紫薯速溶食品的研制

韩禄婵，李弘文，靳燕，蔡雯雯，冯翠萍

（山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷030801）

近年来，紫薯在国内外市场上十分走俏，经常食用紫薯有减肥、健美健身、抗衰老和防癌等作用，越来越受女性朋友青睐。我国现阶段市售的紫薯主要以粗加工的干果类为主，在口感、方便性和营养利用方面尚有不足。紫薯速溶食品有着广阔的市场空间，可带动紫薯产地的经济发展。

紫薯（学名：Sol anum tuber dsm）又叫黑薯［1］，是我国传统的特色农产品，它含有丰富的淀粉、膳食纤维、胡萝卜素、维生素A、B、C、E及钾、铁、铜、硒、钙等10种微量元素和亚油酸等［2］，营养丰富，被营养学家们称为营养最均衡的抗癌保健食品。紫薯中特有的花青素有美容养颜延缓衰老的效果［3］。紫薯中富含赖氨酸，添加小米粉、奶粉等作为辅助材料，速溶产品具有口感细腻、香味浓郁、营养丰富、携带方便、吸收效果好等特点。紫薯速溶产品摆脱传统的紫薯制作工艺，不但带给消费者强烈的感官冲击，且采用粉末状冲调的形式，迎合了消费者安全、健康的食品消费观。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

市售新鲜紫薯、伊利全脂奶粉、市售散二十一号小米、护色剂（柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、异抗坏血酸钠）、麦芽糊精（DE为15～20）。

1.2 主要仪器设备

DJM50L型胶体磨（上海东华高压均质机厂）、GYB60－6S型高压均质机（上海东华高压均质机厂）、ZE－6000型色差仪（上海季诺科贸有限公司）、SY－6000小型高速喷雾干燥仪（上海世远生物设备工程有限公司）、电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、FK－A型组织捣碎机（江苏金坛市金城国胜实验仪器厂）、JXFM110锤式旋风磨（上海赛霸精密仪器有限公司）等。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

新鲜紫薯→挑选、清洗→去皮→切分→护色→蒸煮→加入适量的奶粉、小米粉、麦芽糊精、水进行调配→打浆→用柠檬酸调酸调色→胶磨→高压均质→喷雾干燥→收集包装→成品

1.3.2 工艺操作要点

1）原料的选择与处理 选择无腐烂、无病变的新鲜紫薯，洗去表面的泥沙，用刀切去两端和和不可食用的部分，削去表皮。

2）护色 将切分过的紫薯放入配置好的护色液（柠檬酸∶0.15%；EDTA－2 Na：0.1%；异抗坏血酸钠：0.02%）中进行护色1 h［4］，护色液浸没过紫薯即可。

3）调配 紫薯、小米粉、奶粉按10∶2∶1的比例混合，再加入20%DE为15～20的麦芽糊精，水与紫薯（重量）按4∶1的比例补充水量，按实验设计混合。

4）胶磨、均质 将调配好的料液加入胶体磨进行胶磨2次，在40 MPa、55℃的条件下进行高压均质，使体系均一稳定。

5）喷雾干燥 将均质好的紫薯液体喷雾干燥，选择进风温度120℃，出风温度控制在60℃左右。

6）收集包装 所得成品为干燥粉末，极易吸湿回潮［5］，喷雾干燥后应立即收集包装。

1.4 单因素试验

研究辅料麦芽糊精、料液调配、喷雾进风温度3个因素对料液感官和集粉率（集粉率＝喷雾干燥后产品质量／喷雾干燥前料液质量＊100%）的影响。

1）料液中添加麦芽糊精0%、10%、15%、20%、25%、30%时，对料液粘稠度、气味、口感等感官指标的影响，重复3次。感官评定标准按100分制进行评分，评分标准为组织状态60分，风味20分，色泽10分，冲调性10分。

2）料液调配比（鲜紫薯与水按1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10的重量比进行调配）对集粉率的影响。

3）喷雾干燥进风温度（100、120、140、160、180、200、220、240℃）对集粉率的影响。

1.5 复因素试验

紫薯产品原料配比对产品感官的影响试验设计见表1，感官评定的方法同1.4。护色剂复配对产品色差的影响试验设计见表2。

表1 紫薯速溶粉配方因子正交试验设计表Table 1 Purple sweet potato instant powder for mulation factor table oforthogonal test design

表2 护色剂复配因子正交试验设计表Table 2 Color protection agent factor table oforthogonal test design

2 结果与分析

2.1 麦芽糊精用量的确定

选用的增稠剂为麦芽糊精，能使产品具有良好的口感，速溶增稠乳化效果好，避免沉淀分层现象，延长保存期，在固体饮料中的参考用量为10%～30%［6］。分 别 加 入 0%、10%、15%、20%、25%、30%的麦芽糊精，由图1可见，麦芽糊精的添加量为20%时产品感官最好。

