甘薯全粉的制备及特性研究进展

杨世雄，张 玲，张雪梅，李 雪，张欢欢，梁叶星，高飞虎

（重庆市农业科学院，重庆 401329）

甘薯全粉可根据其不同特性添加至各类食品中或制成速溶代餐粉等产品[1-9]，甚至可做脂肪替代品或提取其活性成分制成抗氧化面膜等产品[10-11]。甘薯全粉水分含量低（7%～8%），易贮藏，不但解决了甘薯贮藏期间易霉烂、贮藏期短的问题，而且加工过程环保、用水少、无废料[12]。随着生活水平日益改善，消费者对健康饮食也有了更高的标准和追求。目前，国内甘薯多为鲜食或用作饲料，精深加工率极低，要推动甘薯产业的健康持续发展，势必要研发健康、营养、感官等方面均可被消费者接受的产品，而富含高膳食纤维、营养成分全面的甘薯全粉则是甘薯高值化利用的重要手段。

甘薯富含膳食纤维、胡萝卜素等多种活性物质，其膳食纤维含量高达1.2%，是大米的12 倍[13-14]。甘薯全粉基本包含了新鲜甘薯除薯皮外的全部干物质，营养丰富，其作为一种优质的食品原料便于制作各种食品，近年来在国内外得到迅速发展。论述甘薯全粉的制备工艺及特性，并对如何提高甘薯全粉在主食化食品和其他行业中的应用及促进甘薯产业的持续健康发展进行了展望，以期为甘薯全粉标准生产和高值化利用奠定基础。

1 甘薯全粉的制备

1.1 基本工艺

甘薯全粉是一种甘薯脱水制品，以新鲜甘薯为原料，通过清洗、去皮、切片、护色、蒸煮、干燥、粉碎等工艺处理，得到细粉末状、颗粒状或片屑状产品[15-16]。具体工艺流程如下：

新鲜甘薯→筛选→清洗→去皮→切片→再清洗→护色→蒸煮→干燥→粉碎→包装→甘薯全粉。

（1） 筛选。选择形状规则、无破损、无虫害、无发芽，且还原糖含量低、干物质含量高的甘薯作为制备全粉的原料。

（2） 去皮。主要有手工去皮法、机械去皮法、蒸汽去皮法、化学去皮法及辐射去皮法[17]。

（2） 切片。切成3～5 mm 薄片。

（3） 护色。一般采用质量分数为0.02%的抗环血酸和质量分数为0.06%的柠檬酸进行护色。

（4） 熟制。采用100 ℃蒸汽蒸熟，时间为20 min左右。

（5） 干燥。一般采用热风方式进行干制，温度设定为55～60 ℃，含水率控制在10%以内。

（6） 粉碎。采用粉碎机粉碎，过80～100 目筛。

1.2 不同去皮工艺比较

甘薯全粉5 种去皮工艺的特点不同，可根据实际情况自行选择。

甘薯全粉5 种去皮工艺比较[18-20]见表1。

表1 甘薯全粉5 种去皮工艺比较

1.3 不同烘干工艺比较

在甘薯全粉的加工中，不同干燥工艺对其理化特性及感官品质有着重要影响[21-23]。热风干燥仍是目前应用最广、最为经济的干燥工艺，但随着其制备工艺的日益完善和对产品属性及品质要求的提高，近些年出现了真空干燥、冷冻干燥、红外干燥、微波干燥、喷雾干燥及变压温差膨化等其他干燥工艺。下面就常见甘薯全粉不同干燥工艺的特点进行比较。

