木薯片的真空微波膨化工藝

劉洋洋+江國標+龔霄+蔡漫莉+李積華+張振文+王飛

摘要：在單因素（漂燙時間、切片厚度、水分含量、膨化功率和膨化時間等）對木薯薯片真空微波膨化品質影響的試驗基礎之上，通過正交試驗優化得出木薯薯片的最佳工藝條件。結果表明，木薯片在厚度2.0 mm、沸水漂燙60 s、水分含量15%預處理條件下，經過1.35 kW的真空微波處理85 s得到膨化率為157%的最佳木薯產品。

關鍵詞：真空微波膨化；木薯片；膨化率；脆度

中圖分類號： TS215 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0316-03

木薯（Manihot esculenta）別稱樹薯，大戟科（Euphorbiaceae）植物，原產于美洲熱帶地區的亞馬遜河流域，是世界七大作物之一，與馬鈴薯、紅薯并列為世界三大薯類作物，原料豐富，價格低廉，具有良好的藥用價值和食用價值。我國于19世紀20年代在廣東高州一帶引種栽培，隨后引入海南島，現已廣泛分布于華南地區，以廣西、廣東和海南栽培最多，福建、云南、江西等省局部地區也有栽培[1]。近幾年，我國的木薯產業化發展較快，某些地方已初具規模，成為華南農業經濟的一個重要組成部分，但產業化水平相對滯后，木薯食品的深加工甚至才剛剛起步[2-3]。微波技術作為一種新興食品加工技術，以其眾多獨特的優點在食品加工中愈顯重要。微波加熱是通過微波能與食品直接相互作用，進行表面與內部一致的整體加熱，加熱速度快、時間短、含油率低，且加熱過程具有自動熱平衡性能，反應靈敏、易于控制、熱效率高、設備占地面積小等[4-6]。真空微波膨化就是利用微波透入物料內部進行劇烈加熱，致使物料內部蒸氣形成速率超過其遷移速率，在物料中形成蒸氣壓梯度，當此壓力達到或超過纖維組織結構的承受強度時，通過這種內壓力使物料膨化[7]，而真空度越大，水的沸點溫度越低，越有利于物料膨化。目前，微波膨化技術在食品中多應用于果蔬類、淀粉類與蛋白質類食品的加工[8]，其中尤以膨化淀粉類食品研究較多且應用性強。本試驗通過真空微波膨化技術對木薯片進行加工處理，探究切片厚度、水分含量等因素對木薯膨化效果的影響，并獲得最優工藝條件，為木薯膨化食品的工業生產奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與儀器

面包、木薯購于廣東省湛江市。試驗設備包括XK-MCM-4GS真空微波干燥機（廣東省廣州市翔科儀器科技有限公司）、烘箱（上海精宏實驗設備有限公司）、MRS 120-3水分測定儀（德國Kern公司）、CT-3質構儀（美國Brookfield 公司）。

1.2 加工過程

木薯根→清洗去皮→切片→漂燙→干燥→微波膨化→二次膨化→冷卻→包裝→成品（測體積）。挑選粗壯、無損傷、無霉變的新鮮木薯，洗凈去皮；將木薯切成1～3 mm等不同厚度的均勻薄片；將切好的木薯片于煮沸的熱水中漂燙0～120 s（根據試驗需求），瀝干水分，冷卻；將冷卻的木薯放入烘箱中，50 ℃進行干燥；將木薯片放入真空微波膨化機中，設置功率和時間，進行膨化；將膨化好的木薯片拿出，除去焦糊部分，70 ℃熱風干燥至含水量為7%以下（即二次膨化）；冷卻與包裝，即挑選色澤均勻、形狀完整的木薯片充氮包裝。

1.3 感官評判膨化效果指標

木薯片感官評判膨化效果指標見表1。

1.4 膨化率

采用排小米法[9]進行膨化，計算膨化率：膨化率=（V膨化后-V膨化前）/V膨化前×100%。

1.5 脆度

采用質構儀進行壓縮測試，在靈敏度為8%負載量時，測試木薯片斷裂數[10]。

1.6 關鍵工藝對膨化的影響

1.6.1 漂燙時間對膨化的影響 木薯去皮洗凈，軸向切成2 mm 厚度的木薯片，在沸水中分別漂燙120、90、60、30、0 s后，瀝干水分，于50 ℃烘箱中烘干至薯片水分含量為10%左右，在1.35 kW功率下真空微波膨化，測定其膨化率、脆度，進行感官評定。

