不同加工工藝制備馬鈴薯顆粒全粉及特性研究

丁聰，羅倉學(xué)

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

不同加工工藝制備馬鈴薯顆粒全粉及特性研究

丁聰，羅倉學(xué)*

（陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，陜西西安710021）

游離淀粉率是馬鈴薯顆粒全粉品質(zhì)和性能的重要指標(biāo)之一。通過對馬鈴薯顆粒全粉碘藍(lán)值的測定，探究不同生產(chǎn)工藝（刮板、制片、回填）對馬鈴薯顆粒全粉特性的影響。結(jié)果表明：不同加工工藝對馬鈴薯顆粒全粉的碘藍(lán)值、吸水能力、吸油能力、色差值△E的大小順序為：制片工藝＞回填工藝＞刮板式工藝；在95℃保溫30 min后降溫過程中，當(dāng)溫度相同時，馬鈴薯顆粒全粉黏度大小表現(xiàn)為制片工藝＞回填工藝＞刮板式工藝。對不同工藝制得的馬鈴薯顆粒全粉進(jìn)行形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，以刮板式工藝制得的顆粒全粉色澤、風(fēng)味、營養(yǎng)成分均保持較好，回填工藝制得的顆粒全粉色澤、風(fēng)味均居中，而制片工藝制得顆粒全粉分散性不高，有成團(tuán)現(xiàn)象，且色澤不佳。

馬鈴薯顆粒全粉；工藝方法；碘藍(lán)值；黏度

馬鈴薯是世界上僅次于小麥、水稻、玉米、高粱之后的第五大糧食作物，具有豐富的營養(yǎng)價值，其中2/3的蛋白質(zhì)屬于全價蛋白并且含有8種人體所需的必須氨基酸。因此，馬鈴薯素有“地下蘋果”的美譽，故無論是發(fā)達(dá)國家或是發(fā)展中國家，對馬鈴薯的生產(chǎn)、加工、研究都很重視[1]。馬鈴薯全粉作為多種食品基料在馬鈴薯食品加工業(yè)中占有重要的位置。馬鈴薯全粉是以新鮮馬鈴薯為原料，經(jīng)過清洗、去皮、切片、漂燙、冷卻、蒸煮、混合、調(diào)質(zhì)、干燥、篩分等多道工序制成的。

本試驗探究了3種馬鈴薯顆粒全粉加工工藝對馬鈴薯顆粒全粉特性的影響，旨在為馬鈴薯顆粒全粉制作過程中降低為馬鈴薯顆粒全粉碘藍(lán)值以及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)提供馬鈴薯顆粒全粉理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

馬鈴薯（品種為青薯168號）：甘肅定西農(nóng)貿(mào)市場；固體碘（分析純）：天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；碘化鉀（分析純）：天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；無水氯化鈣（分析純）、抗壞血酸（分析純）：天津市天力化學(xué)試劑有限公司。

BS323S型分析天平：北京賽多利斯儀器有限公司；H1207758型電子恒溫水浴鍋：上海景宏實驗設(shè)備有限公司；101-2 HSB型電熱鼓風(fēng)干燥箱：北京科偉永興儀器有限公司；RHP-400型高速多功能粉碎機(jī)：浙江永康榮浩工貿(mào)有限公司；R800型電動離心機(jī)：上海浦東物理光學(xué)儀器廠；SP-752PC型紫外可見分光光度計：上海光譜儀器有限公司；快速黏度分析儀：瑞典波通Perten公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 刮板式工藝制備馬鈴薯顆粒全粉工藝流程

馬鈴薯→清洗→蒸煮（45 min）→自然冷卻至室溫→剝皮→用刮板將熟化的馬鈴薯塊刮成小塊狀狀（約0.5 cm3）→將小塊狀馬鈴薯平鋪于平板（厚度約為1 cm左右）→熱風(fēng)干燥（65℃）→4小時后反復(fù)進(jìn)行干燥研磨至水分降至6%左右→過80目標(biāo)準(zhǔn)篩→成品

