預糊化紫薯粉制備工藝研究

胡居吾，韓曉丹，吳磊

（江西省科學院應用化學研究所，江西南昌330096）

預糊化紫薯粉制備工藝研究

胡居吾，韓曉丹，吳磊

（江西省科學院應用化學研究所，江西南昌330096）

以新鮮的紫薯為研究對象，采用滾筒干燥技術對其進行加工。以預糊化紫薯粉的成膜性及色澤為指標，通過正交實驗，考察了β-環糊精添加量、滾筒表面溫度及滾筒轉速對滾筒干燥工藝的影響。結果表明，在β-環糊精添加量為10%、滾筒表面溫度為130℃、滾筒轉速為3r/min的條件下進行重復，成膜率達到91.9%，色差為5；物料濃度在25.0%～30.0%這一范圍的物料濃度在滾筒干燥機具有較強的可操作性；料膜厚度為0.15mm。

滾筒干燥；紫薯粉；成膜率；工藝優化

紫薯，又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色，富含淀粉、蛋白質、果膠、纖維素、維生素及多種礦物質和花青素[1-4]等成分。紫薯為花青素的主要原料之一，現在研究表明，紫薯營養豐富，并且具特殊保健功能，其中的花青素是天然的、高強效的自由基清除劑，具有抗氧化、抗衰老等功效[5]；同時，由于紫薯中富含纖維素，能促進人體腸胃蠕動、改善消化道環境、防止胃腸道疾病的發生[6]。還具有一定預防高血壓[7]、抗癌的功能[8]。

但在食用紫薯時存在幾點問題，首先，紫薯含有一種氧化酶，這種酶易在人的胃腸道里產生大量二氧化碳氣體，若大量食用，會使人腹脹、呃逆、放屁；其次，紫薯的含糖量較高，食用過多可刺激胃酸大量分泌，使人感到燒心，同時由于胃受到過量胃酸的刺激，而收縮加強，胃酸即可倒流進食管，發生吐酸水現象。最后，不要生吃紫薯。由于紫薯中含有大量的淀粉，生吃后淀粉顆粒沒有經過高溫破壞，難以在體內消化。

因此，本研究采用滾筒刮板干燥技術生產的預糊化紫薯粉，很好地解決了上述問題，生產的預糊化紫薯粉使用范圍廣，可作為食品原料，可添加到烘焙食品、乳制品、冰淇淋、調味品、谷物早餐、固體飲料、保健品等行業。產品溶解性好，吸濕性小，不結團，不影響加工產品成型和組織結構口感好；產品風味純正；粉體均勻，流動性好。

1 材料與方法

1.1 原料

紫薯（購于農貿市場）；β-環糊精（市售，食品級）：江蘇豐園生物技術有限公司。

1.2 儀器與試劑

TG-1000滾筒干燥機（江蘇健達干燥工程有限公司），DJ-打漿機（江蘇科威機械有限公司主營產品），JMS-130膠體磨（廊坊市通益機械有限公司）。

1.3 工藝流程

紫薯→清洗→磨漿→包埋→均質→滾筒干燥→冷卻→成品。

選取無病變、無腐爛的新鮮紫薯。洗去紫薯表面的泥沙雜物，去除表皮。將處理好后的紫薯放入打漿機上，向打漿機中加入水，得到薯漿。將處理后的薯漿中加入β-環糊精，β-環糊精加入量為薯漿質量的4%～10%，混合均勻。將包埋處理后的薯漿進行均質處理，均質壓力為50MPa，時間為5min。最后滾筒干燥，在滾筒干燥過程中，滾筒表溫度，物料在滾筒表面停留時間等都影響產品的質量。

1.4 成膜率的測定[9]

滾筒干燥成膜后，以紙附于膜的空洞及不成膜處，繪出其大小，估算面積為m1；通過滾筒轉速、半徑及長度計算出應成膜面積m0。

成膜率=（m0-m1）/m0

1.5 顏色的判定

干燥紫薯時，溫度和β-環糊精等因素都會影響產品的色澤及均勻性，色澤過淺或過深，是否均勻，都影響產品的視覺、味道等感官性狀。根據顏色的均一性和色澤，本實驗將顏色結果分為1至5五個等級，等級越高產品顏色越好。

