干燥工藝對甘薯全粉品質影響的研究進展

楊世雄，張 玲，李 雪，張歡歡，張雪梅，梁葉星，鐘巍然，高飛虎

（重慶市農業科學院，重慶 401329）

甘薯富含多酚等多種活性成分，大量研究發現甘薯具有抗氧化、清除自由基、抗癌及預防心血管疾病等多種功效，甘薯全粉基本包含了新鮮甘薯除薯皮外的全部干物質，營養豐富，還可以延長原料的貯藏時間及便于運輸和使用，且其加工過程環保、無廢料[1-3]。因此，采用合適的干燥工藝對甘薯進行脫水處理，粉碎后制備成營養豐富且易于存儲的甘薯全粉[4]。但是，甘薯全粉的加工過程通常會用到蒸煮、干燥等熱處理，而這些干燥等工藝對甘薯全粉中的多酚等物質及其抗氧化活性具有較大程度的影響[5]。因此，研究不同干燥工藝對甘薯全粉品質的影響，對改進全粉品質、提高生產效率等具有重要意義。

不同干燥工藝會對原材料的基本理化特性、加工特性、功能特性及感官品質有著重要影響，尤其是對富含生物活性物質的性質產生重要影響[6-7]。熱風干燥仍是目前應用最廣、最為經濟的干燥工藝，但隨著甘薯全粉制備工藝的日益完善和對產品屬性及品質要求的提高，近些年也出現了滾筒干燥、熱泵干燥、微波干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥、遠紅外輻射干燥及變溫壓差膨化等干燥工藝。重點闡述熱風干燥、滾筒干燥、微波干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥工藝及其他干燥工藝在甘薯全粉生產中的應用現狀，探討了不同干燥工藝的特點及其對產品品質的影響，并對進一步提高甘薯全粉的干燥效率及提升產品品質進行了展望，以期為甘薯全粉標準化生產和應用研究提供理論依據。

1 甘薯全粉的制備

甘薯全粉是經過脫水烘干后得到的粉末狀、顆粒狀或片屑狀產品，主要通過原料篩選、去皮、切片、護色、蒸煮、干燥、粉碎等工藝完成[8]。具體工藝流程如下：

甘薯→篩選→清洗→去皮→切片→再清洗→護色→蒸煮→干燥→粉碎→包裝→產品。

2 干燥工藝對甘薯全粉品質的影響

2.1 熱風干燥

熱風干燥由于經濟實用、方便操作等特點，仍是目前甘薯全粉加工過程中應用最廣泛的干燥工藝，由于其加熱溫度較高且時間較長，會導致產品破損淀粉較多、熱敏性物質損失大，色香味難以較好保留。孫悅等人[9]以紫薯為原料，探討了直觸式超聲對熱風干燥過程的強化效果，研究不同干燥溫度和超聲功率條件下紫薯片的干燥特性和品質變化規律，發現隨著干燥溫度升高和超聲波功率的增加，干燥速率顯著提高，將超聲技術用于熱風干燥過程的強化可有效提高干燥效率和干燥品質。梅新等人[10]以紫薯為原料，以色差值和碘藍值為考查指標，采用正交試驗對熱風干燥紫薯全粉工藝進行優化，最終得到干燥溫度60 ℃，干燥時間12 h 的條件下得到紫薯全粉品質最佳。Guo T 等人[11]研究了熱風干燥工藝對甘薯全粉品質的影響，對產品的色澤、復水性、粒度還原糖及淀粉等進行了比較分析，發現熱風干燥溫度對甘薯全粉各指標有著顯著影響，隨著干燥溫度升高，干基含水率下降加快，干燥時間縮短，淀粉含量增加，且在80 ℃下熱風干燥的全粉粒徑最小、色澤佳、復水性最高。

2.2 滾筒干燥

滾筒干燥的特點是快速干燥，適合規模化生產，成本低，但是存在全粉細胞結構破環嚴重、缺乏甘薯固有的顆粒質感、易發生非酶褐變等缺點。王尤強等人[12]比較了滾筒干燥、熱風干燥、冷凍干燥對紫薯全粉理化性質及花色苷的影響，結果發現滾筒干燥較熱風干燥花色苷及理化性質得到較好保留，適合大規模生產，冷凍干燥給紫薯全粉產生的影響最小。Hu J W 等人[13]研究了滾筒干燥制備全粉的制備工藝，以滾筒干燥機成膜能力和全粉色澤未響應值進行了正交試驗，最終得到了最佳制備工藝。段欣等人[14]選用甘薯為試驗原料進行了滾筒干燥加工工藝的研究，以全粉色差值和堆積密度為響應值進行了優化，最終確定的最佳干燥工藝為進料溫度42 ℃，進料質量分數13.6%，滾筒轉速3.0 r/min，滾筒表面溫度143 ℃。

2.3 微波干燥

微波干燥的特點是干燥速度快、效率高，但是存在被干燥物料受熱不均勻等現象，因其波長的特殊性，微波從物料內部加熱，形成了由內向外降低的溫度梯度，水分逐漸從物料內部移出。王曉雙等人[15]采用微波干燥制備紫薯全粉，分別探討了微波功率、浸鈣濃度、乳化劑添加量及對碘藍值的影響，發現在最佳干燥工藝條件下制得的全粉持水性比持油性好。張鴻[16]研究了微波和紅外處理對紫薯片干燥特性及品質的研究，結果發現微波、紅外干燥工藝均對紫薯片的亮度、脂肪含量、硬度及脆度等有較好的幫助，且經過微波干燥的脆片具有更多的花青素含量，而紅外干燥對紫薯中的花青素保留相對較差。楊雙盼等人[17]以紫薯為試驗原料，以游離淀粉碘藍值和感官得分為考查指標，采用正交試驗優化回填-微波干燥工藝，結果表明在最佳工藝條件下生產的紫薯全粉呈亮紫色，顆粒大小均勻，分散程度好且香味濃郁。