1.2.2 回填工藝制備馬鈴薯顆粒全粉工藝流程[2]

馬鈴薯→清洗、去皮→切片（4 mm）→0.1%抗壞血酸護(hù)色→蒸煮（15 min～20 min）→冷卻→回填制泥→調(diào)制→干燥（65℃，6 h）→粉碎過80目標(biāo)準(zhǔn)篩→成品

1.2.3 制片工藝制備馬鈴薯顆粒全粉工藝流程[3]

馬鈴薯→清洗、去皮→切片（4 mm）→0.3%～0.5%食鹽溶液護(hù)色→沸水漂燙→（2 min～3 min）→冷卻→蒸煮（15 min～20 min）→熱風(fēng)干燥（60℃，7 h）→粉碎過80目標(biāo)準(zhǔn)篩→成品

1.3 馬鈴薯顆粒全粉指標(biāo)檢測方法

1.3.1 馬鈴薯顆粒全粉中水分含量的測定。

參照GB5009.3-2016《食品中水分的測定》。

1.3.2 馬鈴薯顆粒全粉中還原糖含量的測定

參照GB5009.7-2016《食品中還原糖的測定》。

1.3.3 馬鈴薯顆粒全粉碘藍(lán)值的測定[4]

準(zhǔn)確稱量0.5 g馬鈴薯顆粒全粉于碘量瓶中，并量取100 mL 82℃左右熱水至碘量瓶內(nèi)，調(diào)整水溫至65.5℃，保持65.5℃攪拌5 min，靜置1 min后過濾。取4 mL過濾液和1 mL淀粉葡萄糖酶稀釋液于10 mL具塞比色管中，在60℃條件下酶解30 min，在分光光度計上于505 nm處測定吸光度。

1.3.4 馬鈴薯顆粒全粉吸水能力的測定[5]

稱取1克樣品于燒杯中，加入49 mL水配成2%的溶液，在100℃的水浴中加熱20 min，冷卻靜置到室溫，移入離心管中，用3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心25 min，量取上層清液體積V（mL）。

吸水量＝吸水倍數(shù)=49-V

1.3.5 馬鈴薯顆粒全粉吸油能力的測定[5]

稱取5.0 g樣品于燒杯中，加入30 mL菜籽色拉油，在100℃的水浴中加熱20 min，冷卻靜置到室溫，移入離心管中，用3 000 r/min的轉(zhuǎn)速離心25 min，量取上清液體積V（mL）。

吸油量＝（30-V）/5

1.3.6 馬鈴薯顆粒全粉色差的測定

采用全自動測色差計測定，亨特均勻表色系統(tǒng)測定L、a、b值，重復(fù)3次，其中L表示白度；a值表示色澤紅/綠；b值表示黃/藍(lán)，計算公式帶0表示空白值，E值越小代表色澤褐變度越小，即色澤與原馬鈴薯色澤越接近。

1.3.7 馬鈴薯顆粒全粉黏度的測定

將不同工藝制備好的顆粒全粉，各取一定量分別過50目篩，稱取10.00 g樣品放入燒杯中，加入90 mL水，配成10%的溶液。從室溫開始水浴升溫（升溫速度1℃/min），達(dá)到95℃后保持30 min，然后降溫（降溫速度1℃/min），采用RVA-TM快速粘度分析儀測定其黏度，每隔5 min記下一個讀數(shù)，并記錄黏度變化曲線圖。

1.3.8 馬鈴薯顆粒全粉微觀結(jié)構(gòu)的觀察方法

將制備好的馬鈴薯顆粒全粉取少量平鋪于載物臺上，經(jīng)過噴金處理后，在掃描電鏡放大倍數(shù)為2 000倍的條件下進(jìn)行觀察。

1.3.9 馬鈴薯全粉顆粒形狀的觀察方法

取0.1 g馬鈴薯全粉樣品加入5 mL蒸餾水，常溫下震蕩10 min。吸取混合液滴兩滴于載玻片上，加1滴稀釋后的碘化鉀溶液染色，在光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)為40倍的條件下進(jìn)行觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同工藝制備馬鈴薯顆粒全粉的化學(xué)指標(biāo)比較

