提高红薯淀粉得率的浸泡工艺研究

王家良 陈光远 王改玲

(蚌埠学院食品科学与工程系1，蚌埠 233010)

(安徽皖龙农业科技发展有限公司2，蚌埠 233030)

提高红薯淀粉得率的浸泡工艺研究

王家良1陈光远2王改玲1

(蚌埠学院食品科学与工程系1，蚌埠 233010)

(安徽皖龙农业科技发展有限公司2，蚌埠 233030)

为提高红薯淀粉的得率，对红薯淀粉生产过程中的不同浸渍工艺进行了研究。通过单因素试验和正交试验确定红薯干先粉碎，再浸泡的较佳工艺条件为:红薯干粉碎粒度60～100目、石灰乳用量0.05%、浸泡时间8 h、浸泡温度25℃时，红薯淀粉的得率在75%左右。将红薯干直接浸泡较佳的工艺条件为:石灰乳用量0.06%、浸泡时间10 h、浸泡温度30℃时，红薯淀粉的得率在73%左右。2种工艺比较而言，将红薯干粉碎后提取淀粉，其工艺条件易于控制、提取时间缩短2 h，且得率比红薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

红薯干 淀粉 浸泡工艺

红薯又名白薯、甘薯、地瓜等，为旋花科一年生草本植物，原产于美洲，大约在16世纪中叶传入中国。中国是世界红薯产量最大的国家。据资料，中国甘薯种植面积达1 000万hm2以上，年产鲜薯约1.5亿吨，占世界总产量的80%以上［1］。红薯富含淀粉，据其品种不同，淀粉质量一般占鲜薯质量的15% ～25%［2］。红薯淀粉在食品工业中主要应用于粉丝、粉条的加工，其加工的粉丝、粉条的口感人们普遍认为比其他淀粉制得的粉丝柔软、可口，很受市场欢迎［3－5］。红薯淀粉可由鲜薯和薯干进行加工，鲜薯由于不便运输和贮存，一般在收获后在生产地立即加工，季节性很强。所以，鲜薯淀粉多为家庭作坊式生产。工业化生产主要以薯干为原料生产淀粉，在生产过程中，原料浸渍是很重要的一道工序，它对淀粉的得率及后工序进行的难易有很大的影响。现有的研究报告多涉及红薯淀粉的流变性能及应用研究［6－9］，而对红薯淀粉的提取工艺研究较少。李洪艳等［10］将鲜甘薯直接切块后，打浆提取淀粉，得率约为20%;林晓岚等［11］将紫甘薯干浸泡后，利用柠檬酸为提取剂提取淀粉，得率为70%左右;而对于如何改进薯干的浸渍工艺，提高红薯淀粉的得率研究较少。本研究在参考大量文献和考察实际生产的基础上，探讨在不同工艺下，改变浸泡条件对红薯淀粉得率的影响，以期为工业化生产提供一定的试验依据。

1 材料与仪器

1.1 材料

红薯:市购;CaO、NaOH、HCl均为分析纯。

1.2 仪器

DFT－250型粉碎机:广州汇新机械设备有限公司;SGJ400型搅拌机:上海尚贵流体设备有限公司;SIGMA 4－25型离心机:上海晶仪科学仪器有限公司;9070(A)型鼓风干燥箱:南京沃环科技实业有限公司。

2 试验方法

2.1 工艺流程

方法1:将薯干粉碎至设计粒度后，按料液质量比为5∶1加入清水，然后按试验设计加入不同量的石灰乳溶液，依据试验设计的温度及时间浸泡。浸泡完毕后使用磨浆机磨碎，将所得的红薯糊先通过80目筛粗滤，滤液再通过120目筛细滤，过滤时应不断淋水。在筛分所得的淀粉乳中加入稀NaOH溶液，控制pH为12，加碱的目的是使胚芽、纤维和蛋白质等与淀粉进一步分离，以60 r/min速度搅拌30 min，静置，虹吸除去上层废液，重复清洗2次使淀粉乳液为中性，抽滤(在酸性条件下，淀粉易水解，导致得率下降，因此，采用碱处理即可)。所得的湿淀粉饼磨碎后置于鼓风干燥箱中控制温度60℃烘至含水率为 16%，计算淀粉得率［12－13］。

方法2:将薯干直接按料液质量比为5∶1加入清水，其他后工序同方法1。

2.2 石灰乳配制

石灰乳处理的主要作用为控制浸泡液的pH在碱性范围，并引入Ca2+。浸泡液为碱性一方面可破坏蛋白质的网络结构，使淀粉易于析出;另一方面使色素易于渗出，提高淀粉的白度。同时碱性溶液可抑制微生物活动，防止杂菌污染。Ca2+同时可以与薯干中的胶体物质羧基形成桥联结合，降低薯糊黏性，使红薯糊易于筛分［14－15］。

