王 蘭 鄧 波 鄧放明

(1. 長(zhǎng)沙學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410022；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

紫色馬鈴薯又名紫土豆、黑馬鈴薯、黑土豆，屬茄科一年生草本植物，果皮和果肉均為紫色，富含花青素、酚類(lèi)物質(zhì)、VC及類(lèi)胡蘿卜素等，是雜交育種出的馬鈴薯新品種，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)功能和抗氧化防癌等保健功能。目前，中國(guó)對(duì)紫色馬鈴薯的研究多集中在花青素的提取和抗氧化性方面，許娟妮等[1]采用60%乙醇浸提紫色馬鈴薯花青素，提取量為127 mg/100 g。齊美娜[2]研究得出紫色馬鈴薯花色苷總還原力和清除DPPH自由基能力與VC相當(dāng)。而對(duì)紫色馬鈴薯加工制品研究[3]極少，紫色馬鈴薯加工制品主要有淀粉、全粉、飲料、醋、果酒等，膨化產(chǎn)品尚未報(bào)道。試驗(yàn)擬利用變溫壓差膨化干燥技術(shù)[4]開(kāi)發(fā)一種新型、營(yíng)養(yǎng)、非油炸可直接食用的膨化紫色馬鈴薯脆片，克服傳統(tǒng)薯片含油量高，營(yíng)養(yǎng)少、能耗大等問(wèn)題，豐富紫色馬鈴薯深加工產(chǎn)品品種，提高其產(chǎn)品的附加值。

變溫壓差膨化干燥前對(duì)果蔬原料進(jìn)行預(yù)處理不僅可以防止原料在加工過(guò)程中色澤發(fā)生改變，同時(shí)還可以改善產(chǎn)品的膨化效果。如學(xué)者[5-8]對(duì)甘薯原料進(jìn)行糖煮、糖漬、凍融等預(yù)處理及組合預(yù)處理發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的膨化產(chǎn)品酥脆性、復(fù)水率和色澤均有明顯改善，且組合預(yù)處理效果最佳；黃宗海等[9]發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到的膨化胡蘿卜色澤亮麗、口感酥脆；畢金峰等[10]研究發(fā)現(xiàn)哈密瓜經(jīng)熱燙預(yù)處理后，其膨化產(chǎn)品的膨化度和色澤均有提高；程莉莉等[11]研究發(fā)現(xiàn)護(hù)色預(yù)處理有利于蘋(píng)果膨化產(chǎn)品色澤的改善。前期預(yù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鮮切紫色馬鈴薯極易褐變，直接膨化的薯片色澤暗淡、口感偏硬。

試驗(yàn)擬以紫色馬鈴薯膨化后的含水率、硬度、色差(△E)、復(fù)水比、表觀密度和花青素含量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，選擇最佳的組合預(yù)處理方式，為開(kāi)發(fā)一種品質(zhì)較優(yōu)的膨化紫色馬鈴薯產(chǎn)品提供理論和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

紫色馬鈴薯：黑金剛品種，雞蛋大小，水分含量79.8%，花青素含量94.39 mg/100 g，長(zhǎng)沙地泰農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司；

檸檬酸：食用級(jí)，廣州穗欣化工有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

電熱鼓風(fēng)干燥箱：101-2AB型，天津市泰斯特儀器有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TA.XT Plus型，英國(guó)Stable Micro System公司；

色差計(jì)：CR-400型，日本美能達(dá)公司；

可見(jiàn)分光光度計(jì)：WF J 7200型，尤尼柯(上海)儀器有限公司；

變溫壓差膨化果蔬干燥機(jī)：QDPH-V5型，天津市勤德新材料科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

新鮮紫色馬鈴薯→清洗→去皮→切片→護(hù)色→熱燙→冷卻→凍融→變溫壓差膨化干燥→冷卻→分級(jí)→包裝→膨化脆片

1.2.2 操作要點(diǎn)

(1) 切片：新鮮紫色馬鈴薯清洗去皮后切成不同厚度(1，2，3，4，5 mm)薄片。

(2) 護(hù)色：將紫色馬鈴薯薄片放入不同濃度的檸檬酸溶液(0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%)中護(hù)色20 min。