2.4 噴霧干燥

噴霧干燥在全粉制備過程中用于試驗研究的較多，經其干燥的產品破損淀粉少，加工特性好，品質較好且干燥速率較高，但在實際生產中對生產設備要求較高，成本較高[18-20]。董楠等人[21]結合甘薯全粉的出粉率、營養組分及特性的變化，得出甘薯全粉噴霧干燥的最優助干劑配方，結果表明在最優復合組合的條件下，所得全粉出粉率可達61.14%，花色苷、類黃酮及總酮的保留率分別可達69.24%，48.12%和60.42%。文玉等人[22]以紫薯“萬紫56”為試驗原料，比較了噴霧干燥、熱風干燥微波干燥及冷凍干燥對其水合特性及抗氧化活性的影響，發現噴霧干燥制備的紫薯全粉的DPPH 自由基清除能力及還原能力最強，而冷凍干燥全粉的脂質過氧化抑制力最好。王藝杉等人[23]以紫薯為試驗原料，采用噴霧干燥制備甘薯全粉，探討了進風溫度、出風溫度、進料濃度及噴霧壓力對紫薯全粉基本成分、碘藍值及品質特性的影響，結果表明，較熱風干燥噴霧干燥制備的全粉淀粉、粗蛋白及花色苷等損失較小，其持水性比持油性好。

2.5 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥由于其在真空、低溫條件下對物料進行干燥，因此產品的破損淀粉較少，色香味保留較好，熱敏性物質營養成分損失小，產品品質佳[24]，但干燥時間長、成本高、能耗大且生產能力小。錢麗等人[25]以紫薯為試驗原料，研究了真空冷凍干燥、熱風干燥及滾筒干燥工藝對紫薯全粉顆粒結構、色澤、吸水能力及凍融穩定性等理化性質和總花色苷含量與結構的影響，結果發現真空冷凍干燥能較好地保留紫薯特有的香氣和色澤，得到的全粉吸水能力、凍融穩定特性及花色苷含量均優于其他2 種工藝。樊小靜等人[26]比較了真空冷凍干燥、熱風干燥、熱泵干燥及微波輔助真空冷凍干燥對紫薯紫薯全粉理化特性的影響，結果表明真空冷凍干燥制備的紫薯全粉花青素、持水性及凍融穩定性明顯優于其他3 種干燥方式。

2.6 其他干燥工藝

在甘薯全粉生產過程中，除了上述常見的干燥工藝之外，還有熱泵干燥、紅外干燥、變溫膨化壓差膨化干燥及復合干燥等工藝。紅外干燥作用于物料內部，加熱均勻、效率高、能耗低、產品品質好等特點。楊尚文等人[27]以紫薯為試驗原料，研究了紫薯紅外干燥特性及數學模型。變溫壓差膨化干燥是一種較為環保節能的干燥工藝，且經過其干燥的產品品質較佳。劉陽等人[28]以新鮮甘薯為試驗原料，采用變溫壓差膨化干燥工藝制備了紫薯全粉，結果發現在膨化溫度80 ℃，停滯時間5 min，抽空溫度69 ℃條件下制得的紫薯全粉顏色鮮亮、花青素含量及紫薯香味保留較好。李文峰等人[29]對氧氣體射流沖擊干燥等4 種干燥工藝對紫薯色澤、總花青素含量、總酚含量等的影響，結果發現氣體射流沖擊干燥具有更高的干燥效率和產品品質。熱泵干燥相對于熱風干燥具有經濟實用、節能及干燥效率高等優點，但是其不能連續化生產。秦波[30]采用太陽能輔助熱泵干燥、太陽能干燥、熱風干燥、微波干燥及真空干燥對紫薯進行干制加工，采用模糊評價法篩選出太陽能輔助熱泵干燥工藝得到的紫薯干制品品質最佳。復合干燥是通過兩者或兩者以上的干燥工藝進行最優組合，達到干燥物料的最理想化。田雙起等人[31]采用熱風和紅外聯合的方式制備甘薯全粉，研究了甘薯破碎度、干燥時間及干燥溫度等工藝對其加工性能的影響。

3 結語

甘薯全粉作為甘薯高值化利用途徑之一，加強對甘薯全粉干燥技術研究，開發高效節能，并能最大程度保留原料色香味及營養物質的干燥工藝，不僅能夠提升甘薯附加值，更能減少新鮮甘薯因腐爛而造成資源浪費。

目前，甘薯全粉干制技術仍以熱風干燥為主，但熱風干燥存在能耗高、干燥效率低和熱敏性營養物質損失嚴重等不足，最大程度保留甘薯色香味及營養成分的同時能夠實現降耗提效是甘薯全粉產業的重要研究發展方向。因此，在今后的研究和生產中，一是要注重加強對聯合干燥工藝在甘薯全粉制備中應用的研究，以提高其干燥效率和產品品質；二是開展不同干燥工藝過程中的干燥動力學和甘薯營養成分保留技術的研究，以更好提升產品品質，拓寬其在食品等行業中的應用。