由于氢氧化钙在水中的溶解度较小，所以一般将其配成悬浊液使用。试验得出，当氧化钙∶水(质量比)=1∶3时，可形成稳定的悬浊液。

2.3 单因素试验设计

红薯淀粉的提取试验中，在方法1浸泡工艺中影响得率的主要因素是:红薯干的粉碎粒度、浸泡时间、浸泡温度及石灰乳的用量;方法2浸泡工艺中影响得率的主要因素是:浸泡时间、浸泡温度及石灰乳的用量。本研究只探讨浸泡工艺对红薯淀粉得率的影响，故单因素试验设计为:在保持后续工艺条件不变的前提下，进行单因素试验。

2.4 正交试验

根据单因素试验结果以及L9(34)正交表确定正交试验各因素的水平数，方法1进行四因素三水平的正交试验，因素及水平表见表1。方法2进行三因素三水平的正交试验，因素及水平表见表2。

表1 方法1因素水平表

表2 方法2因素水平表

3 结果与分析

3.1 单因素试验

3.1.1 石灰乳用量对淀粉得率的影响

本研究方法1为先将薯干粉碎至80目再进行浸泡;方法2为直接浸泡薯干。在试验设计中固定浸泡时间为12 h，浸泡温度为常温(20℃)，改变石灰乳的添加量进行试验。

图1 石灰乳加入量对淀粉得率的影响

由图1可以看出，随石灰乳用量的增加，淀粉得率亦增加，当石灰乳达到一定用量，淀粉得率基本不变。方法1石灰乳用量超过0.03%时，其得率基本稳定在68.4%左右，而方法2石灰乳用量需超过0.05%，其得率才能基本稳定在66.5%左右。其主要原因是:方法1为薯干粉碎后浸泡，相比较薯干直接浸泡工艺，浸泡液中的Ca2+易于与红薯干的蛋白质结合，破坏其网络结构，使淀粉易于析出，因此，所需浓度较低。

3.1.2 浸泡时间对淀粉得率的影响

在浸泡过程中，薯干吸收水分膨胀，使其纤维及蛋白质网络松散，淀粉易于析出。方法1采用先将薯干粉碎至80目，石灰乳用量为0.03%;方法2采用石灰乳用量为0.05%，直接浸泡的工艺。浸泡温度为常温(20℃)，改变浸泡时间进行试验，结果见图2。

图2 浸泡时间对淀粉得率的影响

由图2可以看出，方法1在0～8 h内淀粉得率随浸泡时间的延长而增加，8 h后得率呈下降趋势。方法2在0～10 h内淀粉得率随浸泡时间的延长而增加，10 h后得率呈下降趋势。其主要原因是:方法1为薯干粉碎后浸泡，其颗粒总表面积远远大于薯干直接浸泡，因此浸泡过程中粉碎后的薯干吸水速度超过未粉碎薯干，其淀粉析出速度大于后者;另外，浸泡时间均不可过长，否则淀粉由于微生物作用开始降解而导致得率下降。

3.1.3 浸泡温度对淀粉得率的影响

考虑工业化生产的能源消耗问题，本研究的浸泡温度尽量选择与环境温度相符合的水温进行试验。方法1采用先将薯干粉碎至80目，石灰乳用量为0.03%，浸泡时间8 h;方法2采用石灰乳用量为0.05%，浸泡时间10 h，直接浸泡的工艺。二者均改变浸泡温度进行试验，结果见图3。

图3 浸泡温度对淀粉得率的影响

温度对淀粉得率的影响是较为复杂的，温度低，蛋白质网络及纤维部分难以松散，包裹在其中的淀粉颗粒溶出困难，导致淀粉得率降低;温度过高，一方面淀粉易于降解，导致得率降低，另一方面淀粉易于糊化，给以后的加工工序带来困难［16］。由图3可以看出，方法1由于薯干粉碎后浸泡，在25℃时得率最高。当温度超过30℃，随温度的升高，淀粉得率呈快速下降趋势;方法2由于薯干直接浸泡，故对温度的敏感性比方法1略低，在30℃时得率较高。超过30℃，得率虽然亦呈下降趋势，但比方法1略为平缓。

