紫马铃薯全粉加工技术研究

2014-05-10崔璐璐林长彬徐怀德孟祥萌蒋慧

食品工业科技 2014年5期

崔璐璐，林长彬，徐怀德*，孟祥萌，蒋慧

(1.西北农林科技大学食品科学与工程学院，陕西杨凌 712100；2.四川省农业科学院农产品加工研究所，四川成都

610066，3.山东大学材料科学与工程学院，山东济南 250061）

马铃薯是重要的粮食、蔬菜兼用作物，世界上有2/3的国家种植马铃薯，总产量达30亿吨左右，是继小麦、玉米、水稻的第四大粮食作物。我国的马铃薯种植面积约为 467万公顷，鲜薯产量约为 6000万吨,均居世界首位[1]。目前，除经常见到的黄皮品种马铃薯外，还有薯皮和薯肉为粉红、红、金黄、黑、浅紫、深紫等的彩色马铃薯[2]。其中紫马铃薯因富含花青素而呈紫色，同时具有增强免疫力、预防心血管疾病、保护视力、消炎等功效，有着很高的营养保健价值[3-5]。

国内外对紫马铃薯的栽培育种以及品种、地域等因素对紫马铃薯品质影响的研究报道较多[6]，关于紫马铃薯花青素提取和稳定性的研究也常见报道[7-10]。紫马铃薯富含花青素，而花青素作为一种天然色素，不稳定，易受光、氧气、高温等因素的影响而氧化分解，导致花青素含量降低，影响其品质[11]。尤燕莉等对紫马铃薯淀粉的理化性质进行了相关研究[12],黄洪媛等对紫马铃薯颗粒全粉的生产工艺进行了优化[13]，但目前对紫马铃薯全粉加工的研究较为少见，其加工过程中花青素变化的研究更是未见报道。

将紫马铃薯加工成粉能有效保留新鲜紫马铃薯的营养和风味，延长保存期，同时紫马铃薯全粉既能作为最终产品，也可以作为马铃薯食品深加工的基本原料，从而提高紫马铃薯的经济效益。因此，本文对紫马铃薯全粉加工技术进行研究，为紫马铃薯的产业化开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

由甘肃正阳农业科技股份有限公司提供的“黑金刚”紫马铃薯。水分含量为73.60%、淀粉含量20.82%、蛋白质含量1.87%、总多酚含量157.91mg/100g、花青素含量151.18mg/100g。

乙醇、氯化钾、无水醋酸钠、3,5－二硝基水杨酸(DNS)、丙三醇、FC显色剂、抗坏血酸钠，氯化钠、柠檬酸、3mol/L盐酸标准溶液、氢氧化钠、五水硫酸铜、硫酸钾、浓硫酸、浓盐酸、碳酸钠、溴甲酚氯苯甲基红指示剂，所用试剂均为分析纯。

K9840型自动凯氏定氮仪济南海能仪器有限公司；SB-5200DT型超声波清洗机宁波新芝生物科技股份有限公司；UV-2550型双光束紫外分光光度计日本岛津公司；UV-1700型紫外分光日本岛津公司；KDC-40型低速离心机科大创新股份有限公司中佳分公司；MJ-04型多功能粉碎机上海市浦恒信息科技有限公司；PB-10型精密pH仪德国赛多利斯股份公司；SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵郑州长城科工贸有限公司；DK-S26型电热恒温水浴锅上海森信实验仪器有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱上海精宏实验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 紫马铃薯全粉加工工艺路线

在参考目前马铃薯全粉加工工艺的基础之上提出了如下紫马铃薯全粉加工的工艺路线[14-16]：

1.2.2 紫马铃薯全粉加工操作要点

原料的选择：选择无发芽、冻伤、发绿及病变腐烂，且成熟的紫马铃薯。

去皮切片：将紫马铃薯去皮后切成厚度为 3-5mm的片状。

护色：将切片的紫马铃薯进行护色处理，使用护色剂(0.1%氯化钙液、0.2%柠檬酸、0.15%抗坏血酸)处理20min[17]。

蒸煮：对紫马铃薯片进行蒸煮，蒸煮温度设定为100℃，时间为10～15min。

热风干燥：根据设计要求设定干燥温度和干燥时间，将蒸煮熟化的紫马铃薯片送入热风干燥箱中进行干燥。

过筛粉碎包装：根据设计要求选择粉碎目数，将紫马铃薯干片用粉碎机进行过筛粉碎。将合格的紫马铃薯全粉经称重计量后装入不透明自封铝箔袋封口，进行避光干燥保存，成为成品。