1.6 包埋率的計算

包埋率（%）=產品中花青素的含量/原料中花青素含量×100%

產品中花青素含量的測定：準確稱取0.2 000g產品，加入20mL蒸餾水，充分振蕩搖勻，準確移取5mL，在280nm處進行測定。

2 結果與討論

2.1 不同β-環糊精加量對紫薯粉滾筒干燥的影響

加入β-環糊精的作用，一是對紫薯中的花色苷進行包埋，防止花色苷在滾筒干燥時被破壞；二是加入β-環糊精后，紫薯漿在滾筒筒體上能形成膜。因此，本實驗選擇不同β-環糊精添加量對滾筒干燥的影響。控制滾筒表面溫度120℃，轉速為3.0r/min，添加4%、6%、8%、10%薯漿質量的β-環糊精，實驗結果見表1。

表1 不同β-環糊精添加量對紫薯粉滾筒干燥的影響

由表1可看出，β-環糊精的添加量對產品滾筒干燥效果有較大影響，β-環糊精添加量越高，產品干燥成膜性越好。但當增加到10%時，與8%的量相比，在產品成膜性、色澤方面基本上無差別，同時，兩者在包埋率方面，也相差不大，過多的β-環糊精添加量對產品最終的營養價值有一定的影響。因此，β-環糊精添加量選擇為8%較好。

2.2 滾筒表面溫度對紫薯粉滾筒干燥的影響

添加紫薯漿質量8%的β-環糊精，滾筒轉速3.0r/min。選用滾筒表面溫度100、110、120、130℃，結果見表2。

表2 滾筒表面溫度對紫薯粉滾筒干燥的影響

由表2可看出，滾筒表面溫度越高，物料成膜性越好，水分含量越低。但溫度過高，產品顏色加深，并有焦糊味道。綜合考慮，滾筒表面溫度控制在120℃為宜。

2.3 滾筒轉速對紫薯粉滾筒干燥的影響

添加紫薯漿質量8%的β-環糊精，滾筒表面溫度120℃，實驗選用轉速分別為1.0、2.0、3.0、4.0r/min，實驗結果見表3。

表3 滾筒轉速對紫薯粉滾筒干燥的影響

由表3可看出，滾筒轉速對紫薯粉滾筒干燥有一定的影響，根據實驗結果，選定滾筒轉速為3.0r/min。

2.4 預糊化紫薯粉制備工藝條件的優化

根據上述單因素的實驗研究結果發現，β-環糊精添加量（A）、滾筒表面溫度（B）和滾筒轉速（C）對預糊化紫薯粉的制備都有影響。因此，采用三因素三水平的正交實驗方法對工藝條件進行優化，以色差和成膜率為評價指標，設計方案見表4，實驗結果見表5。

表4 正交實驗因素水平表

表5 正交實驗設計及結果

從表5中比較3個因素的極差R值，RB＞RA＞RC，即滾筒表面溫度＞β-環糊精添加量＞滾筒轉速，說明因素B對指標的影響最大。根據K值實驗結果可見，最佳工藝組合為A3B3C2，即β-環糊精添加量10%、滾筒表面溫度130℃，滾筒轉速3r/min。依照優化條件進行重復實驗，此時成膜率達到91.9%，色差為5。

2.5 物料濃度對干燥速率和成品濕含量的影響

實驗表明：在濃度25.0%～30.0%范圍內，隨著物料濃度的增加，干燥速率增大、成品濕含量減小；在30.0%～40.0%范圍內，隨物料濃度增加，干燥速率逐漸下降，成品的濕含量下降至2.0%～3.8%不再有明顯變化，如圖1、圖2所示。

