紫薯全粉的加工工艺及其经济效益

紫薯全粉加工工艺及经济效益吴泓澈（食品科学与工程学院食品（英）13011334010070）摘要紫薯全粉系选用新鲜优质的紫薯，经去皮、干燥等工艺加工而成。保留了紫薯除皮以外的全部干物质：蛋白质、脂肪、碳水化合物维生素、矿物质及膳食纤维等。复水后的紫薯全粉，其色泽、香气、滋味、口感与新鲜紫薯蒸熟捣泥的状态相同。紫甘薯具有很高的营养价值，紫薯全粉的开发研究有利于其加工的扩大化和优质化。但目前，全球对紫薯全粉加工的研究较少，本文简单的综合性叙述关于紫薯全粉加工的研究成果：1、干燥方式：以紫薯为原料，通过鼓风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥三种干燥方法对紫薯全粉的制备进行研究，探讨三种方式对于紫薯全粉基本化学成分、色差、碘蓝值、持水性和持油性、总花青素含量等品质的影响。通过对比实验得出结论，真空冷冻干燥对于紫薯全粉的基本化学成分、色差、碘蓝值、持水性和持油性、总花青素含量等品质的综合影响最小，真空干燥紧随其后。因此，为了保持紫薯全粉的完整性，同时考虑生产成本，在加工紫薯全粉过程中以真空干燥方法为最佳。2、单因素分析：对紫薯全粉加工的蒸煮时间，蒸煮温度，干燥时间，干燥温度等单因素进分析，研究其对紫薯全粉品质的影响，结果表明，影响因素大小顺序为：干燥温度干燥时间蒸煮时间蒸煮温度。3、加工后指数品质（水分、碘蓝值、色泽、花青素等）的变化：干燥后紫薯全粉的灰度，还原糖，脂肪都比原料有所提高，反映细胞在一定程度上破损，从而释放出养分；淀粉含量有所损失；蛋白质在加工前后变化不大，有所损失。碘值有所提高；水份、油份、总花青素含量在真空干燥的加工工艺下，结构完整，品质较好。在加工过程中还生成了新的芳香成分。4、护色：为提高紫薯全粉的外观品质，对紫薯全粉加工中的无硫护色技术进行了研究。选取氯化钠、柠檬酸、L-半胱氨酸组成复合护色剂，以紫薯全粉加工前后的色差值ΔE作为评价指标，通过单因素试验和正交试验研究了3种护色剂和护色时间对紫薯护色效果的影响。结果表明：在氯化钠浓度为0.6%，柠檬酸浓度为0.6%，L-半胱氨酸浓度为0.12%的条件下护色20min，紫薯护色效果最佳。5、辐射杀菌：由于传统的物理灭菌容易破坏其有效成分，化学方法则会造成有毒物质残留。采用辐照方法进行类似农产品的灭菌已有一些报道，但采用60Co-γ射线进行紫薯全粉辐照杀菌研究尚未见报道。为确保紫薯全粉的质量，延长保藏期，提高产品在国际市场的竞争力，笔者进行了紫薯全粉辐照杀菌工艺、杀菌效果及对其成分影响等方面的研究，为制定紫薯全粉辐照工艺标准及推广应用提供理论依据和技术支持。6、经济效益：6498000平方米。主要设备甘薯前处理设备、色素提取纯化设备、膳食纤维酶法生产设备、淀粉加工干淀粉、膳纤维定量包装设备、其它设备等。每吨紫甘薯可产天然色素20kg200kg50kg。产值1020016007倍。月加工按25天/月计，12501275万200万元。年加工12500吨，产值12750成本2000万元。关键词：紫薯；全粉；真空干燥；真空冷冻干燥；鼓风干燥；护色1.绪论1.1概述1.11紫薯简介甘薯原产于南美洲，16世纪传入我国，最初在福建、广东一带栽培，后来逐渐遍及全国各地，故又名番薯，目前我国甘薯的种植面积和产量均居世界首位。紫色甘薯［Ipomoeabatatas(L.)Lam.］，又称“黑红薯”、“紫心甘薯”、“紫肉甘薯”或紫番薯，其含有丰富的花青素，为薯皮紫黑色、肉质紫红色至深紫色的甘薯新品种。各国培育成了不少紫薯良种，我国目前已育成的紫色甘薯品种有济薯18号、广薯135、宁紫4号等。紫薯不同于一般的甘薯品种，其营养成分含量明显高于普通的红薯。近年来，国内外研究表明:紫色甘薯具有清除自由基抗氧化功能，常食用紫薯可明显增强人体免疫能力、抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、抑菌等，具有降压、补血、益气、润肺、养颜之功效，紫薯的防癌抗癌能力居各种食物之首。