崔璐璐，林長(zhǎng)彬，徐懷德*，孟祥萌，蔣慧

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川 成都

610066，3.山東大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250061）

馬鈴薯是重要的糧食、蔬菜兼用作物，世界上有2/3的國(guó)家種植馬鈴薯，總產(chǎn)量達(dá)30億噸左右，是繼小麥、玉米、水稻的第四大糧食作物。我國(guó)的馬鈴薯種植面積約為 467萬(wàn)公頃，鮮薯產(chǎn)量約為 6000萬(wàn)噸,均居世界首位[1]。目前，除經(jīng)常見(jiàn)到的黃皮品種馬鈴薯外，還有薯皮和薯肉為粉紅、紅、金黃、黑、淺紫、深紫等的彩色馬鈴薯[2]。其中紫馬鈴薯因富含花青素而呈紫色，同時(shí)具有增強(qiáng)免疫力、預(yù)防心血管疾病、保護(hù)視力、消炎等功效，有著很高的營(yíng)養(yǎng)保健價(jià)值[3-5]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)紫馬鈴薯的栽培育種以及品種、地域等因素對(duì)紫馬鈴薯品質(zhì)影響的研究報(bào)道較多[6]，關(guān)于紫馬鈴薯花青素提取和穩(wěn)定性的研究也常見(jiàn)報(bào)道[7-10]。紫馬鈴薯富含花青素，而花青素作為一種天然色素，不穩(wěn)定，易受光、氧氣、高溫等因素的影響而氧化分解，導(dǎo)致花青素含量降低，影響其品質(zhì)[11]。尤燕莉等對(duì)紫馬鈴薯淀粉的理化性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)研究[12],黃洪媛等對(duì)紫馬鈴薯顆粒全粉的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化[13]，但目前對(duì)紫馬鈴薯全粉加工的研究較為少見(jiàn)，其加工過(guò)程中花青素變化的研究更是未見(jiàn)報(bào)道。

將紫馬鈴薯加工成粉能有效保留新鮮紫馬鈴薯的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味，延長(zhǎng)保存期，同時(shí)紫馬鈴薯全粉既能作為最終產(chǎn)品，也可以作為馬鈴薯食品深加工的基本原料，從而提高紫馬鈴薯的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文對(duì)紫馬鈴薯全粉加工技術(shù)進(jìn)行研究，為紫馬鈴薯的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

由甘肅正陽(yáng)農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供的“黑金剛”紫馬鈴薯。水分含量為73.60%、淀粉含量20.82%、蛋白質(zhì)含量1.87%、總多酚含量157.91mg/100g、花青素含量151.18mg/100g。

乙醇、氯化鉀、無(wú)水醋酸鈉、3,5－二硝基水楊酸(DNS)、丙三醇、FC顯色劑、抗壞血酸鈉，氯化鈉、檸檬酸、3mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、氫氧化鈉、五水硫酸銅、硫酸鉀、濃硫酸、濃鹽酸、碳酸鈉、溴甲酚氯苯甲基紅指示劑，所用試劑均為分析純。

K9840型自動(dòng)凱氏定氮儀 濟(jì)南海能儀器有限公司；SB-5200DT型超聲波清洗機(jī) 寧波新芝生物科技股份有限公司；UV-2550型雙光束紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；UV-1700型紫外分光 日本島津公司；KDC-40型低速離心機(jī) 科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司；MJ-04型多功能粉碎機(jī) 上海市浦恒信息科技有限公司；PB-10型精密pH儀 德國(guó)賽多利斯股份公司；SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；DHG-9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紫馬鈴薯全粉加工工藝路線

在參考目前馬鈴薯全粉加工工藝的基礎(chǔ)之上提出了如下紫馬鈴薯全粉加工的工藝路線[14-16]：

1.2.2 紫馬鈴薯全粉加工操作要點(diǎn)

