預(yù)處理方式對(duì)甘薯變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品品質(zhì)的影響

郭 婷 鄧放明 何新益

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心，天津 300384；3.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)系，天津 300384）

甘薯（sweet potato），旋花科甘薯屬1年生或多年生蔓生草本植物。它養(yǎng)分均衡，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值，能維持人體酸堿平衡、防癌抗癌和降低血脂等多種保健功效［1－3］。中國(guó)甘薯種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，但有15%的甘薯因保藏不當(dāng)而霉?fàn)€［4］，造成嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，充分利用中國(guó)甘薯資源應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展甘薯制品深加工，提高甘薯經(jīng)濟(jì)附加值［5］。利用熱風(fēng)干燥、真空冷凍干燥和真空微波干燥等干燥技術(shù)，已獲得了甘薯粉絲、甘薯全粉和甘薯片等加工制品［6－8］。

現(xiàn)階段對(duì)以甘薯為原料進(jìn)行變溫壓差膨化干燥的研究，主要是集中在膨化工藝，而預(yù)處理方式對(duì)膨化甘薯?xiàng)l品質(zhì)的改善卻鮮見(jiàn)報(bào)道。丁媛媛等［9］研究了膨化溫度、抽空時(shí)間和抽空溫度等因素對(duì)膨化甘薯脆片的品質(zhì)影響；江寧等［10］對(duì)甘薯片膨化工藝進(jìn)行了優(yōu)化，得出較佳工藝參數(shù)組合為膨化溫度91 ℃、抽空干燥溫度75 ℃、抽空干燥時(shí)間47min。傳統(tǒng)的變溫壓差膨化干燥是對(duì)果蔬進(jìn)行簡(jiǎn)單的切片或切條，經(jīng)護(hù)色、預(yù)干燥處理后直接膨化。而對(duì)于甘薯而言，由于原料特性差異、淀粉含量高等特性，進(jìn)行變溫壓差膨化預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)所制得的甘薯?xiàng)l口感較硬、酥脆性差且外表收縮。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行變溫壓差膨化干燥前對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理可以改善產(chǎn)品品質(zhì)，如柑橘皮經(jīng)過(guò)糖煮預(yù)處理后，品質(zhì)明顯提高［11］；經(jīng)過(guò)護(hù)色預(yù)處理的蘋果片，色澤也得到明顯改善［12］。因此，有必要針對(duì)甘薯原料的特性進(jìn)行預(yù)處理的研究。本試驗(yàn)以甘薯膨化后的質(zhì)構(gòu)和感官為主要指標(biāo)，選擇最佳的預(yù)處理方式，旨在為生產(chǎn)膨化甘薯提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

甘薯：徐薯18號(hào)，購(gòu)自天津市紅旗批發(fā)市場(chǎng)；

麥芽糖漿：濃度75%，山東魯洲集團(tuán)；

水分快速測(cè)定儀：SH10A 型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

電熱鼓風(fēng)干燥箱：DGH－9240A 型，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

果蔬變溫壓差膨化干燥機(jī)：QDPH－20型，天津勤德新材料科技有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TA.XT Plus型，英國(guó)Stable Micro System 公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

鮮甘薯→清洗→去皮→切條→糖煮→冷卻→凍融→變溫壓差膨化干燥→甘薯?xiàng)l

切條：鮮甘薯洗凈去皮后切條，大致成0.5cm×0.5cm×5cm 的條狀；

糖煮：將切條后的鮮甘薯投于煮沸的不同濃度的麥芽糖漿溶液中，煮制2min；

凍融：煮制冷卻后將甘薯置于－18 ℃的條件下冷凍12h，再置于室溫（20 ℃）自然解凍；

膨化干燥過(guò)程工藝參數(shù)：膨化溫度100～105 ℃，保溫5min，真空干燥溫度75～80 ℃，真空干燥時(shí)間180 min，干燥至水分含量＜5%（濕基計(jì)）。

1.2.2 對(duì)照組 將切條后的甘薯置于沸水預(yù)煮2 min，瀝干，經(jīng)膨化干燥后分別對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2.3 水分含量的測(cè)定 直接干燥法［13］。

1.2.4 硬度的測(cè)定 采用質(zhì)構(gòu)儀TPA 測(cè)定。測(cè)試模式：測(cè)試前速率5mm／s，測(cè)試速率1mm／s，測(cè)試后速率1 mm／s，測(cè)試距離2mm，數(shù)據(jù)采集速度500次／s，P／0.25s球型探頭。硬度值等于曲線中力的峰值，單位為“g”。

