馬鈴薯粉絲生產(chǎn)工藝條件的優(yōu)化

岳曉霞 王 梁 劉 廣 張根生 韓 冰 丁琬瑩

YUE Xiao-xia WANG Liang LIU Guang ZHANG Geng-sheng HAN BingDINGWan-ying

（哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院黑龍江省普通高等學(xué)校食品科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150076）

(Key Laboratory of Food Science and Engineering,College of Food Engineering,Harbin University of Commerce,Harbin,Heilongjiang 150076,China)

粉絲是中國(guó)日常飲食中經(jīng)常選用的配料，在日本等少數(shù)亞洲國(guó)家也擁有廣泛的市場(chǎng)，尤其以薯類產(chǎn)品制作的馬鈴薯粉絲是近年來(lái)發(fā)展較快的一類產(chǎn)品[1]。為了進(jìn)一步提高馬鈴薯粉絲這一傳統(tǒng)食品的品質(zhì)，張穎等[2]研究了原料對(duì)粉絲色澤造成的影響，得出粉絲原料色澤對(duì)粉絲色澤影響較大。金茂國(guó)等[3]研究了馬鈴薯、甘薯和其它生產(chǎn)粉絲用原料淀粉的理化性質(zhì)及其與粉絲品質(zhì)的關(guān)系。許多地區(qū)都有制作馬鈴薯粉絲的作坊，這些作坊往往采用傳統(tǒng)的加工方法，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，加工成本也高，不利于其在市場(chǎng)中更好的發(fā)展。本試驗(yàn)意在參照傳統(tǒng)粉絲制作方法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)馬鈴薯粉絲的生產(chǎn)工藝，為將來(lái)的工業(yè)化生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗(yàn)材料

馬鈴薯淀粉：產(chǎn)自黑龍江省克山農(nóng)場(chǎng)；

食鹽：市售；

1.1.2 儀器與設(shè)備

可見(jiàn)光分光光度計(jì)：721E型，上海光譜儀器有限公司；

多功能電熱鍋：CCFG-21型，周村利群電熱器廠；

數(shù)顯黏度計(jì)：NDJ-8S型，上海精密科學(xué)儀器有限公司；

物性測(cè)試儀：TA-XT2i型，英國(guó)TA公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 馬鈴薯粉絲的生產(chǎn)工藝流程及操作要點(diǎn)

(1)工藝流程：

(2)操作要點(diǎn)：稱取一定量的馬鈴薯淀粉，將食鹽溶解于水中并加熱到一定溫度，加入馬鈴薯淀粉，攪拌后淀粉糊粘稠且用手抓起放開(kāi)后可自流成線即可。將調(diào)好的淀粉糊平鋪于盤(pán)中放入蒸鍋中蒸煮使其完全糊化。蒸好后取出先在常溫下老化一段時(shí)間，再經(jīng)過(guò)冷凍處理、解凍，切成長(zhǎng)度和寬度均勻的粉絲，將切好的粉絲在日照或烘箱中干燥，當(dāng)粉絲含水量達(dá)到15%時(shí)即可包裝。

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

(1)黏度的測(cè)定[5]：稱取一定量的淀粉于100 mL的燒杯中，加水配成淀粉乳，在沸水浴中加熱攪拌20min，使其完全糊化，迅速用NDJ-79型黏度計(jì)測(cè)其黏度。

(2)粉絲糊湯情況的測(cè)定[6]：將粉絲煮熟后的溶液用721E型分光光度計(jì)在650 nm下測(cè)定透光率，以蒸餾水為參比樣。透光率越高說(shuō)明粉絲糊湯較少，固形物損失少。反之，若透光率低說(shuō)明糊湯中的溶解物增多，固形物損失大，即粉絲在蒸煮過(guò)程中固形物損失得較多，說(shuō)明粉絲的蒸煮質(zhì)量差。

(3)膨潤(rùn)度和蒸煮損失的測(cè)定[7]：稱取3.0 g約3 cm的粉絲樣品，在常壓105℃下烘4 h，測(cè)量干物質(zhì)的質(zhì)量W1，然后在100 mL沸水中煮15 min，此過(guò)程應(yīng)不斷補(bǔ)充水以保持100mL的水量。將煮好后的粉絲迅速冷卻，并用吸水紙吸去其表面的附著水分，測(cè)量粉絲的質(zhì)量W2，再在105℃的情況下烘4 h，測(cè)得干物質(zhì)的量W3。按以上方法重復(fù)操作3次取平均值。膨潤(rùn)度(R1)和蒸煮損失(R2)分別用式(1)、(2)計(jì)算。

(4)剪切力的測(cè)定[8]：選取粗細(xì)均勻、無(wú)彎曲且無(wú)裂紋的粉絲樣品10根，每根長(zhǎng)度約10 cm，在沸水中煮沸10min，然后用蒸餾水冷卻并放入水中浸泡備用。測(cè)試前先用吸水紙吸去表面水分，將每根粉絲剪成5 cm長(zhǎng)，再用游標(biāo)卡尺在3個(gè)不同部位測(cè)量其直徑，取平均值，記錄。再用TA.XT2i質(zhì)構(gòu)儀，按以下條件進(jìn)行測(cè)量（A/LKB-F探頭，感應(yīng)力：20 g，形變：100%，測(cè)試前速度：2.0 mm/s，測(cè)試速度：1.7mm/s，測(cè)試后速度：2.0mm/s）。啟動(dòng)質(zhì)構(gòu)儀，測(cè)試完畢后利用質(zhì)構(gòu)儀分析軟件計(jì)算最大剪切力，到達(dá)最大剪切應(yīng)力所需要時(shí)間T1和切斷粉絲所需時(shí)間T2，計(jì)算彈性系數(shù)L。每次測(cè)量1根，重復(fù)測(cè)3根，取平均值。