2.2 料液的调配

料液的粘稠度决定了料液的流动性，直接影响喷雾干燥效果［7］。去皮后的鲜紫薯与水按1∶2、1∶4、1∶6、1∶8、1∶10的重量比调配，再进行胶体磨、均质机、喷雾干燥机，计算出产品的集粉率。由图2可见，1∶2比例的料液太过粘稠，影响喷雾效果；1∶4比例的料液浓度适宜，喷雾效果很好；1∶6、1∶8、1∶10比例的料液太稀，喷雾效果很好，但生产效率太低。试验中鲜紫薯与水按1∶4的比例调配。

图1 麦芽糊精的用量对产品感官的影响Fig.1 Effect of maltodextrin and the amount of product sensory

图2 料液比对集粉率的影响Fig.2 The ration of material to liquid on the effects of powder rate

2.3 喷雾干燥温度的确定

喷雾干燥温度是指进风口的温度，受出风口温度和泵的流量的影响［8］。试验所用的SY－6000小型喷雾干燥机要求出风温度为30～120℃，蠕动泵流量定在中档位置。在喷雾前将进风温度调至240℃，待稳定后，开启蠕动泵进行喷雾，观察喷雾室内的变化，然后逐渐降低温度20℃，观察喷雾室内的喷雾情况，记录出风温度的变化。由图3可见，进风温度低于120℃时，紫薯粉开始出现粘壁现象，说明紫薯粉中湿度太大；当温度在120～170℃时喷雾塔内紫薯粉下落均匀，不粘壁；当温度大于170℃出现焦粉现象［9］。温度应该控制在120～170℃之间，因为温度越高，紫薯中花青素变化越大，产品越不稳定，较低的温度能够很好地保持食品天然的色泽、营养和风味。喷雾干燥进风温度120℃最佳。

图3 喷雾干燥进风温度对集粉率的影响Fig.3 Spray drying of inlet air temperature on the effect of powder rate

2.4 配方的选择

选用新鲜紫薯、小米、奶粉的配方不同直接影响产品的综合品质，其因子水平和正交试验结果见表3。

表3 紫薯粉配方因子L 9（3 3）正交试验结果Table 3 Purple sweet potato powder formula factor L9（3 3）orthogonal test results

由R可见，3个因素影响的显著水平由大到小为：A＞B＞C，即这3种因素对紫薯速溶粉风味影响强弱顺序为：紫薯用量＞小米粉用量＞奶粉用量。据感官评定3个因素的最终得分，确定紫薯速溶粉的最优配方为A2B2C3，紫薯粉用量50 g，小米粉用量10 g，奶粉用量10 g，原料紫薯粉、小米粉、奶粉的添加量比为5∶1∶1。

2.5 护色剂复配对紫薯速溶产品色泽的影响

2.5.1 正交试验设计

选用柠檬酸、异VC钠和乙二胺四乙酸二钠3种护色剂进行复配，护色剂用量的不同直接影响产品色泽［10］，其因子水平和正交试验结果见表4。

由表4可见，最优组合为A3B1B1，即柠檬酸0.15 g·kg－1，乙二胺四乙酸二钠0.1 g·kg－1，异VC钠0.02 g·kg－1。从极差值可知，因素影响大小为柠檬酸＞乙二胺四乙酸二钠＞异VC钠。

2.5.2 方差分析

为了确定各因素影响的显著程度，对数据进行方差分析，其结果见表5。

表4 护色剂复配因子L 9（3 3）正交试验结果Table 4 Color protection agent factor L 9（3 3）orthogonal test results

表5 方差分析结果Table 5 Results of variance analysis

由表5方差分析可知，3种护色剂间差异不显著，柠檬酸用量影响最大，其次是乙二胺四乙酸二钠的用量，异VC钠的用量的影响最小，与极差分析结果相同。

3 讨论

随着社会的进步，生活节奏的加快，很多人营养失衡，不健康的饮食习惯和不协调的饮食结构使各种恶性慢性疾病（糖尿病、高血压、冠心病、动脉硬化症、癌症等）的发病率逐年上升。近几年食品安全事件频发，食品添加剂的安全性更受重视，合成色素的使用越来越受限。

紫薯特有的色素有很高的利用价值。紫薯中色素的主要成分为氰定酰基葡糖苷和甲基花青素酰基葡糖苷［11］。紫薯花青苷的花青苷有很好的耐光性和耐热性，还有成本低、产量高、营养丰富等优点，在自然界中很少有能与高花青苷的紫薯相媲美的植物。越来越多的紫薯食品将出现在日常饮食中，发展紫薯经济，充分利用紫薯的营养保健和药理价值，提高紫薯的加工使用率和提高紫薯的附加值，将推动我国薯类经济产业的发展起推动作用［12］。

4 结论

通过对紫薯速溶产品的研究，确定工艺原料紫薯粉、小米粉、奶粉最佳添加量比为5∶1∶1；护色剂柠檬酸、EDTA－2Na、异抗坏血酸钠的添加量分别为0.15%、0.1%、0.02%；增稠剂麦芽糊精的用量为20%；按水、紫薯（重量）为4∶1的比例补充水量；在40 MPa、55℃条件下进行高压均质；喷雾干燥进风温度为120℃。

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