陳安徽，孫月娥,2，王衛(wèi)東,2

(1.徐州工程學院食品學院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇省食品生物加工工程技術研究中心，江蘇 徐州 221008)

微波膨化菊芋脆片的研制

陳安徽1，孫月娥1,2，王衛(wèi)東1,2

(1.徐州工程學院食品學院，江蘇 徐州 221008；2.江蘇省食品生物加工工程技術研究中心，江蘇 徐州 221008)

對不同預處理的菊芋片進行微波膨化，研究菊芋片厚度、預處理方式、水分含量、水分均衡時間、微波功率和時間、固化處理方式對微波膨化效果的影響。得出最佳工藝參數(shù)：菊芋片厚度6mm，90℃熱風干燥3.5h，預處理后菊芋片初始水分含量降至20%，水分均衡4h，用低檔(額定功率800W)進行微波膨化150s，在此條件下，產(chǎn)品的酥脆度、色澤和外型均良好，最大膨化率達到2.18。以不同質量濃度糊精、NaCl或CaCl2處理新鮮菊芋片。結果表明：NaCl是影響膨化的最重要因素，其次是糊精和CaCl2，實驗的最優(yōu)組合為NaCl 1.5g/mL、糊精1g/mL、CaCl2 0.4g/mL，此條件處理后的菊芋脆片的酥脆性、膨脹率和色澤均得到了改善。

微波；膨化；菊芋；脆片

菊芋又名洋姜，是菊科向日葵屬宿根性草本植物，原產(chǎn)北美洲，經(jīng)歐洲傳入中國，現(xiàn)在中國大多數(shù)地區(qū)有栽培。菊芋地下塊莖富含菊糖，具有調整腸道內(nèi)微生物區(qū)系，促進鈣吸收的作用，其作為膳食纖維復合物也已被正式認可[1-2]。

微波膨化果蔬脆片是近年來發(fā)展起來的一種新產(chǎn)品，采用微波膨化技術最大程度的保持了果蔬原有的營養(yǎng)成分、色香味及礦物質等，克服了油炸果蔬脆片口感油膩、色澤發(fā)暗、貯藏后有不同程度哈敗等問題。其特點是質地膨松、口感酥脆，具有原果蔬的風味、易于消化吸收，并且水分含量低、易于貯存，攜帶和食用方便，在現(xiàn)代食品工業(yè)中顯示出極大的優(yōu)越性。目前已有微波膨化菠蘿脆片[3]、蘋果脆片[4]、馬鈴薯脆片[5]、香蕉脆片[6]、番木瓜混合脆片[7]的報道，但是尚無菊芋脆片的報道。本實驗進行微波膨化菊芋脆片的研究，旨在為菊芋功能性食品的深加工提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器

菊芋 市售。

DGF3006A電熱鼓風干燥箱 重慶銀河試驗儀器有限公司；MM723HDL-PW美的微波爐 美的電器股份有限公司；FA2004電子天平 上海越平科學儀器有限公司；GZX-DH.600-Ⅱ電熱恒溫干燥箱 上海躍進醫(yī)療器械廠。

1.2 方法

1.2.1 膨化菊芋脆片的生產(chǎn)工藝流程

菊芋→挑選→清洗→去皮→修整→切片→護色(0.05%檸檬酸溶液浸泡)→添加劑浸漬處理→瀝干→預干燥→水分均衡→微波膨化→固化處理→冷卻→分級→包裝

1.2.2 操作要點

切分：切成不同厚度(4、6、8mm)的菊芋片，比較厚度對微波膨化效果的影響。

添加劑浸漬處理：將一定質量的新鮮菊芋片分別放入不同質量濃度的NaCl溶液(1～4g/mL)、糊精溶液(1～6g/mL)和CaCl2溶液(0.1～0.7g/mL)中，室溫滲浸2h，同時作空白對照。