不同工藝制備馬鈴薯顆粒全粉的化學(xué)指標(biāo)比較見表1。

表1 不同工藝制備馬鈴薯顆粒全粉的化學(xué)指標(biāo)比較Table 1 Chemical specifications of potato granules prepared by different processes

由表1可知，不同加工工藝對馬鈴薯顆粒全粉基本成分影響不大，但馬鈴薯所含有的維生素C是熱敏性物質(zhì)，隨著干燥時間的延長，會使維生素C受到破壞，相比于鮮馬鈴薯中維生素C含量為22 mg/100 g，馬鈴薯顆粒全粉中的維生素C含量均有不同程度的降低。

2.2 馬鈴薯顆粒全粉的功能性指標(biāo)

2.2.1 碘藍(lán)值

不同工藝條件制備馬鈴薯顆粒全粉的碘藍(lán)值見圖1。

圖1 不同工藝條件制備馬鈴薯顆粒全粉的碘藍(lán)值Fig.1 Preparation of iodine blue of potato granule by different processes

由圖1可知，3種不同工藝制得顆粒全粉的碘藍(lán)值順序為：制片工藝＞回填工藝＞刮板式工藝。碘藍(lán)值的高低表示在加工過程中馬鈴薯細(xì)胞的破裂程度。最大限度保持細(xì)胞完整性，可以使復(fù)水后的顆粒全粉具有新鮮薯泥的營養(yǎng)、風(fēng)味和口感。其次，馬鈴薯的風(fēng)味主要由一些不具有揮發(fā)性的物質(zhì)產(chǎn)生，當(dāng)馬鈴薯細(xì)胞被破壞后，這些物質(zhì)會游離出來，導(dǎo)致風(fēng)味不佳。刮板式工藝在制備全粉的過程中，經(jīng)過一定蒸煮時間后的馬鈴薯用刮板就可以將其刮成小塊狀隨后進(jìn)行干燥，由于小塊狀的馬鈴薯具有較大的比表面積，揮發(fā)水分速率較快，且使用較小的機(jī)械力將其分散成單個細(xì)胞產(chǎn)物，很大程度保證了細(xì)胞完整度。而在制片工藝中，將經(jīng)過蒸煮后的馬鈴薯切片進(jìn)行干燥，由于外表細(xì)胞揮發(fā)水分速率較快將通路閉合，阻礙了內(nèi)部細(xì)胞水分的揮發(fā)，經(jīng)過較長時間才能使馬鈴薯薯片水分含量降至6%左右，這樣會使外表細(xì)胞因過度受熱而破裂，導(dǎo)致游離淀粉率含量增加，其次干燥后的馬鈴薯片需要進(jìn)行機(jī)械粉碎，在這個過程中，較大的機(jī)械力使大量細(xì)胞破裂，這也是導(dǎo)致制片工藝顆粒全粉碘藍(lán)值偏高的原因。而在回填工藝中，濕料與回填料的干粉混合后在后期加工過程中并不表現(xiàn)為團(tuán)狀，而是傾向于分散成單個細(xì)胞[6]。因此，回填工藝制得的全粉碘藍(lán)值較低。

2.2.2 色差值△E

不同工藝條件制備馬鈴薯顆粒全粉的色差值見圖2。

圖2 不同工藝條件制備馬鈴薯顆粒全粉的色差Fig.2 Preparation of color difference of potato granule by different processes