1.2.5 表觀密度的測(cè)定 用超細(xì)石英砂填埋的方法測(cè)定干燥產(chǎn)品的體積。測(cè)量?jī)x器為250mL量筒。表觀密度越小說(shuō)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)越疏松，表觀密度越大說(shuō)明產(chǎn)品表面收縮得越顯著。表觀密度按式（1）計(jì)算：

式中：

ρ—— 表觀密度，g／mL；

M—— 膨化甘薯的質(zhì)量，g；

V—— 甘薯與石英砂總體積，mL；

V0—— 石英砂體積，mL。

1.2.6 膨化甘薯的感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 采用權(quán)重評(píng)分法對(duì)膨化甘薯產(chǎn)品的色澤、氣味和外觀質(zhì)地等方面進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，其標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

1.2.7 復(fù)水性的測(cè)定 復(fù)水性（rehydration capacity，RC）是指果蔬原料干制后重新吸回水分的程度，一般用干制品吸水增重的程度來(lái)表示。復(fù)水比的測(cè)定：取10g樣品，復(fù)水容器為500mL的燒杯，使試樣浸漬其中，再放入50 ℃水浴鍋中，在達(dá)到試驗(yàn)所需的時(shí)間（每隔15min測(cè)1次）時(shí)取出，瀝干稱重。復(fù)水比按式（2）計(jì)算：

表1 甘薯膨化產(chǎn)品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of explosion puffed sweet potato

式中：

RC—— 復(fù)水性；

M1—— 復(fù)水前樣品質(zhì)量，g；

M2—— 復(fù)水后樣品質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 初始含水量對(duì)膨化甘薯品質(zhì)的影響

變動(dòng)甘薯初始含水量，在相同膨化干燥工藝條件（40%糖煮液煮沸2min，凍融處理，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時(shí)間180min）下進(jìn)行膨化干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 膨化前甘薯初始含水量對(duì)膨化產(chǎn)品質(zhì)量的影響Table 2 Effect of water content of pre－drying sweet potato on quality of explosion puffed products

由表2可知，隨著初始含水量的增加，膨化甘薯硬度和表觀密度逐漸減小。初始含水量為65%～70%時(shí)，可能由于缺少足夠的膨化動(dòng)力，膨化產(chǎn)品硬度較大，表觀密度較高；新鮮甘薯含水量為70%～80%［14］，甘薯在經(jīng)過(guò)糖煮（熱燙）過(guò)程中，還會(huì)帶入一部分水，使甘薯含水量增加到75%～80%；由表2還可以得出，當(dāng)甘薯初始含水量為75%～80%時(shí)，膨化甘薯硬度和表觀密度低于水分含量65%～70%和70%～75%膨化甘薯。同時(shí)，初始含水量為75%～80%膨化甘薯感官評(píng)分也高于其它兩組。這也表明甘薯膨化干燥工藝中無(wú)需進(jìn)行預(yù)干燥處理，這可能與甘薯原料高淀粉含量的特性有關(guān)，其影響機(jī)理還需進(jìn)一步的研究。因此，甘薯膨化初始含水量確定為75%～80%。

2.2 糖煮液濃度對(duì)膨化甘薯品質(zhì)的影響

變動(dòng)糖煮液濃度，在相同膨化干燥工藝條件（凍融處理，膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時(shí)間180min）下進(jìn)行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 糖煮液濃度對(duì)膨化產(chǎn)品質(zhì)量的影響Table 3 Effect of sugar boiled concentration on quality of explosion puffed products

由表3可知，隨著糖煮液濃度的增加，膨化甘薯表觀密度逐漸降低；膨化甘薯的硬度隨著糖煮液濃度增大逐漸減小，當(dāng)糖煮液濃度達(dá)到40%時(shí)最小，而糖煮液濃度繼續(xù)增加膨化甘薯硬度反而增大。糖煮液處理的樣品組與0%糖煮液樣品相比較，可以看出，經(jīng)糖煮液處理的膨化樣品組表觀密度和硬度明顯低于0%糖煮液加工的樣品，這一結(jié)果表明糖煮預(yù)處理對(duì)膨化產(chǎn)品的硬度和表觀密度有顯著影響（P＜0.05），糖煮處理后提高了甘薯的膨化干燥效果，該研究結(jié)果與黃宗海等［15］報(bào)道的糖煮對(duì)胡蘿卜變溫壓差膨化干燥產(chǎn)品影響是一致的。因此，選擇較佳的糖煮液濃度為40%。