3.1.4 方法1粉碎粒度对淀粉得率的影响

方法1采用控制石灰乳用量为0.03%，浸泡时间8 h，浸泡温度20℃，将红薯干粉碎至不同粒度进行试验，结果见图4。

图4 粒度对淀粉得率的影响(方法1)

薯干粉碎的粒度越小，蛋白质及纤维越易被破坏，淀粉越易溶出;但当粒度过小，则淀粉的晶体结构越易于被破坏，淀粉越易降解导致得率降低，因此选择粒度为60～100目为宜。

3.2 正交试验优化工艺参数

为优化红薯淀粉提取的工艺参数，根据单因素试验结果，对方法1设计了四因素三水平的正交试验(表3);对方法2设计了三因素三水平的正交试验(表4)，评价指标为淀粉得率。

表3 L9(34)正交试验结果(方法1)

由表3可以看出，对于方法1将红薯干粉碎后提取淀粉，对得率的影响程度为B＞A＞D＞C，浸泡时间最为重要和关键，是工艺条件控制的主要因素，其次是石灰乳的加入量，浸泡温度和粉碎粒度只要控制在一定范围内对结果的影响不大，据正交试验结果，较佳工艺参数为A3B2C2D2和A3B2C3D2。由于我国大部分地区年平均水温在25℃以下，从节约能源角度出发，采用A3B2C2D2更为合适。在实际生产中红薯干的粉碎粒度应控制在60～100目;浸泡温度依据季节的变化控制在20～30℃即可。

表4 L9(33)正交试验结果(方法2)

由表4可以看出，方法2对得率的影响为B＞C＞A，即将红薯干直接浸泡提取淀粉，浸泡时间最为重要和关键，是工艺条件控制的主要因素，其次是浸泡温度的影响，这与红薯干粉碎后再浸泡有所不同，浸泡温度高，便于红薯干的软化和破坏薯干的纤维结构及蛋白质网络，使淀粉易于析出，对于石灰乳的加入量，只要控制在0.05% ～0.06%，对得率影响不大。据正交试验结果，较佳工艺参数为A2B2C3。

方法1取红薯干1 000 g粉碎至80目，石灰乳加入量为0.05%，在室温(20℃)，浸泡8 h得率为75.5%;方法2取红薯干1 000 g，石灰乳加入量为0.06%;控制浸泡温度30℃，浸泡时间10 h直接浸泡得率为72.8%，基本符合试验预期。

4 结论

4.1 将红薯干先粉碎，再浸泡的主要工艺控制参数为浸泡时间。较佳工艺条件为:红薯干粉碎粒度80目，石灰乳用量0.05%，浸泡时间8 h，浸泡温度25℃时，红薯淀粉的得率在75%左右。

4.2 将红薯干直接浸泡的工艺控制参数为浸泡时间和浸泡温度。较佳工艺条件为:石灰乳用量0.06%，浸泡时间10 h，浸泡温度30℃时，红薯淀粉的得率在73%左右。

4.3 2种工艺比较而言，将红薯干粉碎后提取淀粉，其工艺条件易于控制，提取时间缩短2 h且得率比红薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

粉碎后提取淀粉，其工艺条件易于控制，提取时间缩短2 h且得率比红薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

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Study on Soaking Technology in Improving Extraction Rate of Sweet Potato Starch

Wang Jialiang1Chen guangyuan2Wang Gailing1
(Department of Food Science and Engineering，Bengbu College1，Bengbu 233010)
(Anhui Wanlong Agriculture Science Develop Limited Company2，Bengbu 233030)

To improve the extraction rate of sweet potato starch，the different soak technology in the production process of sweet potato starch was studied.The processing technology for extract sweet potato starch by first crush and then soaking was optimized by single － factor experiments and orthogonal experiments.The results showed that the particle size was 60 ～100 meshes;the dosage of lime milk was 0.05%;soak time was 8 h;soak temperature was 25 ℃，and sweet potato starch yield was 75%or so.The optimum technology was to soak dried sweet potato as follows:the dosage of lime milk was 0.06%;soak time was 10 h;soak temperature was 30 ℃，and sweet potato starch yield was 73%or so.In comparison，the production process of sweet potato starch of first crush and then soaking was easy to control with the extraction time shortened for 2 h and the rate of extraction 2%higher than the direct soaking of dried sweet potato.In order to provide a pilot basis for the industrial production of sweet potato starch.

candied sweet potato，potato starch，soaking technology

TS235.2

A

1003－0174(2011)08－0017－05

国家星火计划(2010GA710028)，安徽省高校自然科学研究项目(KJ2008－B225)

2010－10－10

王家良，男，1964年出生，副教授，食品加工