色澤是衡量馬鈴薯顆粒全粉產(chǎn)品質(zhì)量的另一重要指標(biāo)。全粉作為重要的食品輔料，其色澤會對后期產(chǎn)品的感官有重要影響。紅光值（a）和黃光值（b）越大，總色差值（△E）越大，外觀品質(zhì)越差。由圖2可知，3種不同工藝總色差值△E的規(guī)律為：制片工藝＞回填工藝＞刮板式工藝。在制片工藝中，鮮薯經(jīng)切片后進(jìn)行預(yù)煮與護(hù)色工藝，但未能將多酚氧化酶和過氧化物酶的活性完全抑制，仍會發(fā)生一定程度的酶促褐變，并且在干燥過程中，薯片熱風(fēng)干燥時間過長，使非酶促反應(yīng)程度增加，使制得全粉△E值較大；在回填工藝中，經(jīng)過打漿后的薯泥雖具有較大的表面積，干燥時間也較快于制片工藝，但由于在打漿過程中，使部分細(xì)胞破碎，更多的酶與空氣接觸，催化原料含有的酚將其氧化為醌后再發(fā)生聚合反應(yīng)，生成的黑色物質(zhì)使全粉色澤加深。而在刮板式工藝中，經(jīng)過蒸煮后馬鈴薯，酶抑制率達(dá)到95.68%，且干燥時間較短，使得酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)均大幅下降，所以刮板式工藝的褐變程度最小。

2.2.3 相對黏度

不同工藝條件制備馬鈴薯顆粒全粉的相對黏度變化趨勢見圖3。

圖3 不同工藝條件下馬鈴薯顆粒全粉的黏度曲線Fig.3 Viscosity curve of potato granules made by different processing technologies

由圖3可知，3種工藝制得的顆粒全粉黏度曲線圖具有明顯差異，主要原因是由于不同工藝制得顆粒全粉的游離淀粉率不同。測定初始時未達(dá)到糊化溫度，此時黏度較低。當(dāng)超過糊化溫度后，淀粉顆粒開始溶脹，受剪切力的作用，溶脹的淀粉顆粒彼此擠壓導(dǎo)致粘度增加，表現(xiàn)為峰值粘度。3種工藝制得顆粒全粉的游離淀粉率與峰值粘度均表現(xiàn)為同一個規(guī)律，即制片工藝＞回填工藝＞刮板式工藝。當(dāng)馬鈴薯顆粒全粉漿料溫度高于95℃后，游離淀粉的含量對黏度的影響已不明顯，因為完整的馬鈴薯細(xì)胞在高溫作用下也會破裂。

2.2.4 感官評價

組織10位味覺、嗅覺均正常的人員共同協(xié)助完成對馬鈴薯顆粒全粉的感官評價。感官評價表如表2所示。在光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)為40倍的條件下進(jìn)行觀察，見圖4～圖6。

表2 不同工藝制備的馬鈴薯顆粒全粉的感官評價Table 2 Sensory evaluation of potato granule made by different processing technologies

圖4 刮板式工藝顆粒全粉宏觀結(jié)構(gòu)Fig.4 Observation on Macro-structure of Potato Granules by scraper technology

圖5 回填工藝顆粒全粉宏觀結(jié)構(gòu)Fig.5 Observation onscraper technology Macro-structure of Potato Granules by backfill technology

圖6 制片工藝顆粒全粉宏觀結(jié)構(gòu)Fig.6 Observation onscraper technology Macro-structure of Potato Granules by slicing technology

由圖4、5、6可以看出，刮板式工藝的顆粒全粉呈橢圓狀，而回填工藝與制片工藝的全粉顆粒形狀均呈不規(guī)則片屑狀。對不同加工工藝制得的馬鈴薯顆粒全粉感官評價而言，刮板式工藝制得的全粉色澤與新鮮馬鈴薯薯肉色澤接近，且制得顆粒全粉有濃郁的馬鈴薯香味，全粉潤滑，無沙粒感且分散性好；制片工藝發(fā)生了一定程度的褐變，即全粉色澤呈現(xiàn)淺棕色，全粉馬鈴薯香味較淡；回填工藝制得的全粉色澤與香味都居中。這與前面所分析的不同加工工藝馬鈴薯顆粒全粉的特性相關(guān)。