原料的選擇：選擇無(wú)發(fā)芽、凍傷、發(fā)綠及病變腐爛，且成熟的紫馬鈴薯。

去皮切片：將紫馬鈴薯去皮后切成厚度為 3-5mm的片狀。

護(hù)色：將切片的紫馬鈴薯進(jìn)行護(hù)色處理，使用護(hù)色劑(0.1%氯化鈣液、0.2%檸檬酸、0.15%抗壞血酸)處理20min[17]。

蒸煮：對(duì)紫馬鈴薯片進(jìn)行蒸煮，蒸煮溫度設(shè)定為100℃，時(shí)間為10～15min。

熱風(fēng)干燥：根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)定干燥溫度和干燥時(shí)間，將蒸煮熟化的紫馬鈴薯片送入熱風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥。

過(guò)篩粉碎包裝：根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇粉碎目數(shù)，將紫馬鈴薯干片用粉碎機(jī)進(jìn)行過(guò)篩粉碎。將合格的紫馬鈴薯全粉經(jīng)稱重計(jì)量后裝入不透明自封鋁箔袋封口，進(jìn)行避光干燥保存，成為成品。

1.2.3 干燥溫度、干燥時(shí)間和粉碎目數(shù)單因素試驗(yàn)

按照確定的工藝路線，選取干燥溫度、干燥時(shí)間和粉碎目數(shù)進(jìn)行單因素試驗(yàn)：

在干燥時(shí)間為10h條件下，干燥溫度選取50、55、60、65、70℃進(jìn)行干燥處理（水分含量在9%～10%范圍內(nèi)），觀察紫馬鈴薯干片的品質(zhì)并打分（滿分100），考察不同干燥溫度對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)的影響。

選定干燥溫度單因素試驗(yàn)中獲得紫馬鈴薯干片品質(zhì)最為優(yōu)良的溫度，干燥時(shí)間選取8、9、10、11、12h進(jìn)行干燥處理，觀察紫馬鈴薯干片的品質(zhì)并打分（滿分 100），考察不同干燥時(shí)間對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)的影響。

選定獲得紫馬鈴薯干片品質(zhì)最為優(yōu)良的干燥溫度和干燥時(shí)間，粉碎粒度選取 40～60、60～80、80～100、100目以上進(jìn)行粉碎處理，觀察紫馬鈴薯全粉的品質(zhì)并打分（滿分100），考察不同粉碎粒度對(duì)紫馬鈴薯全粉品質(zhì)的影響。

1.2.4 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)干燥溫度、干燥時(shí)間、和粉碎粒度采用 L9（34）三因素三水平的正交試驗(yàn)，因素水平表見(jiàn)表2。以感官評(píng)分作為試驗(yàn)指標(biāo), 每個(gè)處理組合隨機(jī)抽取10 袋供感官評(píng)分，由10位食品品評(píng)專家組成感官評(píng)定小組對(duì)紫馬鈴薯全粉進(jìn)行感官評(píng)定，取平均值作為紫馬鈴薯全粉的感官評(píng)定得分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。通過(guò)DPS數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行方差分析和極差分析，選取紫馬鈴薯全粉的最優(yōu)工藝參數(shù)，并分析了各個(gè)參數(shù)影響作用的顯著性。

表1 紫馬鈴薯全粉感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standards of sensory evaluation

表2 影響紫馬鈴薯全粉感官品質(zhì)的因素水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 水分、淀粉、蛋白質(zhì)、總糖和總多酚的測(cè)定

水分：按照GB/T5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》中直接干燥法進(jìn)行測(cè)定；淀粉：采用酸水解—DNS法[18]；總糖和還原糖：采用3,5-二硝基水楊酸比色法[19]；蛋白質(zhì)：按照GB/T5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定；總多酚：采用福林酚法[20]

1.3.2 花青素的測(cè)定

花青素含量：使用超聲波輔助提取[21]與色差計(jì)法[22]聯(lián)用測(cè)定花青素的含量。稱取產(chǎn)品0.5g,加入20mL提取劑(1% HCL：95%乙醇=40：60)，60℃恒溫水浴 20min,取出后冷卻至室溫，用超聲波輔助提取 30min,再進(jìn)行60℃恒溫水浴10min。然后放入離心機(jī)中，在4000rpm下離心15min。取上清液備用。吸取測(cè)試液2.5mL置于25mL容量瓶中，分別用pH1.0緩沖液和pH4.5緩沖液定容至刻度，搖勻，放置2h進(jìn)行平衡后，以蒸餾水為空白，在波長(zhǎng)525nm和700nm處測(cè)定吸光度。

