℃的冰箱中解凍4h，再在20℃的溫度條件下解凍1h，進(jìn)行穿刺實(shí)驗(yàn)[11]，比較質(zhì)構(gòu)，確定凍結(jié)方式。

1.3.9 凍干參數(shù)的考察

將凍干箱內(nèi)的真空度控制在10～30Pa，即利于傳熱又利于傳質(zhì)[12]。冷阱溫度－50℃，此時(shí)冰的飽和蒸汽壓較低，蒸汽易于從凍干箱內(nèi)傳遞到冷阱中，利于水分的捕獲。凍干過程分為升華干燥和解析干燥，在升華干燥階段要在保證物料不超過共熔點(diǎn)的情況下，提高加熱板溫度，以期達(dá)到縮短干燥時(shí)間，減少成本的目的。對于解吸干燥的溫度，一般控制在25～40℃，設(shè)定解吸干燥溫度為35℃[13]。本實(shí)驗(yàn)采用熱電偶溫度計(jì)測定凍干過程中山藥片的中心溫度(凍結(jié)前已把溫度計(jì)探針插入到山藥片中)，每隔2h取樣測定水分含量。待凍干后，以復(fù)水后的復(fù)原率、質(zhì)構(gòu)、口感和色澤為指標(biāo)進(jìn)行比較。

表3 山藥片凍干程序Table 3 Freeze-drying protocols of yam slices

2 結(jié)果與分析

2.1 燙漂對凍干山藥片的影響

表4 燙漂對凍干山藥片的影響Table 4 Effect of blanching on quality of yam slices

燙漂可改善物料水分?jǐn)U散能力和削弱細(xì)胞膜阻力，促進(jìn)水分逸出[14]，見表4，在采用相同的凍干程序條件下，經(jīng)過燙漂后的山藥片在凍干中水分減少較快，較易凍干。由復(fù)原率看，一定程度的燙漂反而可提高復(fù)原率。這或許是因?yàn)闋C漂對山藥片組織結(jié)構(gòu)的輕微破壞，更有利浸泡液中麥芽糊精滲入。由色澤看，山藥片必須進(jìn)行燙漂，若不燙漂，復(fù)水后極易發(fā)生褐變，影響產(chǎn)品的商品價(jià)值，這與龔吉軍等[7]的研究是相似的。

比較2號和4號試驗(yàn)可得，燙漂后凍干的山藥片，不會(huì)在加工中、后續(xù)的貯藏和復(fù)水后發(fā)生褐變，而采用含有VC、檸檬酸等的護(hù)色液浸泡后仍會(huì)發(fā)生較大的褐變，因此，建議采用95℃燙漂60s的簡單方法防褐變即可。由3、4號和5號試驗(yàn)可得，使用麥芽糊精進(jìn)行浸泡可提高復(fù)原率，且應(yīng)燙漂后，采用麥芽糊精進(jìn)行浸泡，有利于提高復(fù)原率。

2.2 山藥片浸護(hù)液實(shí)驗(yàn)

2.2.1 浸護(hù)液方案的確定

表5 不同浸護(hù)液處理后山藥片的品質(zhì)Table 5 Effect of soaking solutions on quality of yam slices

如表5所示，由2號和3號試驗(yàn)可得，NaCl對提高復(fù)水后山藥片品質(zhì)的作用要大于葡萄糖的作用，由2、3號和6號試驗(yàn)可得同時(shí)添加NaCl和葡萄糖的試驗(yàn)組對品質(zhì)的改善要大于單獨(dú)添加NaCl或葡萄糖的試驗(yàn)組，因?yàn)镹aCl和葡萄糖之間可能存在交互作用[15]，利于提高滲透壓，促進(jìn)麥芽糊精的滲入。因此，在采用浸護(hù)液處理時(shí)，同時(shí)添加NaCl和葡萄糖，利于在較低濃度條件下達(dá)到較高滲透壓，而減少生產(chǎn)成本。

對于麥芽糊精，比較6號和7號試驗(yàn)可得，添加10%即可，過多的添加反而使口感下降，有黏重感。故此，可選擇添加5% NaCl、10%葡萄糖、10%麥芽糊精的浸護(hù)液進(jìn)行浸泡處理。

2.2.2 浸護(hù)液浸泡時(shí)間和溫度的確定

圖1 浸護(hù)液浸泡時(shí)間(A)和溫度(B)對山藥片復(fù)原率的影響Fig.1 Effect of soaking time (A) and temperature (B) on recovery rate of yam slices

