預處理方式對甘薯變溫壓差膨化干燥產品品質的影響

郭 婷 鄧放明 何新益

（1.湖南農業大學食品科技學院，湖南 長沙 410128；2.天津市農副產品深加工技術工程中心，天津 300384；3.天津農學院食品科學系，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。它養分均衡，具有很高的營養價值和藥用價值，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］。中國甘薯種植面積和產量均居世界首位，但有15%的甘薯因保藏不當而霉爛［4］，造成嚴重浪費。因此，充分利用中國甘薯資源應當大力發展甘薯制品深加工，提高甘薯經濟附加值［5］。利用熱風干燥、真空冷凍干燥和真空微波干燥等干燥技術，已獲得了甘薯粉絲、甘薯全粉和甘薯片等加工制品［6－8］。

現階段對以甘薯為原料進行變溫壓差膨化干燥的研究，主要是集中在膨化工藝，而預處理方式對膨化甘薯條品質的改善卻鮮見報道。丁媛媛等［9］研究了膨化溫度、抽空時間和抽空溫度等因素對膨化甘薯脆片的品質影響；江寧等［10］對甘薯片膨化工藝進行了優化，得出較佳工藝參數組合為膨化溫度91 ℃、抽空干燥溫度75 ℃、抽空干燥時間47min。傳統的變溫壓差膨化干燥是對果蔬進行簡單的切片或切條，經護色、預干燥處理后直接膨化。而對于甘薯而言，由于原料特性差異、淀粉含量高等特性，進行變溫壓差膨化預試驗發現所制得的甘薯條口感較硬、酥脆性差且外表收縮。經試驗發現進行變溫壓差膨化干燥前對樣品進行適當的預處理可以改善產品品質，如柑橘皮經過糖煮預處理后，品質明顯提高［11］；經過護色預處理的蘋果片，色澤也得到明顯改善［12］。因此，有必要針對甘薯原料的特性進行預處理的研究。本試驗以甘薯膨化后的質構和感官為主要指標，選擇最佳的預處理方式，旨在為生產膨化甘薯提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

甘薯：徐薯18號，購自天津市紅旗批發市場；

麥芽糖漿：濃度75%，山東魯洲集團；

水分快速測定儀：SH10A 型，上海精密科學儀器有限公司；

電熱鼓風干燥箱：DGH－9240A 型，上海精密實驗設備有限公司；

果蔬變溫壓差膨化干燥機：QDPH－20型，天津勤德新材料科技有限公司；

質構儀：TA.XT Plus型，英國Stable Micro System 公司。

1.2 試驗方法

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→甘薯條

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；

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

1.2.2 對照組 將切條后的甘薯置于沸水預煮2 min，瀝干，經膨化干燥后分別對產品進行品質分析。

1.2.3 水分含量的測定 直接干燥法［13］。

1.2.4 硬度的測定 采用質構儀TPA 測定。測試模式：測試前速率5mm／s，測試速率1mm／s，測試后速率1 mm／s，測試距離2mm，數據采集速度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 表觀密度的測定 用超細石英砂填埋的方法測定干燥產品的體積。測量儀器為250mL量筒。表觀密度越小說明產品結構越疏松，表觀密度越大說明產品表面收縮得越顯著。表觀密度按式（1）計算：

式中：

ρ—— 表觀密度，g／mL；

M—— 膨化甘薯的質量，g；

V—— 甘薯與石英砂總體積，mL；

V0—— 石英砂體積，mL。

1.2.6 膨化甘薯的感官評價標準 采用權重評分法對膨化甘薯產品的色澤、氣味和外觀質地等方面進行感官評價，其標準見表1。

1.2.7 復水性的測定 復水性（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表示。復水比的測定：取10g樣品，復水容器為500mL的燒杯，使試樣浸漬其中，再放入50 ℃水浴鍋中，在達到試驗所需的時間（每隔15min測1次）時取出，瀝干稱重。復水比按式（2）計算：

表1 甘薯膨化產品感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standard of explosion puffed sweet potato

式中：

RC—— 復水性；

M1—— 復水前樣品質量，g；

M2—— 復水后樣品質量，g。

2 結果與分析

2.1 初始含水量對膨化甘薯品質的影響

變動甘薯初始含水量，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 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行膨化干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產品品質分析結果見表2。