樣品中花青素的含量(X)按下列公式計(jì)算：

式中：

X ——樣品花青素的含量(mg/100mg)；

A ——試樣的吸光度值；

ε ——矢車菊素-3-葡萄糖苷的消光系數(shù)，26900L/(mol×cm)；

L ——光程，1cm；

V ——提取液的體積(mL)；

m ——樣品質(zhì)量（g）；

MW ——矢車菊素-3葡萄糖苷的分子量，449.2g/mol；

DF ——稀釋倍數(shù)。

花青素總量：樣品中花青素的總量(M)按下列公式計(jì)算：

式中：

M ——樣品花青素的總量(mg)；

X ——樣品花青素的含量(mg/100mg)；

m ——樣品質(zhì)量g；

花青素?fù)p失率：各加工環(huán)節(jié)中花青素的損失率（θi）按下列公式計(jì)算：

式中：

θi——某一加工環(huán)節(jié)中花青素的損失率（%）；

θi-1——上一環(huán)節(jié)中花青素的損失率(%)；

M0——原料中花青素的總量(mg)；

Mi——某一環(huán)節(jié)中花青素的總量(mg)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素結(jié)果分析

2.1.1 不同干燥溫度對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)影響的結(jié)果

表3表明，隨著干燥溫度的上升，紫馬鈴薯干片的顏色逐漸加深，60℃下干燥紫馬鈴薯干片有的較好顏色和風(fēng)味，超過(guò) 70℃后紫馬鈴薯干片變暗，為保證產(chǎn)品顏色和風(fēng)味品質(zhì)，節(jié)省能源，確定干燥溫度控制在55～65℃較為合適。

表3 不同干燥溫度對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)的影響Table 3 Effect of drying temperature on quality of purple potato dry slides

60 深紫色，薯香味明顯 96 65 深紫色，薯香味明顯 96 70 暗紫色，略有焦味 55

2.1.2 不同干燥時(shí)間對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)影響的結(jié)果

表4表明，在干燥溫度為60℃條件下，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，紫馬鈴薯干片的顏色逐漸加深，薯香味愈加濃郁；但超過(guò)11h后，紫馬鈴薯干片開(kāi)始發(fā)暗，邊緣開(kāi)始卷曲，并有褐變現(xiàn)象甚至產(chǎn)生焦味。為保證產(chǎn)品顏色和風(fēng)味品質(zhì)，干燥時(shí)間控制在9～11h為宜。

表4 不同干燥時(shí)間對(duì)紫馬鈴薯干片品質(zhì)的影響Table 4 Effect of drying time on quality of purple potato dry slides

2.1.3 不同粉碎粒度對(duì)紫馬鈴薯全粉品質(zhì)影響的結(jié)果

表5表明，在干燥溫度為60℃，干燥時(shí)間為10h條件下，隨著粉碎粒度的增大，紫馬鈴薯全粉的顏色逐漸變淺，顆粒感和粘稠感逐漸消失；達(dá)到80目后，紫馬鈴薯全粉顏色變淺，加水沖調(diào)時(shí)易凝塊，將紫馬鈴薯全粉作為原料進(jìn)行加工時(shí)會(huì)造成不良影響，故紫馬鈴薯全粉粒度應(yīng)控制在40～80目之間較為合適。

表5 不同粉碎粒度對(duì)紫馬鈴薯全粉品質(zhì)的影響Table 5 Effect of comminution granularity on quality of purple potato dry slides

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

正交試驗(yàn)結(jié)果如表6,7所示。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果L9（34）Table 6 Results of orthogonal test L9（34）

由表 6可知，影響紫馬鈴薯全粉感官品質(zhì)的各因素依次為干燥溫度>干燥時(shí)間>粉碎粒度，最佳工藝參數(shù)組合為A2B2C2，即干燥溫度60℃，干燥時(shí)間10h，粉碎粒度60～80目。