甘薯全粉不同烘干工艺比较[24-26]见表2。

表2 甘薯全粉不同烘干工艺比较

2 甘薯全粉的特性

2.1 基本成分

不同品种及不同工艺均会造成甘薯全粉基本成分的差异，淀粉含量较高的品种原料可以用来制作甘薯淀粉或者微生物发酵基料[11]，还原糖含量较高的则可用来加工果脯、薯干等休闲食品，蛋白含量较高的原料可以用来提取蛋白，花青素、膳食纤维等；含量较高的原料可以加工富含膳食纤维的功能性食品等[42-46]。不同的加工工艺会造成甘薯全粉基本成分的不同，如熟全粉的还原糖含量较生全粉还原糖高，这是因为在蒸煮过程中有部分淀粉转化为还原糖。

甘薯全粉的基本成分[47-48]见表3。

表3 甘薯全粉的基本成分/%

2.2 表面微观结构

甘薯全粉SEM图见图1[23]。

图1 甘薯全粉SEM 图

由图1 可知，在电镜照片放大300 倍条件下观察，甘薯全粉的颗粒大多数呈球形和椭圆形颗粒及一些片状、碎屑状等不规则形状组成，有部分颗粒表面向内凹进，可能是由于甘薯在生长过程酶的作用或者在磨粉等过程中受到机械损伤造成的。球形和椭圆形颗粒为甘薯全粉中的淀粉颗粒，而在淀粉颗粒表面附着或散落的不规则块状和片状物，可能是甘薯全粉中蛋白质、多糖、脂质等物质。

2.3 色泽

不同品种甘薯原料制得的甘薯全粉色泽差异较大，对比不同品种甘薯全粉会发现偏紫色品种甘薯全粉的a*值较高，b*值较低；杏黄色甘薯较紫色品种而言，绝大部分品种的a*值较低，b*值较高。同一品种的甘薯原料通过不同的干制手段制得的甘薯全粉色泽也不同。一般通过冷冻干燥的甘薯全粉色泽比较鲜亮，白度亮度较高，而通过热风干燥和热泵干燥的甘薯全粉色泽颜色较深，因为甘薯作为一种热敏性物质，受热时间过长易引发褐变[12]。

2.4 碘蓝值

碘蓝值的大小表示游离淀粉含量的多少，而游离淀粉含量是甘薯全粉特性的一项重要指标，游离淀粉含量的多少代表甘薯细胞经加工后的破损程度。品质越好的甘薯全粉游离淀粉含量越少，碘蓝值越小，游离淀粉含量的多少对甘薯全粉在蒸煮过程中水分的吸收和体积的膨胀至关重要。不同品种原料及加工工艺会显著影响甘薯全粉的碘蓝值，如不同的粉碎工艺对全粉颗粒的完整性具有较大影响，经超微粉碎制得的全粉颗粒破碎程度较普通粉碎高。生全粉碘蓝值普遍小于熟全粉，在熟制过程中，高温加热会破坏细胞的完整性，从而导致甘薯全粉的碘蓝值较低。

2.5 持油性

持油性对以甘薯全粉基为基料的配方设计具有重要的参考意义。甘薯全粉持油性受到加工工艺等多方面因素的影响，冷冻干燥制得全粉持油力明显高于热风干燥制得的全粉，蛋白质中含非极性尾端较多的蛋白质含量越高，持油性也就越高[49]。以甘薯全粉为基料的食品配方中加油量的多少可以以甘薯全粉的持油性大小来判断，持油性越好，配方中油脂的可添加量也就越高[50]。

2.6 持水性

持水性对添加甘薯全粉食品的配方设计具有重要参考意义，持水性高时可适当地增加水的含量，防止产品中水分的过度挥发，可有效提升食品的感官品质[51]。持水性的差异与淀粉内部束水基团的位置及其含量有关[52]。不同加工工艺对全粉的持水性具有显著差异，在冷冻干燥方式下制得的甘薯全粉持水性优于热风干燥制得的全粉。熟甘薯全粉较生全粉的持水性较好，原因可能是由于熟甘薯全粉在加工过程中经历了蒸煮环节。在此过程中，甘薯中的淀粉发生了糊化，从而导致其淀粉分子内部的直链淀粉溶出，分子内部的亲水基团被暴露出来，因此，熟甘薯全粉中有更多的亲水基团可以与水分子之间形成氢键，使得其持水性比生全粉的持水性更好[53]。

