紫薯全粉干燥技術研究進展

鄺敏杰，焦婷婷，孫 艷

(漯河食品職業學院食品工程系，河南 漯河 462000)

紫薯又名紫甘薯，薯肉呈紫色至深紫色，是一種新型特有的甘薯品種[1]。紫薯除了具有普通甘薯的營養成分外，還富含花青素和硒元素，具有抗氧化、抗腫瘤、預防和治療心血管疾病、增強人體免疫力、延緩衰老等功效[2-4]，是集食用、藥用與保健作用于一體的優良食品原料。目前，紫薯及其加工產品在國內外市場上需求量逐年上升，發展前景十分廣闊。然而，新鮮的紫薯因水分含量高和豐富的營養成分，易發生霉變腐爛，不能全年供應，影響其開發利用。如將紫薯干燥后加工成紫薯全粉，不僅能最大限度地保留新鮮紫薯的營養成分，而且能有效解決新鮮紫薯因受季節、貯存和運輸條件等限制而無法大力發展的問題。紫薯全粉因其細胞破碎率低，低黏度、較好的分散性、均衡的復水性等優點[5]，廣泛應用于面制品、膨化食品、湯料及沖服劑等多個食品領域[6]，是極具發展前景的食品加工原料。

本文結合近年來國內外相關研究結論，對目前紫薯全粉主要干燥技術及研究現狀和發展趨勢進行了簡要綜述，為紫薯全粉干燥產業的發展提供參考依據。

1 紫薯全粉單一干燥技術

1.1 熱風干燥技術

熱風干燥是以熱空氣為干燥介質，用風機將熱空氣吹入烘干室內，依據傳質傳熱的原理，將被干燥物料中的水分在受熱后汽化轉移散失到空氣中達到干燥物料的目的[7]。梅新等[8]以紫薯全粉色彩色差（ΔE）和游離淀粉碘藍值（BVI）為考察指標,對影響紫薯全粉熱風干燥的蒸煮時間、干燥時間和干燥溫度3個主要的因素設計了三因素三水平的正交試驗，結果表明：以ΔE值為指標，3個因素對ΔE值影響大小順序為：蒸煮時間＞干燥溫度＞干燥時間。以BVI值為指標，3個因素對BVI值影響大小順序為：蒸煮時間＞干燥時間＞干燥溫度。熱風干燥制備紫薯全粉最優工藝：蒸煮時間10 min，熱風干燥時間12 h，熱風干燥溫度60℃，在此工藝下得到的紫薯全粉的ΔE值為23.30，BVI值為9.98。蒲傳奮等[9]對紫薯生產中工間護色和熱風干燥的工藝進行了研究，獲得了最佳工藝條件：采用0.6%NaCl、0.6%檸檬酸鈉和0.6%抗壞血酸的復合護色液進行護色處理，護色時間10 min，熱風干燥時間10 h，干燥溫度55℃。在此條件下干燥制得的紫薯全粉為紫紅色粉末，保留了原料特有的色澤、風味和口感。

熱風干燥具有操作簡單、成本低等優點，是農產品現代產業化干燥的一種重要方法。但是熱風干燥時間長、溫度高、干燥后產品的復水性和風味較差。因此，為了提高熱風干燥制品的品質和效率，可優化干燥工藝參數或者與其它干燥技術聯用。

1.2 微波干燥技術

微波干燥是通過振蕩周期極短的微波高頻電場，使物料中的極性分子隨著電場高頻振動，分子間的摩擦碰撞產生熱能，使物料在短時間內迅速升溫達到烘干的目的[10]。王曉雙等[11]以碘藍值為評價指標，通過正交試驗確定了微波干燥技術制備紫薯全粉的最優工藝條件為：微波功率 539 W、浸鈣濃度0.075‰和乳化劑添加量0.3%，在此條件下測出的碘藍值為23.6。同時發現微波法制備紫薯全粉的持水性比持油性好；在酸性條件下，加入糖或鹽可以提高紫薯全粉的膠凝特性。楊雙盼等[12]采用正交試驗優化回填-微波干燥生產紫薯全粉的工藝，結果得出最優工藝為：回填料比1:1，微波干燥時間40 min，微波功率密度8.8 W/g。在該條件下生產的紫薯全粉呈亮紫色，顆粒細小均勻，分散程度較好，有濃郁的紫薯香味。