目前以紫薯为原料制作的炸薯片、冷冻薯饼和粉丝等，以其营养丰富、口感好，颇受市场青睐。紫薯还可去皮烘干粉碎后加工成全粉，色泽美观，营养丰富，是极好的食品加工原料。但目前国内外在紫薯全粉的生产实践中，没有较为一致的、先进的工艺技术，工艺技术很不成熟。1.12紫薯全粉加工简介紫薯全粉的制作方法是经过多道工序加工制作而成的，所以紫薯具有丰富的营养价值，用途广泛，在我国种植面积较大，但是鲜紫薯含水量较高，长时间贮藏保鲜困难较大，且贮藏过程中养分消耗较大，病害损失严重。因此为了延长紫薯供应时间，必须将其干制。山东乐农实验中着力于开发一种甘薯全粉，使其贮藏方便，并延长贮藏时间，这种甘薯全粉可用来做馒头、花卷、面包、糕点、馅料等的配料。1.12.1操作程序原料：选择三种果肉颜色的紫薯：紫色果肉、橙色果肉、黄色果肉1.12.2工艺流程将3种原料紫薯清洗→去皮→切丝片丁→护色→干燥→粉碎（测水分）→包装①清洗：一定清洗干净，关系到产品的最终质量。②去皮：用竹刀将甘薯的外皮去净，尤其是紫薯表皮凹陷部分。③切片或丝：将去皮后的紫薯用蔬菜切片机切成一定规格的薯片或薯丁。④护色：用食盐配制成0.5%的溶液，将切好的紫薯薯片或薯丁泡在其中数分钟。⑤干燥：用烘干设备干燥，以保证产品的卫生，并注意温度，一般在45~50℃之间，干燥时间可根据薯片、丝的大小确定，使最终水分在6%以下。⑥粉碎、包装：将干燥后的紫薯，用锤片式粉碎机粉碎，使紫薯粉的细度在80目左右。（三）结果与分析三种干燥后的紫薯粉在色泽上以紫色和橙色的甘薯粉为优，黄色甘薯色泽较暗。因此选择紫色和橙色的甘薯品种为原料。上述方法制作的甘薯粉可用来作为食品原料制作多种食品。如甘薯饼、甘薯糕、甘薯花卷、甘薯面包等，制作方法蒸、煮、油炸均可。1.13紫薯全粉的应用实例1.131添加于混合饮料、固体饮料、冷饮等产品中，提供产品鲜艳的紫色，增加浊度强化产品的真实感；1.132作为各种糕点的主料和配料，提供产品鲜艳的紫色及紫薯的风味；1.133用于紫薯薯片、饼干等产品中，搭配适当的香精，使产品的滋味更加真实、体香饱满、尾香悠长。1.14紫薯全粉产品系列紫薯的薯肉呈紫色至深紫色。它除了具有普通甘薯的营养成分外，还富含硒元素和花青素。近年来，紫薯在国际、国内市场上十分走俏，发展前景非常广阔。紫薯的产季从9月开始，供货时间有限。而紫薯全粉克服了紫薯的产季限制，大幅延长了紫薯食品生产企业的生产周期。1.41、天然紫薯全粉：粉末状产品，保留了紫薯果肉的色泽、风味及营养物质，具有较好的复水性。1.42、紫薯熟粉：经过蒸煮过程，使部分淀粉转化为糖分，因此熟粉比生粉口感更好，营养更高，色泽更鲜艳具有熟甘薯的天然香味，用水一冲即可检验。2.紫薯全粉的生产工艺2.1干燥加工工艺目前国内外在紫薯全粉的生产实践中，没有较为一致的、先进的工艺技术，工艺技术很不成熟。本实验在前期确定的工艺基础上，对比了鼓风干燥、真空干燥和真空冷冻干燥这三种不同干燥方式对紫薯全粉的品质的影响，分析其理化性质与功能特性。最大程度地保留紫薯营养的完整性，优化其全粉制作工艺，并延长其贮藏时间，为工厂的生产提供一定的数据参考2.1.1材料与方法2.1.1.1材料与设备新鲜紫薯;金龙鱼第二代食用调和油;其它试剂为实验室常用试剂。ULTRASCAN测色仪配有带溯源数据的标准白板、绿板、Didyfilter－钕镨滤色片以及标准D65光源，美国HunterLab公司;ALPAAI－4CSC冷冻干燥器配有二级旋叶真泵、LD－2型LCD显示的控制器、隔板、压盖装置及有机玻璃干燥室带独立控制真空的外接口，美国Christ公司;CS101－1A型电热鼓风干燥箱中华人民共和国重庆实验设备制造厂;DZF－6020型真空干燥箱上海精宏实验设备有限公司;FA2004A电子天平上海精天电子仪器厂;HR2027飞利浦搅拌机飞利浦电子香港有限公司;DZKW－4电子恒温水浴锅、DL－1万用电炉北京中兴伟业仪器有限公司;HWT－10C恒温振荡水浴锅天津市恒奥科技发展有限公司;800型离心沉淀上海手术器械厂;722s可见分光光度计上海棱光技术有限公司。