速溶紫薯饮料生产的工艺

陈英乡，于学娟，*，李银塔

（1.烟台职业学院，山东烟台264000；2.山东省海洋食品营养研究院，山东威海264309）

紫薯（学名：Solanum tuberdsm）又叫黑薯，英文名称Purple Potato，薯肉呈紫色至深紫色。它除了具有普通红薯的营养成分外，还富含硒元素和花青素[1-3]等。花青素对100 多种疾病有预防和治疗作用。花青素是目前科学界发现的防治疾病、维护人类健康最直接、最有效、最安全的自由基清除剂，其清除自由基的能力是VC的20 倍、VE的50 倍。紫薯将成为花青素的主要原料之一。紫薯在国际、国内市场上十分走俏，发展前景非常广阔。

目前，我国引种的紫薯品种有：川山紫（日本培育）、美国黑薯、德国黑薯、济薯18 号、广薯135、宁紫4号、京薯6 号等。本研究选用的是花青素含量最高的川山紫品种，它比较适合我地区的种植环境，从全国范围来看，我地区种植的川山紫品种质量好于其他地区，经化验分析对比，花青素、硒的含量高，是开发生产紫薯速溶饮料的最适宜品种。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

紫薯——川山紫：收获于威海文登，购自农贸市场；蔗糖：安徽省徽商红府连锁超市有限责任公司；全脂奶粉：金洋乳业有限公司；异抗坏血酸钠：江西省德兴百勤异VC钠有限公司；β-环糊精：山东西王有限公司；乙基麦芽酚：青岛瑞可莱食品有限公司；果胶酶、淀粉酶、纤维素酶：济宁和美生物工程有限公司。

1.1.2 仪器设备

高压均质机：上海华东高压均质机厂；WYT-32G型手持糖量折光仪：中外台资中发光学仪器有限公司；电热恒温水浴锅：上海申光仪器仪表有限公司；WFZ—W2000 型紫外分光光度计：尤尼柯仪器有限公司；PHS-3 型精密pH 计：上海雷磁仪器厂；RE-3000旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；RT-66S 型果蔬粉碎机：上海罗技机械设备有限公司；DLP 电动高速离心喷雾干燥机：江苏里轮高速机电设备制造公司；酶解罐：温州市飞越机械设备有限公司；XY-30 型脱皮机：曲阜新阳机械科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程[4-6]