預干燥：將經(jīng)過去皮、切片、護色以及浸漬等前處理的新鮮菊芋片放在電熱鼓風干燥箱中，干燥至適宜水分含量。

水分均衡：將預干燥后的菊芋片裝在保鮮袋中放置2、4、6、12h，使水分含量均勻一致后，微波膨化，對比不同水分均衡時間的物料對微波膨化效果，同時作空白對照。

微波膨化：將水分均衡后的菊芋片整齊放在大玻璃平皿中，送入微波爐膨化。

固化處理：由于微波膨化不能使脆片徹底干燥，剩余水分會引起脆片回軟、皺縮、酥脆性變差[8]。因此，膨化后的菊芋片要進行固化處理，以使產(chǎn)品固定成型，提高脆片脆度，利于保藏。用4種方法進行固化處理，研究其對微波膨化效果的影響：1)將菊芋脆片放在電熱干燥箱中，45℃保持4h；2)將菊芋脆片放在電熱干燥箱中，60℃保持2h；3)將菊芋脆片45℃熱風干燥4h后放在5℃低溫保藏24h；4)將菊芋脆片放在電熱干燥箱中，60℃保持2h后裝入保鮮袋中密封，放冰箱低溫保藏(5℃)24h。

1.2.3 參數(shù)測定

水分含量測定采用直接干燥法[9]；體積測定采用小米排除法[8]；膨化率測定采用文獻[8]的方法。

物料的體積=小米與物料的總體積－小米的體積

1.2.4 實驗設計

首先采用單因素試驗考察菊芋片厚度、熱風干燥時間、水分均衡時間、微波功率和時間、浸漬處理方式等對脆片膨化率的影響，然后選擇其中的主要因素，采用L16(43)正交表進行試驗，優(yōu)化微波膨化的最佳工藝參數(shù)。

2 結果與分析

2.1 菊芋片厚度對膨化率的影響

微波對所加工的物料有一定的穿透深度，在穿透深度以內(nèi)，物料表里同時吸熱升溫形成熱源狀態(tài)加熱。如果物料厚度超過微波的穿透深度，微波在未深入到物料內(nèi)部時已大大衰弱，內(nèi)部主要依賴熱傳導升溫，升溫慢，膨化不充分[10]。若物料過薄，將使微波能從內(nèi)部反射到產(chǎn)品表面，導致能量損失。將菊芋切成4、6、8mm的菊芋片，在90℃烘箱中預干燥至質量為原來質量的20%左右，用微波爐中檔膨化，分別測定不同厚度菊芋片的膨化率，如圖1所示，當菊芋片厚度為6mm時膨化率最大。

圖1 菊芋片厚度對膨化率的影響Fig.1 Effect of chip thickness on puffing efficiency

2.2 熱風干燥脫水特征曲線

將新鮮菊芋去皮、洗凈、切成厚度均勻的薄片，平攤在培養(yǎng)皿中，分別在60、70、80、90℃烘箱中熱風干燥，記錄各種溫度下干燥至質量恒定所需的時間，由圖2可知隨著干燥時間延長，菊芋片中水分含量逐漸減少，且干燥溫度越高水分減少速度越快。

圖2 熱風干燥脫水特征曲線Fig.2 Dehydration curve of hot air drying

2.3 熱風干燥時間對菊芋膨化率影響

物料膨化的主要動力是其內(nèi)部所含的水分。當物料受微波輻射后迅速升溫，在短時間內(nèi)使物料纖維組織結構間的水分汽化成蒸汽，產(chǎn)生強大的蒸汽壓差并促使纖維結構間距膨大，水分逸出而物料定型成微孔，得到膨化產(chǎn)品[11-12]。將新鮮菊芋切成6mm厚的薄片，在0.05%檸檬酸溶液中浸泡30min。瀝干后于90℃烘箱中分別熱風干燥2.5、3、3.5、4h，研究不同水分含量對微波膨化效果的影響，結果如圖3所示。由圖3可知最佳熱風干燥時間為3.5h，最佳膨化時間為2min。因此，膨化前物料水分含量會影響膨化率。