(3) 熱燙：將護(hù)色的紫色馬鈴薯薄片放入沸水中熱燙不同時(shí)間(0，1，2，3，4 min)。

(4) 凍融：將熱燙的紫色馬鈴薯薄片冷卻后，置于-18 ℃ 下冷凍12 h，再置于室溫自然解凍完全。

(5) 預(yù)干燥：將解凍完全的紫色馬鈴薯薄片置于60 ℃ 干燥箱中，干燥不同時(shí)間(0，1，2，3，4 h)。

(6) 變溫壓差膨化工藝參數(shù)：膨化溫度80～90 ℃，停滯時(shí)間10 min，抽空溫度60～70 ℃，壓力差0.3 MPa，抽空時(shí)間120～130 min。

1.2.3 對(duì)照組 將新鮮紫色馬鈴薯清洗、去皮和切片后，直接進(jìn)行變溫壓差膨化干燥(干燥條件同試驗(yàn)組)，對(duì)膨化干燥產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2.4 指標(biāo)測(cè)定

(1) 水分含量：根據(jù)GB 5009.3—2010直接干燥法測(cè)定。

(2) 硬度：采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定。取形狀、大小盡量一致的膨化紫色馬鈴薯脆片測(cè)定硬度，重復(fù)10次，取平均值，測(cè)試模式參考文獻(xiàn)[12]。

(3) 色澤：根據(jù)文獻(xiàn)[13]修改如下：取過(guò)60目篩的膨化紫色馬鈴薯粉測(cè)定色澤，重復(fù)3次，取平均值，并以?xún)x器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)。按式(1)計(jì)算色差值。

(1)

式中：

L*/L，a*/a，b*/b——標(biāo)準(zhǔn)白色板和樣品的亮度、紅綠值、黃藍(lán)值(紅+藍(lán)=紫)；

△E——樣品與標(biāo)準(zhǔn)白色板的色差值(△E值越小代表樣品褐變程度越小，色澤與鮮紫色馬鈴薯色澤越接近，即色澤越好)。

(4) 復(fù)水比：根據(jù)文獻(xiàn)[14]修改如下：稱(chēng)取5.0 g 膨化紫色馬鈴薯脆片，放入300 mL燒杯中，加入100 mL蒸餾水完全浸沒(méi)脆片，靜置30 min后取出置竹篩上，自然瀝水5 min，稱(chēng)重，重復(fù)3次，取平均值。按式(2)計(jì)算復(fù)水比。

(2)

式中：

m——復(fù)水比，g/g；

m1——復(fù)水后樣品的質(zhì)量，g；

m0——復(fù)水前樣品的質(zhì)量，g。

(5) 表觀密度：參照文獻(xiàn)[5-6]。

(6) 花青素：根據(jù)文獻(xiàn)[15]修改如下，稱(chēng)取樣品約1.0 g，加入提取劑30 mL(1% HCl∶95%乙醇=40∶60)，60 ℃水浴20 min，取出冷卻至室溫，超聲30 min，再60 ℃水浴10 min，取出冷卻至室溫，4 000 r/min 離心15 min。吸取1.0 mL上清液，分別加入pH 1.0，4.5緩沖液定容至10 mL，靜置2 h后，分別在525，700 nm處測(cè)其吸光值。按式(3)、(4)計(jì)算樣品中花青素含量。

A=(A525-A700)pH 1.0-(A525-A700)pH 4.5，

(3)

(4)

式中：

A——吸光度值；

X——花青素含量，mg/mL；

Mw——矢車(chē)菊-3-葡萄糖苷的分子質(zhì)量，449.2；

DF——稀釋因子；

ε——矢車(chē)菊-3-葡萄糖苷的摩爾吸光系數(shù)，26 900；

L——光程，1 cm；

Wt——取樣體積，mL。

1.2.5 產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)價(jià)方法 含水率5%，硬度在[300，500]范圍，△E值在[29，38]范圍內(nèi)且越小，復(fù)水比越高，表觀密度越低，花青素含量越高，則膨化紫色馬鈴薯脆片的質(zhì)量越好。各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)的先后順序?yàn)樯珴?、硬度、花青素含量、含水率、表觀密度、復(fù)水比。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 17.0進(jìn)行分析；各處理間差異采用Duncan新復(fù)極差比較法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 切片厚度對(duì)膨化產(chǎn)品的影響