1.2.3 干燥温度、干燥时间和粉碎目数单因素试验

按照确定的工艺路线，选取干燥温度、干燥时间和粉碎目数进行单因素试验：

在干燥时间为10h条件下，干燥温度选取50、55、60、65、70℃进行干燥处理（水分含量在9%～10%范围内），观察紫马铃薯干片的品质并打分（满分100），考察不同干燥温度对紫马铃薯干片品质的影响。

选定干燥温度单因素试验中获得紫马铃薯干片品质最为优良的温度，干燥时间选取8、9、10、11、12h进行干燥处理，观察紫马铃薯干片的品质并打分（满分 100），考察不同干燥时间对紫马铃薯干片品质的影响。

选定获得紫马铃薯干片品质最为优良的干燥温度和干燥时间，粉碎粒度选取 40～60、60～80、80～100、100目以上进行粉碎处理，观察紫马铃薯全粉的品质并打分（满分100），考察不同粉碎粒度对紫马铃薯全粉品质的影响。

1.2.4 正交试验设计

根据单因素试验结果，对干燥温度、干燥时间、和粉碎粒度采用 L9（34）三因素三水平的正交试验，因素水平表见表2。以感官评分作为试验指标, 每个处理组合随机抽取10 袋供感官评分，由10位食品品评专家组成感官评定小组对紫马铃薯全粉进行感官评定，取平均值作为紫马铃薯全粉的感官评定得分，评分标准见表1。通过DPS数据分析软件进行方差分析和极差分析，选取紫马铃薯全粉的最优工艺参数，并分析了各个参数影响作用的显著性。

表1 紫马铃薯全粉感官评分标准Table 1 Grading standards of sensory evaluation

表2 影响紫马铃薯全粉感官品质的因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments

1.3 指标测定

1.3.1 水分、淀粉、蛋白质、总糖和总多酚的测定

水分：按照GB/T5009.3—2010《食品中水分的测定》中直接干燥法进行测定；淀粉：采用酸水解—DNS法[18]；总糖和还原糖：采用3,5-二硝基水杨酸比色法[19]；蛋白质：按照GB/T5009.5—2010《食品中蛋白质的测定》中凯氏定氮法进行测定；总多酚：采用福林酚法[20]

1.3.2 花青素的测定

花青素含量：使用超声波辅助提取[21]与色差计法[22]联用测定花青素的含量。称取产品0.5g,加入20mL提取剂(1% HCL：95%乙醇=40：60)，60℃恒温水浴 20min,取出后冷却至室温，用超声波辅助提取 30min,再进行60℃恒温水浴10min。然后放入离心机中，在4000rpm下离心15min。取上清液备用。吸取测试液2.5mL置于25mL容量瓶中，分别用pH1.0缓冲液和pH4.5缓冲液定容至刻度，摇匀，放置2h进行平衡后，以蒸馏水为空白，在波长525nm和700nm处测定吸光度。

样品中花青素的含量(X)按下列公式计算：

式中：

X ——样品花青素的含量(mg/100mg)；

A ——试样的吸光度值；

ε ——矢车菊素-3-葡萄糖苷的消光系数，26900L/(mol×cm)；

L ——光程，1cm；

V ——提取液的体积(mL)；

m ——样品质量（g）；

MW ——矢车菊素-3葡萄糖苷的分子量，449.2g/mol；

DF ——稀释倍数。

花青素总量：样品中花青素的总量(M)按下列公式计算：

式中：

M ——样品花青素的总量(mg)；

X ——样品花青素的含量(mg/100mg)；

m ——样品质量g；

花青素损失率：各加工环节中花青素的损失率（θi）按下列公式计算：

式中：

θi——某一加工环节中花青素的损失率（%）；

θi-1——上一环节中花青素的损失率(%)；

M0——原料中花青素的总量(mg)；

Mi——某一环节中花青素的总量(mg)。

2 结果与分析

2.1 单因素结果分析

2.1.1 不同干燥温度对紫马铃薯干片品质影响的结果

表3表明，随着干燥温度的上升，紫马铃薯干片的颜色逐渐加深，60℃下干燥紫马铃薯干片有的较好颜色和风味，超过 70℃后紫马铃薯干片变暗，为保证产品颜色和风味品质，节省能源，确定干燥温度控制在55～65℃较为合适。

表3 不同干燥温度对紫马铃薯干片品质的影响Table 3 Effect of drying temperature on quality of purple potato dry slides