微波干燥因其加熱速度快、加熱時間短、占用空間小且能量利用率高等優點被廣泛應用到果蔬干制品加工領域。但是單純使用微波進行干燥時局部溫度較高，難以控制，會出現物料邊緣或尖角部分易焦化現象；物料內部反應劇烈，活性物質損失較多；干燥終點不易判斷，容易產生干燥過度現象[13]。

1.3 噴霧干燥技術

噴霧干燥是利用霧化器將料液分散為細小的霧滴并在熱干燥介質中迅速蒸發溶劑形成干粉產品的過程[14]。王藝杉等[15]通過正交試驗得到噴霧干燥法制備紫薯全粉的最優工藝條件：噴霧壓力1.8 kg/cm2、進風溫度 180℃、進料濃度 14 g/100 g、出風溫度 90℃，此時全粉碘藍值為27.01。與熱風干燥相比，噴霧干燥法制備的紫薯全粉粗蛋白、淀粉、花色苷損失較少。任彬等[16]采用正交試驗設計對噴霧干燥助干劑及噴霧干燥工藝參數進行了優化，結果表明，當麥芽糊精添加量為60%、β-環糊精添加量為12%、CMC添加量為0.8%時，紫薯粉得率最高；噴霧干燥結果表明，當進口熱風溫度為180℃、進料量為50 mL/min、噴霧流量為700 L/h時，生產的紫薯粉綜合評分最高，所得產品為紫色并有濃郁香味的速溶紫薯粉。

噴霧干燥可將液體物料直接轉化為粉末，復水性好、營養成分破壞少、含水量低，工序簡單，干燥工藝經濟便捷、時間短、耗電量低，其成本僅為冷凍干燥的 20%～25%[17]。

1.4 變溫壓差膨化干燥技術

變溫壓差膨化干燥是根據相變和氣體的熱壓效應原理，使果蔬原料生成多孔狀酥脆型物質的一種新型非油炸膨化干燥技術[18]。變溫壓差膨化干燥是一種新型、環保且節能的膨化干燥技術，結合了傳統真空冷凍干燥、熱風干燥和微波真空干燥的優點，干燥效率高且應用范圍廣[19]。此干燥技術得到的產品，其物料本身特有的色澤、香氣及營養成分都能較好地保留。劉陽等[20]探討了不同膨化溫度、停滯時間、抽空溫度對紫薯生全粉彩度指數b值、花青素含量、碘藍值的影響，并運用響應面試驗獲得了變溫壓差膨化干燥法制備紫薯生全粉的最優干燥條件：膨化溫度80℃、停滯時間5 min、抽空溫度69℃，該條件下制得的紫薯生全粉彩度指數b值可達-7.827，呈鮮艷的紫羅蘭色，紫薯香味濃郁，遠優于鼓風干燥產品；花青素含量為1.583 mg/g；碘藍值為5.594，說明紫薯生全粉細胞完整性保持較好，利于后期加工。

2 不同干燥技術對紫薯全粉品質的影響

鄧資靖等[21]探討了鼓風干燥、真空冷凍干燥、真空干燥三種方式對于紫薯全粉基本化學成分、色差、碘藍值、持水性和持油性、總花青素含量等品質的影響。結果表明：真空冷凍干燥對于紫薯全粉的基本化學成分、色差、碘藍值、持水性和持油性、總花青素含量等品質的綜合影響最小，真空干燥次之，且二者均可以較好地保留紫薯本身的色澤，呈深紫色，較接近紫薯原料顏色，能夠盡可能地保持紫薯營養、結構的完整性。而鼓風干燥對紫薯全粉品質影響相對較大。