2.3 凍融處理對(duì)膨化甘薯品質(zhì)的影響

改變凍融處理的方式，在相同膨化干燥工藝條件（40%糖煮液煮沸2min，膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時(shí)間180min）下進(jìn)行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，未經(jīng)凍融處理的膨化甘薯硬度大，表觀密度大，感觀評(píng)分較低；經(jīng)過(guò)凍融預(yù)處理的膨化甘薯硬度和表觀密度有明顯的降低；可能是經(jīng)過(guò)凍結(jié)和解凍的過(guò)程后改變了甘薯內(nèi)部水分分布，甘薯持水性下降，使部分結(jié)合水和不易流動(dòng)水變得更活躍，使水分在膨化干燥過(guò)程中容易被除去。因此，對(duì)甘薯進(jìn)行凍融預(yù)處理后產(chǎn)品膨化效果更佳。

表4 凍融處理對(duì)膨化產(chǎn)品質(zhì)量的影響Table 4 Effect of freeze－thaw treatment on quality of explosion puffed products

2.4 預(yù)處理方式對(duì)甘薯復(fù)水性的影響

取對(duì)照組、未凍融處理、凍融處理、20%糖煮液濃度和40%糖煮液濃度預(yù)處理后在相同膨化干燥工藝條件（膨化初始含水量為75%～80%，膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃，抽真空干燥時(shí)間180min）下進(jìn)行干燥處理，所得的產(chǎn)品在相同條件下進(jìn)行復(fù)水性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 預(yù)處理方式對(duì)甘薯復(fù)水性的影響Figure 1 Effect of pretreatment on rehydration capacity of explosion puffing sweet potato

由圖1可知，不同預(yù)處理?xiàng)l件下起初的復(fù)水比都隨時(shí)間增長(zhǎng)而明顯增大，在初始的15min內(nèi)，甘薯的復(fù)水速度達(dá)到最大，隨著復(fù)水時(shí)間的延長(zhǎng)復(fù)水比增加緩慢，到30min后達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)，復(fù)水比增加不明顯。由圖1還可以得出，對(duì)照組復(fù)水比低于其它處理組；浸糖濃度相同條件下經(jīng)過(guò)凍融處理的產(chǎn)品復(fù)水比更大；在相同凍融條件下，浸糖濃度越高，膨化干燥產(chǎn)品的復(fù)水比也越大；40%糖煮液濃度處理組和凍融處理組所得產(chǎn)品的復(fù)水性相當(dāng)。因此，確定用40%糖煮液預(yù)煮后再凍融的預(yù)處理?xiàng)l件。

2.5 最佳預(yù)處理工藝條件的驗(yàn)證

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可確定甘薯變溫壓差膨化干燥的最佳預(yù)處理工藝條件：甘薯膨化初始含水量為75%～80%，40%麥芽糖漿溶液糖煮2min，在－18 ℃下冷凍處理12h后再室溫（20 ℃）自然解凍。與對(duì)照組相比，采用最佳預(yù)處理工藝對(duì)甘薯進(jìn)行預(yù)處理，在相同膨化干燥條件下進(jìn)行干燥處理，所得產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，在最佳預(yù)處理工藝下制備的膨化甘薯硬度、表觀密度都明顯小于對(duì)照組，說(shuō)明經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶侵蟆鋈诘阮A(yù)處理，甘薯膨化效果得到了很大提高。

表5 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of verification experiments

3 結(jié)論

膨化初始含水量、凍融處理、糖煮液濃度對(duì)甘薯膨化效果均有影響。甘薯膨化干燥過(guò)程無(wú)需進(jìn)行預(yù)干燥處理，凍融處理和糖煮處理顯著提高了甘薯膨化干燥產(chǎn)品品質(zhì)。結(jié)果表明，甘薯膨化初始含水量為75%～80%，用40%麥芽糖漿液滲透處理，在－18 ℃下冷凍處理12h再室溫（20 ℃）自然解凍的甘薯?xiàng)l在膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃條件下進(jìn)行變溫壓差膨化干燥，所得膨甘薯產(chǎn)品品質(zhì)最佳。用此方式進(jìn)行生產(chǎn)，設(shè)備能耗低，工藝簡(jiǎn)單，具有一定的可工業(yè)化性。

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