表2 膨化前甘薯初始含水量對膨化產品質量的影響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，可能由于缺少足夠的膨化動力，膨化產品硬度較大，表觀密度較高；新鮮甘薯含水量為70%～80%［14］，甘薯在經過糖煮（熱燙）過程中，還會帶入一部分水，使甘薯含水量增加到75%～80%；由表2還可以得出，當甘薯初始含水量為75%～80%時，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，初始含水量為75%～80%膨化甘薯感官評分也高于其它兩組。這也表明甘薯膨化干燥工藝中無需進行預干燥處理，這可能與甘薯原料高淀粉含量的特性有關，其影響機理還需進一步的研究。因此，甘薯膨化初始含水量確定為75%～80%。

2.2 糖煮液濃度對膨化甘薯品質的影響

變動糖煮液濃度，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 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產品品質分析結果見表3。

表3 糖煮液濃度對膨化產品質量的影響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，當糖煮液濃度達到40%時最小，而糖煮液濃度繼續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，這一結果表明糖煮預處理對膨化產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，該研究結果與黃宗海等［15］報道的糖煮對胡蘿卜變溫壓差膨化干燥產品影響是一致的。因此，選擇較佳的糖煮液濃度為40%。

2.3 凍融處理對膨化甘薯品質的影響

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 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，直至水分含量＜5%，所得產品品質分析結果見表4。

由表4可知，未經凍融處理的膨化甘薯硬度大，表觀密度大，感觀評分較低；經過凍融預處理的膨化甘薯硬度和表觀密度有明顯的降低；可能是經過凍結和解凍的過程后改變了甘薯內部水分分布，甘薯持水性下降，使部分結合水和不易流動水變得更活躍，使水分在膨化干燥過程中容易被除去。因此，對甘薯進行凍融預處理后產品膨化效果更佳。

表4 凍融處理對膨化產品質量的影響Table 4 Effect of freeze－thaw treatment on quality of explosion puffed products

2.4 預處理方式對甘薯復水性的影響

取對照組、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 ℃，抽真空干燥時間180min）下進行干燥處理，所得的產品在相同條件下進行復水性試驗，結果見圖1。

圖1 預處理方式對甘薯復水性的影響Figure 1 Effect of pretreatment on rehydration capacity of explosion puffing sweet potato

由圖1可知，不同預處理條件下起初的復水比都隨時間增長而明顯增大，在初始的15min內，甘薯的復水速度達到最大，隨著復水時間的延長復水比增加緩慢，到30min后達到相對平衡狀態，復水比增加不明顯。由圖1還可以得出，對照組復水比低于其它處理組；浸糖濃度相同條件下經過凍融處理的產品復水比更大；在相同凍融條件下，浸糖濃度越高，膨化干燥產品的復水比也越大；40%糖煮液濃度處理組和凍融處理組所得產品的復水性相當。因此，確定用40%糖煮液預煮后再凍融的預處理條件。

2.5 最佳預處理工藝條件的驗證

根據上述試驗結果，可確定甘薯變溫壓差膨化干燥的最佳預處理工藝條件：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。與對照組相比，采用最佳預處理工藝對甘薯進行預處理，在相同膨化干燥條件下進行干燥處理，所得產品品質分析結果見表5。由表5可知，在最佳預處理工藝下制備的膨化甘薯硬度、表觀密度都明顯小于對照組，說明經過適當的糖煮、凍融等預處理，甘薯膨化效果得到了很大提高。

表5 驗證實驗結果Table 5 Results of verification experiments

3 結論

膨化初始含水量、凍融處理、糖煮液濃度對甘薯膨化效果均有影響。甘薯膨化干燥過程無需進行預干燥處理，凍融處理和糖煮處理顯著提高了甘薯膨化干燥產品品質。結果表明，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 ℃）自然解凍的甘薯條在膨化溫度100～105 ℃，抽真空干燥溫度75～80 ℃條件下進行變溫壓差膨化干燥，所得膨甘薯產品品質最佳。用此方式進行生產，設備能耗低，工藝簡單，具有一定的可工業化性。

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