文玉等[22]研究了熱風干燥、冷凍干燥、微波干燥和噴霧干燥對紫薯全粉的水合特性及抗氧化能力的影響。結果表明：從持水力和復水性看，冷凍干燥＞熱風干燥＞微波干燥＞噴霧干燥，而溶水指數依次升高。干燥使紫薯全粉中花色苷損失了27.64%～52.66%，冷凍干燥和噴霧干燥紫薯粉中花色苷的保留量最大，并顯著（p＜0.05）高于熱風干燥和微波干燥；噴霧干燥所得紫薯固體粉末的DPPH自由基清除力和還原力最高，說明噴霧干燥能夠盡可能地保持紫薯營養、結構的完整性；而脂質過氧化抑制力的大小：冷凍干燥＞噴霧干燥＞微波干燥＞熱風干燥，主要是由于真空冷凍干燥對起抑制脂質過氧化作用的花色苷破壞程度較小。而從單位水分能耗來看，能耗由小到大的順序依次為：微波干燥、噴霧干燥、熱風干燥和冷凍干燥。綜合考慮，噴霧干燥效果較好。

錢麗等[23]認為真空冷凍干燥能使紫薯全粉較好的保持紫薯的色澤和特有的香氣，得到的紫薯全粉的吸水能力(6.900 g/g)、凍融析水力(0.171 g/g)和花色苷含量(5.030 mg/g DW)均優于滾筒干燥和熱風干燥。滾筒干燥介于兩者之間。熱風干燥的花色苷保留率最低，所得紫薯全粉花色苷含量為2.094 mg/g DW，只有滾筒干燥的50%左右。雖然真空冷凍干燥對紫薯全粉品質影響最小，但從成本及處理量來考慮，目前并不適合工業化生產。而滾筒干燥在各方面僅次于真空冷凍干燥，表現出較好的加工性能，且適合工業化生產，是制備紫薯全粉的較好選擇。

3 紫薯全粉聯合干燥技術

聯合干燥技術是根據物料特性，將兩種或兩種以上的單一干燥方法進行優化組合，分階段進行干燥的一種復合干燥技術。常見的有熱風-微波聯合干燥、真空冷凍-微波聯合干燥、熱風-冷凍聯合干燥、熱風-紅外聯合干燥，聯合干燥技術具有干燥時間短、能量消耗小、產品質量高等優點，是干燥行業發展的趨勢[24]。

韋璐等[25]以紫薯全粉碘藍值和花青素含量為評價指標，采用單因素實驗和響應面分析法優化紫薯全粉復合干燥工藝，得出最優工藝為：熱風干燥溫度70℃、中間轉換含水率 25%、冷凍干燥時間7 h。此時的紫薯全粉碘藍值為 10.25，花青素含量為 16.23 mg/100 g。此工藝下紫薯全粉的碘藍值最低，花青素含量高于單因素最佳水平下的含量。表明復合干燥可以減少紫薯全粉游離淀粉含量，避免花青素大量損失，證明復合干燥能夠減少紫薯全粉細胞破損，較好地保持紫薯全粉的細胞完整性。

將熱風干燥技術與冷凍干燥技術聯合一起應用于紫薯全粉干燥過程，不僅可以解決熱風干燥對紫薯全粉干燥的色澤較差，營養物質損失嚴重等問題，而且可以彌補冷凍干燥時間較長，能耗大的缺點，提高了紫薯全粉加工過程中的干燥效率。

4 展望

中國是紫薯生產大國，加強對紫薯全粉干燥技術研究，開發節能高效的干燥工藝及設備，不僅能夠大幅提高紫薯附加值，提升生鮮農產品市場競爭力，而且能帶動相關產業的健康發展。當前紫薯全粉干制產業仍以熱風干燥為主，但熱風干燥存在能耗高、耗時長、營養物質損失嚴重等問題。研究紫薯全粉的高效節能干制技術和工藝，最大程度保持紫薯營養成分的同時實現節能降耗是今后紫薯全粉干制過程的重要研究方向。聯合干燥技術可將多種干燥技術優勢互補，提高干燥效率和干制品品質，這將是紫薯全粉干制技術發展的方向。此外，開展干燥過程中的營養成分的保持技術研究與干燥動力學研究，使紫薯全粉表現出較好的品質特性，可更好地拓寬其作為食品原料及輔料等方面的應用范圍。