表7 方差分析結(jié)果Table 7 Variance analysis of orthogonal experiments

由表 7可知，干燥溫度對(duì)紫馬鈴薯全粉感官品質(zhì)的影響最為顯著（FA>F0.05（2,2）），而干燥時(shí)間和粉碎粒度則對(duì)感官品質(zhì)無(wú)顯著影響（FA

2.3 正交試驗(yàn)驗(yàn)證試驗(yàn)

在干燥溫度60℃，干燥時(shí)間10h，粉碎粒度60目的工藝參數(shù)下，按照上述工藝路線進(jìn)行生產(chǎn)，紫馬鈴薯全粉產(chǎn)品得率為 20.69%，紫馬鈴薯顆粒全粉產(chǎn)品為深紫色，顆粒組織均勻細(xì)膩，具有濃郁的鮮薯泥香味，有潤(rùn)滑的沙質(zhì)口感，無(wú)其他雜質(zhì)。水分含量 6.80%（<10%），蛋白質(zhì)含量7.30%，淀粉含量54.50%，總糖含量 60.55%，還原糖含量 0.75%，總多酚含量466.40mg/100g，花青素含量 348.03mg/100g。說(shuō)明正交試驗(yàn)確定的條件是較優(yōu)的。

2.4 紫馬鈴薯全粉加工過(guò)程中花青素的變化

圖1為在最優(yōu)參數(shù)組合下紫馬鈴薯全粉加工各環(huán)節(jié)中花青素總量的變化，由圖中可以看出，花青素總量在整個(gè)加工過(guò)程中呈下降趨勢(shì)。因?yàn)閜H、高溫、光照等因素均可破壞花青素的結(jié)構(gòu)，使其降解，引起花青素的損失[23]。各加工環(huán)節(jié)中紫馬鈴薯花青素的損失率依次為：蒸煮(29.39%)>干燥粉碎(21.09%)>護(hù)色(1.83%)。蒸煮造成的花青素?fù)p失最多，是因?yàn)榛ㄇ嗨卦?60℃以上時(shí)熱穩(wěn)定性較差，高溫導(dǎo)致花青素大量分解，應(yīng)盡量縮短蒸煮時(shí)間，防止花青素大量分解。干燥粉碎造成的花青素?fù)p失也較大，是因?yàn)殡m然干燥溫度控制在花青素?zé)岱€(wěn)定的臨界溫度，但由于干燥時(shí)間較長(zhǎng)，仍會(huì)造成花青素一定程度的損失。所以，在整個(gè)紫馬鈴薯全粉加工過(guò)程中，蒸煮和干燥處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)該控制其處理的溫度和時(shí)間，以最大程度的保護(hù)花青素。

圖1 花青素總量的變化Fig.1 Changing trend of total amount of anthocyanidin in processing

3 結(jié) 論

將紫馬鈴薯進(jìn)行分揀清洗、去皮、切片護(hù)色、蒸煮漂燙、60℃下干燥10h，粉碎成60～80目的粒度，紫馬鈴薯全粉得率為 20.69%。產(chǎn)品為深紫色，顆粒組織均勻細(xì)膩，具有濃郁的鮮薯泥香味，有潤(rùn)滑的沙質(zhì)口感，無(wú)其他雜質(zhì)。水分含量6.80%（＜10%），蛋白質(zhì)含量7.30%，淀粉含量54.50%，總糖含量60.55%，還原糖含量0.75%，總多酚含量466.40mg/100g，花青素含量348.03mg/100g，產(chǎn)品品質(zhì)較優(yōu)，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高。

在紫馬鈴薯全粉加工過(guò)程中，蒸煮和干燥等高溫處理是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)該控制高溫處理的溫度和時(shí)間，同時(shí)做好護(hù)色，以最大程度的保護(hù)花青素。

[1]何秀麗, 譚興和, 熊興耀, 等.我國(guó)馬鈴薯休閑食品的發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析[J].現(xiàn)代食品科技, 2005, 21(3):169-171.

[2]郭趙娟, 吳煥章.彩色馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)價(jià)值與主要品種[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2008, 17:107-109.