由表1可知，隨著紫色馬鈴薯切片厚度的增加，膨化產(chǎn)品的含水率呈上升趨勢(shì)，切片厚度為1，2 mm的膨化產(chǎn)品含水率<5%，且差異不顯著，切片厚度為3，4，5 mm的膨化產(chǎn)品含水率>5%，口感軟，不符合膨化果蔬脆片含水率的基本要求。在其他條件相同的情況下，膨化馬鈴薯脆片的硬度在2 mm時(shí)最大，△E值最小，復(fù)水比和表觀密度適中，花青素含量最高，干燥品質(zhì)最佳。故確定紫色馬鈴薯最佳切片厚度為2 mm。

表1 切片厚度對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響?

? 字母不同表示在0.05水平上差異顯著。

2.2 檸檬酸護(hù)色濃度對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表2可知，檸檬酸對(duì)膨化產(chǎn)品的含水率、硬度、表觀密度及復(fù)水比影響較小，主要對(duì)其色澤和花青素含量影響較大。隨著檸檬酸濃度的增加，膨化產(chǎn)品的△E值呈先下降后上升的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)0.2%檸檬酸護(hù)色的紫色馬鈴薯片與其他濃度護(hù)色的紫色馬鈴薯片△E值差異顯著，且檸檬酸濃度為0.2%時(shí)膨化紫色馬鈴薯脆片的色差值最低，色澤最好。酸性條件可以抑制酶的活性，從而抑制酶促褐變，并且檸檬酸還可同物料中的銅離子螯合，降低酚酶的活性。當(dāng)濃度為0.2%時(shí)，銅離子基本全部被螯合，繼續(xù)增加檸檬酸濃度對(duì)物料的護(hù)色作用影響不大；當(dāng)加入0.1%檸檬酸溶液護(hù)色時(shí)，膨化產(chǎn)品花青素含量明顯提高，當(dāng)檸檬酸濃度繼續(xù)增加時(shí)，花青素含量增加不明顯。綜上所述，紫色馬鈴薯最佳檸檬酸護(hù)色濃度為0.2%。

2.3 熱燙時(shí)間對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表3可知，隨著熱燙時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的含水率呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明適當(dāng)增加熱燙時(shí)間可以加快物料的失水速率；隨著熱燙時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的硬度總體呈上升趨勢(shì)，熱燙處理和未熱燙處理得到的膨化產(chǎn)品的硬度差異顯著，熱燙處理使細(xì)胞中果膠甲酯酶活性鈍化，從而抑制果膠分解作用，使果膠中甲醇含量減少，自由羧基明顯降低，并且抑制了與鈣、鎂等金屬離子交聯(lián)作用，保持了果蔬組織結(jié)構(gòu)的硬度，由此說(shuō)明熱燙可以明顯提高產(chǎn)品的硬度；隨著熱燙時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的△E值呈先下降后上升的趨勢(shì)，當(dāng)熱燙1 min時(shí)，膨化產(chǎn)品的色差值最低，色澤最好；熱燙時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞壁破裂，又會(huì)使物料中花青素遭到更大的損失，故1 min左右熱燙最佳；隨著熱燙時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的復(fù)水比呈上升趨勢(shì)，可能是膨化產(chǎn)品的含水率低，有利于提高復(fù)水能力。綜上所述，當(dāng)熱燙1 min時(shí)，膨化產(chǎn)品的硬度可達(dá)到較好的水平，色澤最好，花青素含量相對(duì)較高。結(jié)合能耗、成本等方面，選擇熱燙1 min為宜。

表2 檸檬酸濃度對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響?

? 字母不同表示在0.05水平上差異顯著。

表3 熱燙時(shí)間對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響?