由圖1A可知，隨著浸泡時(shí)間的增加，在前30min復(fù)原率增加較大，30min之后增加幅度較小，且浸泡時(shí)間的增加會(huì)使麥芽糊精的滲入過多，導(dǎo)致有黏重感。因此選擇浸泡30min即可。

由圖1B可知，在30℃之前，復(fù)原率增加顯著，在40℃以后復(fù)原率反而減少，因?yàn)闇囟忍邔?dǎo)致一些可溶性固形物的溶出而使復(fù)原率降低。因此選擇30℃浸泡即可。2.3 共晶點(diǎn)的確定和凍結(jié)方式的選擇[16]

圖2 預(yù)處理后的山藥片的DSC曲線Fig.2 DSC curve of yam slices after pre-treatment

由圖2可知，山藥片的共晶點(diǎn)為－21.1℃，共熔點(diǎn)為－0.51℃。而新鮮山藥片共晶點(diǎn)測定為－20.2℃，共熔點(diǎn)為－0.43℃，兩者相差很小，因此對后續(xù)的凍結(jié)不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。在對山藥進(jìn)行凍結(jié)的時(shí)候，凍結(jié)溫度要低于共晶點(diǎn)溫度5～10℃，因此選擇－30℃對山藥片進(jìn)行凍結(jié)。

圖3 不同凍結(jié)方式對山藥片質(zhì)構(gòu)的影響Fig.3 Effects of different freezing methods on texture of yam slices

由圖3可知，采用速凍生產(chǎn)線凍結(jié)，山藥片的穿刺力被破壞的最小。而其他兩種方式，雖也采用的是－30℃，但因其為密閉的空間，無強(qiáng)對流風(fēng)，熱量傳導(dǎo)較慢，限制了其凍結(jié)的速率，形成的冰晶大，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞也較大，尤其是超低溫冰箱，穿刺力最小。因此宜選用帶有強(qiáng)對流鼓風(fēng)的速凍生產(chǎn)線對山藥片凍結(jié)。

2.4 凍干參數(shù)的確定

圖4 不同凍干程序條件下山藥片溫度(A)和含水率(B)的變化Fig.4 Changes in central temperature (A) and water content (B) of yam slices with different freeze-drying procedures

由圖4 A可得，對于方案1、2、3、4，當(dāng)水分含量達(dá)到10%左右時(shí)(即升華干燥結(jié)束時(shí))，山藥片的中心溫度分別為：－4.2、－3.5、－1.0℃和－0.5℃，未超過共熔點(diǎn)－0.51℃的溫度，因此，可認(rèn)為在升華干燥結(jié)束前，方案1、2、3、4中的產(chǎn)品的冰晶未融化。而方案5中，在水分含量未達(dá)到10%時(shí)，山藥片中心溫度即已超過5.2℃，認(rèn)為在升華干燥時(shí)可能會(huì)有冰晶融化。

由圖4 B可得，方案1、2、3、4、5中山藥片水分含量達(dá)到10%左右時(shí)，所需時(shí)間分別為12、10、8、6、5h。

因此可得，隨著加熱板溫度的升高，山藥片越易于凍干。但當(dāng)升華階段的加熱板溫度高于10℃時(shí)，冰晶未全部消失時(shí)，產(chǎn)品溫度即高于共熔點(diǎn)溫度，會(huì)造成冰晶的融化，從而可能會(huì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。

方案1、2、3、4生產(chǎn)出的凍干山藥片色澤均勻、潔白，表面平整，中心無凹陷。而對于方案5生產(chǎn)出的山藥片中心塌陷較明顯，且顏色略發(fā)黃。表6為復(fù)水后的各個(gè)方案的品質(zhì)的比較。

表6 不同凍干程序條件下凍干的山藥片的品質(zhì)Table 6 Effect of different freeze-drying procedures on quality of yam slices

由表6可得，方案4程序條件下凍干山藥片與前3種方案相比，品質(zhì)相差不大，并且方案4凍干時(shí)間較短，可節(jié)省能源，因此選擇方案4的凍干程序即可。

3 結(jié) 論

凍干山藥片的復(fù)水后品質(zhì)與燙漂、有無浸護(hù)、凍干工藝密切相關(guān)。為控制褐變、提高產(chǎn)品的復(fù)原率、改善感官品質(zhì)，建議對關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)做如下改進(jìn)：