60 深紫色，薯香味明显 96 65 深紫色，薯香味明显 96 70 暗紫色，略有焦味 55

2.1.2 不同干燥时间对紫马铃薯干片品质影响的结果

表4表明，在干燥温度为60℃条件下，随着干燥时间的延长，紫马铃薯干片的颜色逐渐加深，薯香味愈加浓郁；但超过11h后，紫马铃薯干片开始发暗，边缘开始卷曲，并有褐变现象甚至产生焦味。为保证产品颜色和风味品质，干燥时间控制在9～11h为宜。

表4 不同干燥时间对紫马铃薯干片品质的影响Table 4 Effect of drying time on quality of purple potato dry slides

2.1.3 不同粉碎粒度对紫马铃薯全粉品质影响的结果

表5表明，在干燥温度为60℃，干燥时间为10h条件下，随着粉碎粒度的增大，紫马铃薯全粉的颜色逐渐变浅，颗粒感和粘稠感逐渐消失；达到80目后，紫马铃薯全粉颜色变浅，加水冲调时易凝块，将紫马铃薯全粉作为原料进行加工时会造成不良影响，故紫马铃薯全粉粒度应控制在40～80目之间较为合适。

表5 不同粉碎粒度对紫马铃薯全粉品质的影响Table 5 Effect of comminution granularity on quality of purple potato dry slides

2.2 正交试验结果分析

正交试验结果如表6,7所示。

表6 正交试验结果L9（34）Table 6 Results of orthogonal test L9（34）

由表 6可知，影响紫马铃薯全粉感官品质的各因素依次为干燥温度>干燥时间>粉碎粒度，最佳工艺参数组合为A2B2C2，即干燥温度60℃，干燥时间10h，粉碎粒度60～80目。

表7 方差分析结果Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments

由表 7可知，干燥温度对紫马铃薯全粉感官品质的影响最为显著（FA>F0.05（2,2）），而干燥时间和粉碎粒度则对感官品质无显著影响（FA

2.3 正交试验验证试验

在干燥温度60℃，干燥时间10h，粉碎粒度60目的工艺参数下，按照上述工艺路线进行生产，紫马铃薯全粉产品得率为 20.69%，紫马铃薯颗粒全粉产品为深紫色，颗粒组织均匀细腻，具有浓郁的鲜薯泥香味，有润滑的沙质口感，无其他杂质。水分含量 6.80%（<10%），蛋白质含量7.30%，淀粉含量54.50%，总糖含量 60.55%，还原糖含量 0.75%，总多酚含量466.40mg/100g，花青素含量 348.03mg/100g。说明正交试验确定的条件是较优的。

2.4 紫马铃薯全粉加工过程中花青素的变化

图1为在最优参数组合下紫马铃薯全粉加工各环节中花青素总量的变化，由图中可以看出，花青素总量在整个加工过程中呈下降趋势。因为pH、高温、光照等因素均可破坏花青素的结构，使其降解，引起花青素的损失[23]。各加工环节中紫马铃薯花青素的损失率依次为：蒸煮(29.39%)>干燥粉碎(21.09%)>护色(1.83%)。蒸煮造成的花青素损失最多，是因为花青素在 60℃以上时热稳定性较差，高温导致花青素大量分解，应尽量缩短蒸煮时间，防止花青素大量分解。干燥粉碎造成的花青素损失也较大，是因为虽然干燥温度控制在花青素热稳定的临界温度，但由于干燥时间较长，仍会造成花青素一定程度的损失。所以，在整个紫马铃薯全粉加工过程中，蒸煮和干燥处理是关键环节，应该控制其处理的温度和时间，以最大程度的保护花青素。

图1 花青素总量的变化Fig.1 Changing trend of total amount of anthocyanidin in processing

3 结论

将紫马铃薯进行分拣清洗、去皮、切片护色、蒸煮漂烫、60℃下干燥10h，粉碎成60～80目的粒度，紫马铃薯全粉得率为 20.69%。产品为深紫色，颗粒组织均匀细腻，具有浓郁的鲜薯泥香味，有润滑的沙质口感，无其他杂质。水分含量6.80%（＜10%），蛋白质含量7.30%，淀粉含量54.50%，总糖含量60.55%，还原糖含量0.75%，总多酚含量466.40mg/100g，花青素含量348.03mg/100g，产品品质较优，营养价值高。

在紫马铃薯全粉加工过程中，蒸煮和干燥等高温处理是关键环节，应该控制高温处理的温度和时间，同时做好护色，以最大程度的保护花青素。

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