圖3 熱風干燥時間對微波膨化的影響Fig.3 Effect of drying time on puffing efficiency

2.4 水分均衡時間對微波膨化影響

按上述方法處理菊芋后切成厚度6mm的薄片，放入烘箱烘干3.5h。使水分含量約為20%。然后將菊芋片密封在塑料袋中[13]，分別于室溫下放置2、4、6、12h，使水分均勻分布后再進行微波膨化，對比不同水分均衡時間物料的微波膨化效果，同時作空白對照，由圖4可知水分均衡時間為4h時產(chǎn)品膨化率最大。

圖4 水分均衡時間對膨化率的影響Fig.4 Effect of water equilibrium time on puffing efficiency

2.5 微波功率和膨化時間對膨化率影響

以烘箱90℃分別對菊芋片熱風干燥3.5h后，分別在不同的微波功率和膨化時間下對菊芋進行膨化，測其膨化率。由圖5可知，盡管采用微波爐中檔膨化時，隨著膨化時間的延長，其膨化率升高，但是膨化時間增大容易使產(chǎn)品焦糊，影響產(chǎn)品品質，因此，微波膨化的最佳工藝：低檔膨化150s。

圖5 微波功率和膨化時間對菊芋脆片膨化率的影響Fig.5 Effect of puffing power and time on puffing efficiency

2.6 固化處理方式對產(chǎn)品酥脆性影響

按照1.2節(jié)方法采用4種不同的固化處理方式，由感官評定結果(表1)可見：采取第三種處理方式，即將菊芋產(chǎn)品45℃熱風干燥4h后放在5℃低溫保藏24h生產(chǎn)的產(chǎn)品感官品質最佳。

表1 不同固化處理方式對產(chǎn)品感官品質的影響Table 1 Effect of solidification method on sensory evaluation

2.7 浸漬處理對微波膨化影響

菊芋水分含量高，固形物含量少，鮮菊芋片經(jīng)預干燥后收縮明顯，導致變薄變小。經(jīng)微波膨化后雖然膨化率高，但酥脆性不夠理想，所以通過提高固形物含量(滲透糊精)以及提高物料的復合介電常數(shù)(滲透NaCl)來提高酥脆性。

圖6 添加劑浸漬對膨化率的影響Fig.6 Effect of additive dipping on puffing efficiency

將新鮮菊芋按上述方法處理后切成厚度6mm的薄片，分別放入質量濃度為1、2、3、4、6g/mL的糊精，質量濃度為1、1.5、2、2.5、3、4g/mL的NaCl和質量濃度為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7g/mL

的CaCl2溶液中浸泡2h，取出瀝干，稱質量，放入烘箱烘干3.5h后密封保存，使水分均衡4h。取出后用微波中檔膨化45s，測其膨化率。由圖6可知用2%的NaCl浸漬菊芋片2h所得產(chǎn)品的膨化率最大，效果最好。

根據(jù)單因素試驗確定的添加劑用量設計正交試驗(表2)，以確定最佳條件。結果見表3。

表2 正交試驗因素及水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 正交試驗方案及結果分析表Table 3 Design and results of orthogonal experiments

正交試驗結果的極差越大，表示該因素的水平變化對試驗的影響越大，該因素也越重要，反之，極差值越小，該因素重要性越小。從表3可以看出，以膨化率為指標，所研究的3個因素中，極差大小順序為：A＞C＞B，實驗得出的最優(yōu)組合為A2B3C2，即微波膨化前用NaCl 1.5g/mL、糊精1g/mL、CaCl20.4g/mL的混合溶液浸漬，產(chǎn)品品質較好。

3 結 論

采用熱風預干燥和微波膨化相結合的方式生產(chǎn)出一種色澤潔白、口感酥脆、膨化質量較高、具有保健功能的菊芋脆片。將新鮮菊芋切成6mm厚薄片，先采用NaCl 1.5g/mL、糊精 1g/mL和CaCl20.4g/mL混合溶液浸漬處理，隨后在90℃熱風干燥3.5h，經(jīng)過4h水分均衡后，再微波低檔膨化150s，然后在45℃熱風干燥箱中進行4h固化處理，最后放在5℃低溫保藏24h，可以得到膨化率、酥脆性、色澤、外形都較好的菊芋脆片產(chǎn)品。

[1]王志勇, 楊今朝. 菊芋綜合利用的研究進展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2009, 37(25): 11923-11924.