將鮮切山藥片立即在95℃條件下燙漂60s以防褐變；接著用含有5% NaCl、10%葡萄糖和10%麥芽糊精的浸泡液，在30℃條件下浸泡30min，以提高復(fù)原率；使用帶有強(qiáng)對流鼓風(fēng)的速凍生產(chǎn)線在－30℃條件下進(jìn)行凍結(jié)；在真空冷凍干燥過程中可將真空度控制在10～30Pa，冷阱溫度保持在－50℃，并采用如下凍干程序：5℃保持7h，35℃保持2h凍干。用該工藝生產(chǎn)的山藥片具有較好的復(fù)原率和感官品質(zhì)。

凍干后的產(chǎn)品色澤均勻、潔白，無異味，且易于復(fù)水，復(fù)水后口感綿軟，無黏重感。

[1] 張?zhí)? 徐憲菁, 劉清華, 等. 山藥的綜合開發(fā)利用[J]. 糧油加工與食品機(jī)械, 2002(10): 55-56.

[2] 胡長利, 李夢雨. 淺談?wù)婵绽鋬龈稍镌诠哔A藏加工中的應(yīng)用[J]. 加工機(jī)械, 2007(4): 33-37.

[3] 程遠(yuǎn)霞, 王國華, 張玉先, 等. 凍干蔬菜預(yù)處理的研究[J]. 淮海工學(xué)院學(xué)報(bào), 2000, 9(1): 55-57.

[4] 縱偉, 鮑彤華, 安廣杰. 不同凍結(jié)溫度對菠蘿丁質(zhì)量的影響[J]. 食品與藥品, 2009, 9(11): 43-45.

[5] 張慜. 生鮮食品保質(zhì)干燥新技術(shù)理論與實(shí)踐[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009: 285-307.

[6] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì). GB/T 5009.3—2003 食品中水分的測定[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2003.

[7] 龔吉軍, 李忠海, 鐘海雁. 速凍山藥預(yù)處理工藝研究[J]. 冷飲與速凍食品工業(yè), 2006, 12(4): 19-22.

[8] 王浩, 薛文通, 李壽佳. 麥芽糊精在新疆脫水番茄復(fù)水中應(yīng)用的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2004(4): 84-85.

[9] 徐良增, 許時(shí)嬰, 楊瑞金. 淺述麥芽糊精[J]. 食品科學(xué), 2001, 22(5):30-34.

[10] 謝榮輝, 錢利眾. 鮮切山藥護(hù)色研究[J]. 溫州大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版,2007, 28(6): 30-34.

[11] 晏紹慶, 彭海柱, 華澤釗, 等. 預(yù)處理和速凍貯藏對馬鈴薯片質(zhì)構(gòu)特性的影響[J]. 上海理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 22(3): 202-204.

[12] 張國治. 速凍及凍干食品加工技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008:245-246.

[13] 董全, 黃艾祥. 食品干燥加工技術(shù)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007:139-140.

[14] 徐言生. 真空冷凍干燥食品加工工藝特性[J]. 制冷, 1999, 18(3): 82-84.

[15] 張慜, 曹暉. 食品滲透脫水研究進(jìn)展[J]. 干燥技術(shù)與設(shè)備, 2004, 2(4): 3-9.

[16] 鄒興華, 過世東, 銀紅娟, 等. 銀魚冷凍干燥的工藝[J]. 食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào), 2005, 24(5): 89-93.

Optimal Process for Quality Improvement of Freeze-dried Yam Slices

SUN Hui，JIANG Min，ZHU Zhao-na，YANG Yi，PAN Jian
(Engineering Research Center of Bio-process, Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

In order to improve recovery rate, texture, color and taste of freeze-dried yam slices, crucial steps in the preparation process of yam slices such as blanching, soaking treatment and freeze-drying were investigated. The results indicated that the optimal blanching of yam slices at 95 ℃ for 60 s could prevent browning and consequently was beneficial to soaking and freezedrying. The optimal soaking process at 30 ℃ for 30 min using soaking solution composed of 5% NaCl, 10% glucose and 10%maltodextrin could improve recovery rate. The optimal freeze-dried process was quick-freezing at －30 ℃, and then sequential freeze-drying at 5 ℃ for 7 h and 35 ℃ for 2 h. Freeze-dried yam slices obtained using the optimized process displayed better recovery and sensory quality.

yam slices；blanching；maltodextrin；freeze-drying

TS205.1；S377

A

1002-6630(2011)10-0092-05

2010-08-03

孫慧(1986—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏。E-mail：sunhuisunsun@sina.com