2.7 凝胶特性

凝胶特性是溶胶或溶液在适当条件下转变为凝胶的过程，是特殊的半固体状态[53]。食品加工过程中，不仅可以利用凝胶作用形成凝胶，还可以用来增加稠度、液体稳定性等[54]。甘薯全粉中淀粉含量较高，在加工过程中，其通过糊化作用而形成凝胶。生全粉的凝胶特性较熟全粉要好，因为生全粉对淀粉的保留程度较高。因此，便于淀粉形成凝胶网络结构。

2.8 吸水膨胀性

甘薯全粉颗粒在水中经加热吸水膨胀，使得水分子进入颗粒内部，其晶体结构遭到了破坏，淀粉分子和水分子间形成氢键，淀粉颗粒发生膨胀，而没有与水分子结合的淀粉分子则溶入到了水中[53]。吸水膨胀性反映了甘薯全粉吸收水分的能力和直链淀粉的浸出程度，直链淀粉溶出越多，则说明亲水基团暴露的越多，吸水膨胀性越好。由于熟甘薯全粉被加热糊化后淀粉分子发生解体，直链淀粉溶出比生全粉要多，因此熟全粉的吸水膨胀性比生全粉的要好。

2.9 冻融稳定性

在食品的冷藏和冷加工过程中，其内部水分的流动及随后的冷冻所带来的食品的相变化是影响冷冻食品品质的重要因素[54]。冻融稳定性可以反映食品在冷加工和贮藏过程中的稳定性，析水率越低，冻融稳定性越好，说明越宜在低温条件下加工和贮藏。甘薯全粉中的直链淀粉糊化后经冷冻和解冻会出现吸水现象，主要是由于在冷冻过程中直链、支链淀粉的直链部分通过氢键互相结合，产生结晶，破坏其胶体性质，在解冻后会析出水分[55]。Guo T 等人[56]研究了冻融处理对甘薯全粉品质的影响，研究发现随着冻融次数的增加，全粉黏度下降速度加快，持水能力和冻融稳定性提高，所有全粉表现为假流塑性流体。甘薯熟全粉在加工过程中经历了蒸煮环节，使得淀粉发生了糊化，有更多的亲水基团可以与水分子之间形成氢键，使得其持水性比生全粉的持水性更好，故熟甘薯全粉的冻融稳定性较生全粉要好。

3 结语

目前，甘薯除了鲜食和饲料用外，主要用于淀粉粉生产，在甘薯淀粉生产中会产生大量的废水废渣，在生产上还不具备高效、低耗处理甘薯淀粉生产中产生的废弃物，不仅造成了严重的环境污染，还导致了大量甘薯资源的浪费，在很大程度上限制了甘薯产业持续健康发展。甘薯全粉作为食品工业原料或中间原料，不仅基本保留了鲜甘薯中营养成分，更重要的是其加工过程没有任何废弃物，真正做到了甘薯资源的“零”剩余。因此，加强对甘薯全粉特性的研究对拓宽其在食品工业中的应用具有十分重要的意义。

为了甘薯全粉产品品质能够进一步提升并得到高值化利用提出3 点建议：一是进一步优化甘薯全粉制备工艺，尤其是要加大对甘薯全粉生产工艺的规范化及其产品标准化的研究，最大可能地避免因不同加工工艺造成产品特性、品质及口感等的显著差异，为甘薯全粉的利用奠定坚实基础。二是加强甘薯全粉功能强化食品的研制，尤其是要加大对富含甘薯全粉主食产品的研发，为甘薯全粉的综合利用提供更多途径，符合甘薯产业健康发展需求。三是加大对甘薯全粉中类黄酮化合物等活性成分的提取研究，以便拓宽其在面膜等化妆品高附加值领域中的应用。