圖1 平均干燥速率與物料濃度的關系

圖2 成品濕含量速率與物料濃度的關系

因此，物料濃度在25.0%～30.0%這一范圍的物料濃度在滾筒干燥機具有較強的可操作性，通過靈活調節料液流速和滾筒轉速可獲得穩定均勻的產品。

2.6 料膜厚度

料膜厚度是滾筒干燥機干燥過程中的一項重要參數，它直接影響最終產品的質量和濕基含水量。影響料膜厚度的主要參數是物料的黏度和滾筒的轉速，根據物料衡算得到料膜厚度的計算公式如下：

式中，δ：料膜厚度，mm；G：料液處理量，kg/h；ρ：料液密度，kg/m3；A：滾筒有效干燥面積，m2；n：滾筒轉速，r/min。

根據現場數據，G=2 000.0kg/h，ρ=1 210.0kg/m3，Aγ=3.5m2，n=3.0r/min，計算得料膜厚度為0.15mm。

3 結論

采用滾筒刮板干燥技術生產的預糊化紫薯粉，通過正交實驗得到最佳工藝條件：β-環糊精添加量10%，滾筒表面溫度130℃，滾筒轉速3r/min。依照優化條件進行重復實驗，此時成膜率達到91.9%，色差為5。物料濃度在25.0%～30.0%這一范圍的物料濃度在滾筒干燥機具有較強的可操作性；料膜厚度為0.15mm。

所生產的產品使用范圍廣，可作為食品原料，可添加到烘焙食品、乳制品、冰淇淋、調味品、谷物早餐、固體飲料、保健品等行業。產品溶解性好，吸濕性小，不結團，不影響加工產品成型和組織結構口感好；產品風味純正；粉體均勻，流動性好。

[1]李世敏.功能食品加工技術[M].北京:中國輕工業出版社,2007.

[2]洪鐳,劉亞鷗.紫甘薯研究綜述[J].吉林農業,2010,24(6):140-146.

[3]明興加,李坤培,張明,等.紫色甘薯的開發前景[J].重慶中草藥研究,2006(1):55-60.

[4]張明晶.紫心甘薯的研究進展與綜合開發利用[J].中國食物與營養,2006(4):19-21.

[5]王杉,鄧澤元,曹樹,等.紫薯色素對老齡小鼠抗氧化功能的改善作用[J].營養學報,2005,27(3):245-248.

[6]孟正木,坂井至通,小瀨洋喜,等.八種民間藥在鼠傷寒沙門氏菌株TA98中的抗苯并芘致突變活性[J].中國藥科大學學報,1990(2):55-57.

[7]張卓.天然花色素類誘導腫瘤細胞凋亡機制研究進展[J].國際腫瘤學,2006,33(11):831-835.

[8]溫桃勇,劉小強.紫色甘薯營養成分和藥用價值研究進展[J].安徽農業科學,2009,37(5):1954-1956.

[9]趙巖,葛邦國,吳茂玉,等.紅棗粉滾筒干燥生產工藝研究[J].食品研究與開發,2012,33(10):45-49.

Production of Purple Sweet Potato Powder with the Method of Drum Dryer

Hu Ju-wu,Han Xiao-dan,Wu Lei
(Institute of Applied Chemistry,Jiangxi Academy of Sciences,Jiangxi Nanchang 330096)

The technology of processing purple sweet potato powder using a drum dryer was studied.The effect of the cyclodextrinadditive amount,roller temperature,roller rotating speed on the technology in which film forming ability of drum dryer and flour color were taken as response values was analyzed with orthogonal experiment.The optimum conditions were as follows:cyclodextrinadditive amount was 10%,roller temperature was 130℃,roller rotating speed was 3.0r/min，the film forming rate was 91.9%,and the chromatic aberration was 5.In addition,the concentration of material in the range of 25%～30% in the drum dryer had a strong operability;the thickness of the film was 0.15mm.

Drum dryer;Purple sweet potato powder;Film forming rate;Process optimization

TS235.2

A

2096-0387（2017）05-0019-04

國家自然科學基金（21265020）；江西省重點新產品項目（608225305010）。

胡居吾（1977—），男，江西南昌人，博士，副研究員，研究方向：天然產物化學。