紫薯→清洗→去皮→破碎与磨浆→生物降解→过滤→包埋→均质→调配→二次均质→浓缩→喷雾干燥→成品

1.2.2 操作要点

1.2.2.1 选料清洗

选用无病变、无腐烂的新鲜紫薯，洗净备用。

1.2.2.2 去皮

用脱皮机脱去表皮，脱皮率可达99.2%。

1.2.2.3 破碎与磨浆

将去皮的紫薯块用果蔬粉碎机破碎成小块，后送入磨浆机打成薯浆。

1.2.2.4 酶解

根据紫薯的成分构成，选用纤维素酶、果胶酶、淀粉酶以一定比例搭配，调节pH，同时开启搅拌加热至合适温度，将薯浆在酶解罐中进行生物降解。

1.2.2.5 过滤

用板框式过滤机，将酶解后灭活酶的液体进行过滤，防止喷雾干燥时堵塞喷头。

1.2.2.6 包埋处理

加入适合的包埋剂，充分搅拌，将紫薯的活性成分进行包埋处理。

1.2.2.7 均质

包埋后的薯浆液，进行第一次均质，使包埋剂与紫薯活性成分充分混匀，均质压力控制在200 MPa～220 MPa。

1.2.2.8 调配

将均质后的紫薯液（以紫薯粉计），加入适量奶粉、蔗糖进行调配，使口感、口味更佳。

1.2.2.9 二次均质

将调配好的紫薯液进行二次均质，均质压力保持在180 MPa～200 MPa，温度控制在65 ℃左右，使其充分混匀。

1.2.2.10 浓缩干燥

将紫薯液浓缩至32%～35%，然后在一定条件下喷雾干燥成粉。

1.2.3 测定方法

可溶性固形物：折光法；感官质量：品尝和感官鉴定；pH：酸度计；总糖；折光仪；花青素：紫外分光光度法测定。

1.2.4 酶处理对速溶紫薯粉饮料的影响

将原料清洗、去皮、破碎和磨浆后，加入水，用柠檬酸将pH 调至5.5，以果胶酶、淀粉酶和纤维素酶用量、处理温度、处理时间、底物浓度做六因素三水平正交试验见表1。

表1 酶处理因素水平Table 1 Factors and levels of enzyme treatment

1.2.5 速溶包埋剂的选择

为保护紫薯花色甙，降低加工过程中花色甙的损失，选用异抗坏血酸钠、β-环糊精和乙基麦芽酚作为包埋剂，从包埋剂的最佳用量做三因素三水平的正交试验，见表2。

表2 包埋剂用量的因素水平Table 2 Factors and levels of embedding agent

1.2.6 速溶紫薯粉饮料最佳配方选择

以喷雾干燥后的紫薯粉为基料，加蔗糖和奶粉为因素，设计正交试验见表3。

2 结果与分析

2.1 酶处理对速溶紫薯粉饮料的影响

酶处理用出汁率、澄清度和粉的溶解效果作为评价指标（权重分别为20%、20%和60%），结果见表4。

表3 紫薯粉饮料最佳配方正交试验设计Table 3 Purple sweet potato powder best beverage prescription by orthogonal experimental design

表4 酶解条件正交试验结果Table 4 Results of orthogonal experiments of enzymatic hydrolysis condition

从表4 可以看出，影响出汁率和透光度的最主要因素是淀粉酶，其次是果胶酶、处理温度、处理时间、底物浓度和纤维素酶，说明甘薯淀粉含量高，用它制作饮料的关健是如何将淀粉转化和减少最终产品中淀粉的沉淀，采用酶技术是一种理想的有效手段。最佳处理组合是A2B2C1D3E1F3。实验结果表明，与单因素试验结果A1B3C1D2E1F3不符，要进行验证试验，结果见表5。

表5 验证试验结果Table 5 Verify test results

由表5 可以看出，正交试验结果A2B2C1D3E1F3优于单因素试验结果A1B3C1D2E1F3，即最佳处理组合为A2B2C1D3E1F3，即处理时间是120 min、底物浓度是25%、纤维素酶是0.002%、果胶酶是0.01 %、淀粉酶是0.03%、处理温度是50 ℃可获得理想速溶紫薯粉。

2.2 包埋剂用量对速溶紫薯粉饮料的影响

包埋技术效果以花色甙含量、香味、冲调效果三个方面做评价指标（权重分别为40%、20%和40%），结果见表6。

表6 包埋剂配方正交试验结果Table 6 Results of orthogonal test of embedded agent formula

从表6 可以看出，影响紫薯粉饮料质量的主要因素是麦芽糊精，其次是异抗坏血酸钠、乙基麦芽酚，说明影响速溶效果的包埋剂是麦芽糊精，最佳组合是A2B3C1，即异抗坏血酸钠是0.2%、β-环糊精是3%、乙基麦芽酚0.04%可获得理想的紫薯粉。

2.3 速溶紫薯粉饮料最佳配方选择

以经包埋技术处理的紫薯粉为原料，配以蔗糖和奶粉调口味，以加入适量水为指标，研究固体紫薯粉饮料的最佳配方，结果见表7。

表7 速溶紫薯饮料配比正交试验结果Table 7 Instant purple sweet potato beverage proportioning results of orthogonal test

由表7 分析可知，影响饮料口味的主要因素为奶粉含量，其次是蔗糖的含量，最后是紫薯粉含量，最佳组合是A2B3C2。紫薯粉含量对饮料的外观颜色有显著影响，原因是紫肉甘薯中花色甙在不同pH 条件下的色泽变化极大，含酸量对饮料的外观色泽有明显影响，从而影响到产品的总体可接受性。最佳配方为：紫薯粉为76%、奶粉为8%、蔗糖量为16%。

3 结论

由实验可知，用紫薯品种川山紫制作饮料时，加适量水打浆，采用处理温度50 ℃、纤维素酶0.002%、果胶酶0.01%、淀粉酶0.03%、处理时间120 min，可获得理想的固形物含量。用0.2%异抗坏血酸钠、3%β-环糊精、0.04%乙基麦芽酚，可获得良好冲调性的紫薯粉。用水76%、蔗糖量16%、奶粉8%，可获得色、香、味俱佳的速溶紫薯粉饮料。

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