1.6.2 切片厚度對膨化的影響 木薯去皮洗凈，分別切成1、2、3、4 mm等4個梯度的薄片，沸水中漂燙60 s，瀝干水分，50 ℃ 烘干至水分含量10%左右，1.35 kW功率下真空微波膨化并測定各項指標。

1.6.3 水分含量對膨化的影響 木薯去皮洗凈，軸向切片2.0 mm，沸水中漂燙60 s，控制干燥時間使木薯片水分含量分別為40%、30%、20%、10%、5%，在1.35 kW功率下真空微波膨化60 s，并測定各項指標。

1.6.4 輻照功率對膨化的影響 木薯去皮洗凈軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量控制在10%左右，分別在1.35、 2.70、4.05 kW的功率下真空微波膨化60 s，測定薯片各項指標。

1.6.5 輻照時間對膨化的影響 木薯去皮洗凈軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量控制在10%左右，分別在1.35 kW 功率下真空微波膨化輻照50、60、70、80、90、100 s，并測定薯片各項指標。

1.7 正交試驗

木薯片真空微波膨化工藝優化正交試驗設計結果見表2。

2 結果與分析

2.1 沸水漂燙時間試驗結果

由圖1得知，隨著漂燙時間的延長，膨化度和脆度均有所增加，并在60 s附近獲得最大值，部分木薯片色澤略顯焦黃，這與水分含量和切片厚度有關。漂燙時間超過90 s后，木薯片容易變形、撕裂，并且膨化度和脆度也相應降低。

2.2 切片厚度試驗結果

由圖2可知，木薯片膨化效果與片塊厚度有很大關系，切片厚度>2 mm時，薯片的膨化度有較明顯的下降，而脆度在大于2.5 mm后也有一定程度的下降。木薯片的厚度對木薯片中水分的蒸發有一定的影響，厚度過大，不利于水分的蒸發，達不到理想的膨化度和脆度；厚度過小，產品容易焦糊，并且增加工藝的難度。

2.3 水分含量試驗結果

由圖3可知，水分也是影響膨化度和和脆度的關鍵因素，水分含量在很大程度上影響木薯片的膨化率。水分含量不足10%時， 水分蒸發所形成的梯度壓力不足以破壞結構纖維的結構，達不到膨化的目的，所形成的產品膨化度低，硬度大；水分含量超過20%時，水分不能完全汽化，剩余那部分未汽化的液態水有較大的表面張力，在細胞之間起黏聯作用，一定程度上阻礙膨化的進行[11]。

2.4 微波輻照功率試驗結果

由圖4可知，微波功率對木薯片膨化效果影響不大，尤其在薯片脆度方面，幾乎沒有變化；在膨化度方面，最大值出現在1.35～2.70 kW之間，并且對膨化度的影響比較有限，從節約資源、保護環境的角度出發，本試驗宜采用低功率1.35 kW 進行真空微波膨化。

2.5 膨化時間試驗結果

由圖5可知，微波輻照80 s時，木薯片具有最高的斷裂數，即脆度最大。膨化時間對膨化度的影響較小，但時間的延長對木薯片表面色澤影響較大。綜上可知，膨化80 s較為適宜。

2.6 正交試驗設計

由表3可知，木薯片感官評分從大到小為水分含量>膨化時間>切片厚度，最佳組合為A2B2C1，即水分含量為15%、切片厚度為2.0 mm、膨化時間為75 s；而對木薯片膨化度影響的從大到小依次為水分含量>切片厚度>膨化時間，最佳組合為A2B2C3，即水分含量為15%、切片厚度為2.0 mm、膨化時間為85 s。補充試驗結果顯示，在A2B2C1組合條件下，木薯片的感官評分和膨化度分別為92分、132%，與A2B2C3（89分，157%）組合條件下的結果相比，感官評分高3分，但膨化率有了較大幅度的下降。由于感官評定結果存在一定的主觀性并且相鄰分數相差不明顯的特點，真空微波膨化木薯片的最佳工藝條件為：水分含量15%、切片厚度2.0 mm、膨化時間85 s。

3 結論

根據單因素和正交試驗結論可知，微波膨化木薯片的最佳工藝為：木薯根軸向切片2.0 mm，沸水漂燙60 s，水分含量15%， 微波輻照功率1.35 kW，處理85 s， 在此條件下得到最佳木薯產品。水分含量是影響真空微波膨化的最主要因素，這與Sullivan等對蘋果胡蘿卜等壓差膨化的結果[12-15]一致，因此須要嚴格控制水分含量，以得到優質的木薯膨化食品。

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