[3]Fossen T, Andersen ? M.Anthocyanins from tubers and shoots of the purple potato,Solanum tuberosum[J].Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 2000,75(3):360-363.

[4]Stintzing F C, Stintzing A S, Carle R, et al.Color and antioxidant properties of cyanidin-based anthocyanin pigments[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2002, 50(21):6172-6181.

[5]Lachman J, Hamouz K.Red and purple coloured potatoes as a significant antioxidant source in human nutrition-a review[J].Plant Soil and Environment, 2005,51(11):477-477.

[6]Reyes L F, Miller J C, Cisneros-Zevallos L.Environmental conditions influence the content and yield of anthocyanins and total phenolics in purple-and red-flesh potatoes during tuber development[J].American Journal of Potato Research, 2004, 81(3):187-193.

[7]倪勤學(xué),高前欣,霍艷榮,等.微波輔助提取紫馬鈴薯花色苷及其穩(wěn)定性的研究[J].食品科技,2011,36(4):170-175.

[8]Nyman N A, Kumpulainen J T.Determination of anthocyanidins in berries and red wine by high-performance liquid chromatography[J].Journal of agricultural and food chemistry, 2001, 49(9):4183-4187.

[9]Eichhorn S, Winterhalter P.Anthocyanins from pigmented potato (Solanum tuberosum L)varieties[J].Food Research International, 2005,38(8):943-948.

[10]崔倩,蔣益虹,王穎瀅,等.紫馬鈴薯花色苷提取工藝的研究[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2010 (011):106-109.

[11]楊玲, 劉利軍, 蒙春梅.紫羅蘭馬鈴薯花青素的提取及穩(wěn)定性研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā), 2009, 30(6):180-185.

[12]尤燕莉,孫震,薛麗萍,等.紫馬鈴薯淀粉的理化性質(zhì)研究[J].食品工業(yè)科技,2013,34(9):123-127.

[13]黃洪媛, 羅二波, 秦禮康.紫色馬鈴薯顆粒全粉生產(chǎn)工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué), 2011, 32(22):135-142.

[14]吳衛(wèi)國(guó), 譚興和, 熊興耀, 等.不同工藝和馬鈴薯品種對(duì)馬鈴薯顆粒全粉品質(zhì)的影響[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào),2006, 21(6):98-102.

[15]沈曉萍，盧曉黎，閆志農(nóng).工藝方法對(duì)馬鈴薯全粉品質(zhì)的影響[J].食品科學(xué), 2004, 25(10):108-111.

[16]潘鋒, 楊清香, 葛亮, 等.馬鈴薯顆粒全粉加工工藝研究[J].食品科技, 2008, 33(9):28-30.

[17]李鑫熠, 楊炳南, 趙鳳敏, 等.復(fù)合護(hù)色劑的配制及對(duì)鮮切馬鈴薯片保鮮效果[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2011,27(2):232-236.

[18]陳鷹, 樂(lè)俊明, 丁映.酸水解-DNS 法測(cè)定馬鈴薯中淀粉含量[J].種子, 2009, 28(9):109-110.

[19]舒馨, 劉雄民, 梁秋霞. 5-二硝基水楊酸吸光光度法測(cè)定八角殘?jiān)锌偺? 還原糖含量 [J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(6): 341-343.

[20]李靜, 聶繼云, 李海飛, 等.酚法測(cè)定水果及其制品中總多酚含量的條件[J].果樹(shù)學(xué)報(bào), 2008, 25(1):126-131.

[21]崔倩, 蔣益虹, 王穎瀅, 等.紫馬鈴薯花色苷提取工藝的研究[J]. 中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2010 (011): 106-109.[J].中國(guó)糧油學(xué)報(bào), 2010, 25(11):106-109.

[22]楊兆艷.示差法測(cè)定桑椹紅色素中花青素含量的研究[J].食品科技, 2007, 32(4):201-203.

[23]方忠祥, 倪元穎, 李洪民.紫肉甘薯中花青素在不同環(huán)境條件下穩(wěn)定性的研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2002,28(10):31-34.