[2]周珠揚, 朱磊, 楊杰. 菊芋的功能及開發(fā)利用前景[J]. 西藏科技, 2009 (6): 73-75.

[3]陽辛鳳. 食品添加劑處理改善微波膨化菠蘿蜜脆片品質的研究[J]. 食品工業(yè), 2008(3): 50-52.

[4]韓清華, 李樹君, 毛志懷, 等. 微波真空干燥條件對蘋果脆片感官質量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學報, 2009, 40(3): 130-134.

[5]張蓉蓉, 孔慶新. 微波干燥法生產(chǎn)馬鈴薯脆片的研究[J]. 糧油加工, 2006(1): 8-10.

[6]趙靜, 劉學文, 王文賢. 新型微波膨化香蕉脆片的開發(fā)研究[J]. 食品科技, 2008(6): 56-58.

[7]羅樹燦, 黃葦, 李遠志, 等. 微波膨化番木瓜混合脆片工藝研究[J].中國調味品, 2006(8): 19-24.

[8]陽辛鳳. 微波膨化加工木菠蘿脆片工藝[J]. 熱帶作物學報, 2005, 26 (2): 19-23.

[9]LEE E Y, LIM K I, LIM J K, et al. Effects of gelatinization and moisture content of extruded starch pellets on morphology and physical properties of microwave-expanded products[J]. Cereal Chemistry, 2000, 77(6): 769-773.

[10]董華, 歐錦強. 微波在食品工業(yè)中的應用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2010(6): 351-353.

[11]張青鋒, 高愿軍, 李建光. 微波技術在果品加工中的應用[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學, 2007(3): 96-98.

[12]楊旭, 劉俊杰, 楊存志. 微波干燥設備的性能特點及其市場前景分析[J]. 農(nóng)機化研究, 2007(1): 41-42.

[13]劉鐘棟. 微波技術在食品工業(yè)中的應用[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 1999.

Preparation Processing of Jerusalem Artichoke Chips by Microwave Puffing

CHEN An-hui1，SUN Yue-e1,2，WANG Wei-dong1,2
(1. College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221008, China；2. Jiangsu Engineering Research Center for Food Biology Processing, Xuzhou 221008, China)

Jerusalem artichoke chips were puffed by microwave oven after different pre-treatments. Effects of chip thickness, pre-treatment style, water content, water equilibrium time, microwave power and time, and solidification method were investigated to improve the puffing efficiency of products. Results indicated that jerusalem artichoke chip thickness of 6 mm, suitable drying temperature and time of 90 ℃ and 3.5 h, water content of 20% after pre-drying fresh chips by hot air, water equilibrium for 4 h and then puffing for 150 s could result in jerusalem artichoke chips with high quality such as crispness, color and morphology and the maximum expansion ratio of 2.18. The jerusalem artichoke chips were treated with dextrin, NaCl and CaCl2at various concentrations. Effects of NaCl, dextrin and CaCl2on microwave puffing were also investigated. Results showed that crispness, expansion rate and color of jerusalem artichoke chips were improved after the treatment at optimal combination conditions such as 1.5% NaCl, 1% dextrin and 0.4% CaCl2. These investigations will provided a reference for the research and development of chips and will accelerate the development of jerusalem artichoke chips.

microwave；puffing；jerusalem artichoke；crisp chips

TS255.36

B

1002-6630(2010)18-0461-04

2010-06-21

徐州工程學院大學生實踐創(chuàng)新訓練計劃項目(2010年)；蘇北科技發(fā)展計劃項目(SBN200910087)

陳安徽(1979—)，男，講師，博士，研究方向為應用微生物學。E-mail：chenah201@163.com