? 字母不同表示在0.05水平上差異顯著。

2.4 凍融處理對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表4可知，未經(jīng)凍融處理的膨化產(chǎn)品含水率>5%，口感硬，色澤暗淡，復(fù)水比低，表觀密度大；而經(jīng)凍融處理的膨化產(chǎn)品各指標(biāo)都明顯改善，含水率降低，硬度適中，色差變小，色澤明亮，復(fù)水比變大，表觀密度變小，花青素含量變化不大。說(shuō)明凍融處理有利于提高膨化產(chǎn)品的品質(zhì)。對(duì)物料進(jìn)行低溫處理，固化了物料內(nèi)部的纖維結(jié)構(gòu)同時(shí)也使其細(xì)胞透性增強(qiáng)，從而有利于干燥脫水和保持產(chǎn)品形狀。

表4 凍融處理對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

2.5 預(yù)干燥時(shí)間對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響

由表5可知，隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的含水率呈下降趨勢(shì)，均<5%；隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的硬度總體呈上升趨勢(shì)，預(yù)干燥3，4 h的膨化產(chǎn)品硬度>500 g，口感較硬；隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的△E值呈上升趨勢(shì)，未預(yù)干燥的膨化產(chǎn)品的△E值最小，色澤最鮮艷；預(yù)干燥時(shí)間超過(guò)2 h時(shí)，膨化產(chǎn)品發(fā)生焦糊，感官色澤差，花青素含量明顯下降，預(yù)干燥處理使紫色馬鈴薯的組織遭到不同程度的破壞，導(dǎo)致花青素流失，含量下降，同時(shí)也發(fā)生了一定程度的褐變，從而使產(chǎn)品色澤變差；隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的復(fù)水比呈下降趨勢(shì)，0 h的復(fù)水比最高；隨著預(yù)干燥時(shí)間的增加，膨化產(chǎn)品的表觀密度呈上升趨勢(shì)，即膨化度呈下降趨勢(shì)，由于長(zhǎng)時(shí)間的干燥使原料含水率過(guò)低，導(dǎo)致缺乏足夠的膨化動(dòng)力使產(chǎn)品膨化效果變差。綜上所述，紫色馬鈴薯無(wú)需經(jīng)過(guò)預(yù)干燥處理，可直接進(jìn)行變溫壓差膨化，且得到的膨化產(chǎn)品品質(zhì)較好。

表5 預(yù)干燥時(shí)間對(duì)膨化產(chǎn)品品質(zhì)的影響?

? 字母不同表示在0.05水平上差異顯著。

2.6 最佳預(yù)處理工藝條件的驗(yàn)證

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，可以確定紫色馬鈴薯最佳組合預(yù)處理?xiàng)l件為切片厚度2 mm，0.2%檸檬酸護(hù)色20 min，熱燙1 min，-18 ℃下凍融12 h。與對(duì)照組相比，紫色馬鈴薯經(jīng)最佳預(yù)處理工藝處理后，在相同的膨化工藝參數(shù)下進(jìn)行膨化干燥，所得產(chǎn)品品質(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，原料未經(jīng)預(yù)處理制備的膨化產(chǎn)品含水率>5%，硬度>500 g，△E>38，復(fù)水比小，表觀密度大，花青素含量低，感官為口感硬，色澤差，膨化效果差；而經(jīng)最佳預(yù)處理工藝制備的膨化產(chǎn)品含水率、硬度、△E值、表觀密度均小于對(duì)照組，復(fù)水比和花青素含量大于對(duì)照組，產(chǎn)品的感官品質(zhì)較好。由此說(shuō)明，紫色馬鈴薯在變溫壓差膨化干燥前，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖o(hù)色、熱燙以及凍融等組合預(yù)處理可明顯提高膨化產(chǎn)品的品質(zhì)。

表6 最佳預(yù)處理?xiàng)l件的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

研究表明，最佳預(yù)處理工藝為紫色馬鈴薯切片厚度2 mm，不需要預(yù)干燥處理，0.2%檸檬酸護(hù)色20 min，熱燙1 min，冷卻，-18 ℃下凍融12 h，再自然解凍后直接進(jìn)行膨化。該條件下制備的非油炸膨化產(chǎn)品綠色天然，營(yíng)養(yǎng)豐富，口感酥脆，品質(zhì)較好。后續(xù)可對(duì)變溫壓差膨化干燥工藝進(jìn)行優(yōu)化，從而生產(chǎn)出品質(zhì)更好的非油炸膨化紫色馬鈴薯脆片。