2.2.5 微觀結(jié)構(gòu)

將馬鈴薯顆粒全粉在掃描電鏡放大倍數(shù)為2 000倍的條件下進(jìn)行觀察，結(jié)果見圖7～圖9。

圖7 刮板式工藝顆粒全粉微觀結(jié)構(gòu)Fig.7 Observation on micro-structure of Potato Granules by scraper technology

圖8 回填工藝顆粒全粉微觀結(jié)構(gòu)Fig.8 Observation on micro-structure of Potato Granules by backfill technology

通過圖7可以看出刮板式工藝制備的顆粒全粉呈橢球狀，表面發(fā)生皺縮，顆粒完整度高，而回填工藝與制片工藝制備的顆粒全粉形狀均呈不規(guī)則狀，且回填工藝制備顆粒全粉表面光滑度較高于制片工藝。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：在刮板式工藝制備過程中，經(jīng)過干燥后的馬鈴薯經(jīng)過研磨可使其分散成顆粒，而回填工藝與制片工藝熱風(fēng)干燥時間長，細(xì)胞發(fā)生皺縮現(xiàn)象嚴(yán)重，且需要較大的機(jī)械外力，使細(xì)胞受損程度高，同時釋放的游離淀粉含量也高。

圖9 制片工藝顆粒全粉微觀結(jié)構(gòu)Fig.9 Observation on micro-structure of Potato Granules by slicing technology

3 結(jié)論

1）從馬鈴薯顆粒全粉的碘藍(lán)值看，制片工藝顆粒全粉的碘藍(lán)值較高，表明大量的細(xì)胞被破壞，從而釋放出較多的游離淀粉。從持水性、持油性分析，由于刮板式工藝及回填工藝都能夠盡可能地保持細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整性，從而具有較好的品質(zhì)。

2）從馬鈴薯顆粒全粉的基本營養(yǎng)特性分析，制片工藝由于熱干燥時間較長，所以營養(yǎng)物質(zhì)含量較低于刮板式工藝和回填工藝。

3）從感官評價上來看，刮板式工藝制備的馬鈴薯顆粒全粉色澤、風(fēng)味均由于制片工藝及回填工藝，制片工藝較為簡單，但顆粒全粉中游離淀粉含量較高，分散性不高，有成團(tuán)現(xiàn)象，影響了全粉品質(zhì)。

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Study on the Characteristics of Potato Granules Prepared by Different Technologies

DING-Cong，LUO Cang-xue*
（Department of Food and Biological Engineering，Shaanxi University of Science and Technology，Xi'an 710021，Shaanxi，China）

Free starch rate is one of the important indexes of potato powder quality and performance.The effects of different production processes （scraper，slicing，backfill）on the whole powder properties of potato granules were investigated by measuring the iodine value of potato granules.The results showed that the order of iodine value，water absorption capacity，oil absorption capacity and color difference△E of potato flour were as follows：Producing process＞ Backfilling process＞ Scraper process；after cooling at 95 ℃ for 30 min，at the same temperature the whole powder viscosity of potato granule is represented by Producing process＞Backfilling process＞Scraper process.The morphological and microstructure analysis of the whole potato flour prepared by different processes showed that the color，flavor and nutrient content of the granules prepared by the scraper process were good，and the whole powder color，flavor are centered，and the preparation of the whole process of particle powder dispersion is not high，there is a group of the phenomenon，and poor color.

potato granules；process technology；iodine value；viscosity

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.21.020

丁聰（1992—），女（漢），碩士研究生，研究方向：果蔬加工及資源綜合利用。

*通信作者：羅倉學(xué)（1959—），男（漢），教授,碩士研究生導(dǎo)師，碩士，研究方向：果蔬加工及資源綜合利用。

2017-04-21