2.1.1.2实验方法2.1.1.2.1紫薯全粉制作工艺根据前者研究结果与自身条件，采用不同干燥工艺，使紫薯全粉产品达到5%含水率为要求，进行紫薯全粉的制备。2.1.1.2.1.1鼓风干燥工艺鲜紫薯→清洗→蒸制(100℃，20min)→去皮→制泥→冷却→鼓风干燥箱干燥(80℃，7h)→粉碎磨粉→筛分→成品2.1.1.2.1.2真空干燥工艺鲜紫薯→清洗→蒸制(100℃，20min)→去皮→制泥→冷却→真空干燥箱干燥(0.08Pa，70℃，9h)→粉碎磨粉→筛分→成品2.1.1.2.1.3真空冷冻干燥工艺鲜紫薯→清洗→蒸制(100℃，20min)→去皮→制泥→冷却→冰箱冷冻(12h)→冷冻干燥机干燥(280Pa，－1℃，28h)→粉碎磨粉→筛分→成品2.1.1.2.2紫薯全粉产品性质2.1.1.2.2.1紫薯全粉基本化学组分测定水分测定采用GB5009.3－2010;灰分测定采用GB5009.3－2010;还原糖测定采用直接滴定法;淀粉含量测定采用GB/T5009.9－2008酸水解法;蛋白质含量测定采用GB5009.5－2010分光光度法;脂肪测定采用GB5009.6－85酸水解法。2.1.1.2.2.2紫薯全粉色泽的测定利用ULTRASCAN型测色仪进行测定，以仪器白板为标准，测量紫薯全粉的明度指数L*、彩度指数a*和b*。L*称为明度指数，反映白度和亮度的综合值，该值越大表明被测物越白亮。L*=0表示黑色，L*=100表示白色;a*、b*代表一个直角坐标的两个方向，+a*值越大，颜色越接近纯红色;a*=0时为灰色;－a*的绝对值越大，颜色越接近纯绿色。+b*值越大，颜色越接近纯黄色;b*=0时为灰色;－b*的绝对值越大，颜色越接近纯蓝色。L*a*b*表色系还可以表示两种色调之间的差值，即色差，可用ΔΕ表示，它表示所测物体的L、a、b值与标准白板之间色差值，其公式为:ΔΕ值=()L－L*2+()a－a*2+()b－b*2，ΔL*、Δa*、Δb*分别为两点间三个坐标值的差。通过比较ΔΕ值反映紫薯全粉色泽，它能较好地反映干燥产品的颜色改变。1.2.2.3游离淀粉碘蓝值(BVI)测定取100mL容量瓶，加蒸馏水至近刻度，65.5℃预热并至刻度定容，准确量取样品0.5mL置于250mL锥形瓶中，倒入预热并定容的100mL蒸馏水，保持于65.5℃恒温振荡水浴锅中振荡5min，静置1min后过滤。滤液保持于65.5℃并趁热吸取5mL置于25mL显色管中，加1mL0.02mol/L的碘标准溶液，定容至刻度，同时取1mL0.02mol/L碘标准溶液，定容至25mL以试剂空白对照，以试剂空白调零点，使用可见分光光度计，于660nm处比色，测得吸光度值A660。BVI=A660W·dm×20式(1)式中:W为称取的样品质量;dm为样品中干物质含量，%。2.1.1.2.2.4持水与持油特性测定取0.5g样品加入离心管中，称重W1，加入10mL蒸馏水，在沸水下加热15min并加以搅拌。加热全粉糊冷却至室温并转移到离心管3000r/min离心15min，将试管倒置在试管架上，下面垫吸水纸，静置10min沥清水分后精确称质量W2，持水性(WHC)根据式(2)计算:WHC(g/g)=W2－W1样品干物质的质量式(2)将5.0g样品置于试管中，称质量M1，用移液管准确加入30mL油，在沸水中加热20min，在3000r/min条件下离心15min，小心倾倒出上层游离油，然后将离心管倒置15min，沥尽油后称质量M2。持油能力(OHC)用1.0g样品所吸油的质量来表示:OHC(g/g)=M2－M1样品干物质的重量式(3)2.1.1.2.2.5总花青素的测定取适量紫薯干粉样品2g左右置于250mL锥形瓶，加入100mL0.1mol/L柠檬酸水溶液，超声0.5h后过滤。取澄清滤液进行下一步分析。取5mL样品液置于10mL试管中，用0.1mol/L柠檬酸水溶液稀释至10mL。对照空白试管取相同量样