(5)彈性的測(cè)定：選取無(wú)彎曲、粗細(xì)均勻且無(wú)裂紋的粉絲樣品10根，每根長(zhǎng)度10 cm，在沸水中煮至無(wú)白心，用冷蒸餾水洗后放入水中備用。測(cè)試前先用吸水紙吸去表面水分，每根剪成5 cm，用游標(biāo)卡尺在不同（3個(gè)）部位測(cè)量其直徑，取平均值，記錄。再用TA.XT2i質(zhì)構(gòu)儀，按以下條件進(jìn)行測(cè)量（A/TG夾具，感應(yīng)力：5 g，拉伸距離：50.0 mm，測(cè)試前速度：2.0mm/s，測(cè)試速度：1.0 mm/s，測(cè)試后速度：2.0 mm/s）。每次測(cè)量1根，重復(fù)測(cè)3根，取平均值。

(6)斷條率的測(cè)定[9]：取20根長(zhǎng)約20 cm粉絲，置于500mL燒杯中，加約300mL水。大火煮開(kāi)后，小火煮30min。冷卻，將樣品以筷子挑起，停留約10 s，肉眼觀測(cè)出現(xiàn)裂紋或完全斷裂者均計(jì)為斷條，以斷條數(shù)與原樣品條數(shù)的百分比計(jì)為斷條率。在烹煮結(jié)束后2min內(nèi)完成測(cè)定。每次測(cè)定取不少于10個(gè)平行樣。每個(gè)試樣重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

1.2.3 馬鈴薯粉絲生產(chǎn)工藝研究

(1)淀粉糊化條件的確定：以黏度和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)，探討加水溫度和加水量對(duì)淀粉糊化的影響。其中加水量為原淀粉量的90%時(shí)，加水溫度選取的因素水平為45，55，65，75，85℃，然后在加水溫度為75℃的條件下，加水量分別為原淀粉量的70%，80%，90%，100%，110%作為因素水平進(jìn)行考察。

(2)蒸粉時(shí)間對(duì)粉絲蒸煮品質(zhì)的影響：以蒸煮損失、膨脹指數(shù)、糊湯情況和感官評(píng)價(jià)為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)，探討粉蒸時(shí)間對(duì)粉絲蒸煮品質(zhì)的影響。其中蒸粉時(shí)間選取的因素水平為 3，6，9，12，15min。

(3)冷凍工藝條件的確定：以斷條率、彈性系數(shù)和剪切應(yīng)力為指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)，探討老化時(shí)間、冷凍溫度和冷凍時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響。其中冷凍溫度-6℃、冷凍時(shí)間35min 時(shí)，老化時(shí)間選取的因素水平為 30，45，60，75，90，105，120，135，150min。老化時(shí)間 90min、冷凍時(shí)間 35min 的條件下，冷凍溫度選取的因素水平為-14，-10，-6，-2，0，2 ℃。老化時(shí)間90min、冷凍溫度-6℃的條件下，冷凍時(shí)間選取的因素水平為 20，25，30，35，40，45，50，55，60min。再根據(jù)冷凍工藝的單因素結(jié)果，選取老化時(shí)間、冷凍溫度、冷凍時(shí)間作為正交試驗(yàn)因素，以斷條率、剪切應(yīng)力和彈性系數(shù)為指標(biāo)，采用L9（34）正交表安排正交試驗(yàn)。

(4)干燥溫度和時(shí)間對(duì)粉絲含水量的影響：為適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)，采用烘箱分別在80℃下干燥20min、60℃干燥20min、40℃干燥20min、20℃干燥20min，測(cè)定粉絲的含水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 淀粉糊化條件的確定

2.1.1 加水溫度對(duì)淀粉糊的影響 由表1可知，當(dāng)加水溫度小于75℃時(shí)，淀粉糊的黏度變化不大，而當(dāng)溫度達(dá)到75℃時(shí)，淀粉糊黏度迅速增大，而且此時(shí)的糊用手指捧起順流流下不斷。當(dāng)溫度為85℃時(shí)淀粉直接結(jié)塊，部分變?yōu)橥该鳡?。由此可?jiàn)，加水溫度為75℃時(shí)淀粉糊的狀態(tài)最佳。

2.1.2 加水量對(duì)淀粉糊的影響 由表2可知，加水量小于90%時(shí)，淀粉糊很稠，流動(dòng)性差，黏度較低；當(dāng)加水量為90%時(shí)淀粉糊流動(dòng)性很好，糊黏度達(dá)到最高值；而加水量高于90%時(shí)很難成糊且有結(jié)塊。由此可見(jiàn)，加水量為90%時(shí)淀粉糊狀態(tài)最佳。

2.2 蒸粉時(shí)間對(duì)粉絲蒸煮品質(zhì)的影響

蒸粉過(guò)程可以增加粉絲的糊化度，使得表層凝膠網(wǎng)絡(luò)更加致密[10]。由表3可知，蒸粉時(shí)間小于6min時(shí)，由于糊化不足，導(dǎo)致蒸煮后的粉絲口感軟爛或夾生，蒸煮損失大，糊湯嚴(yán)重；而蒸粉時(shí)間大于6min則粉絲糊化過(guò)度，導(dǎo)致其發(fā)爛、發(fā)軟。因此，蒸粉時(shí)間要控制適當(dāng)，才能達(dá)到理想的效果。

表1 加水溫度對(duì)淀粉糊的影響Table1 Effectof temperatureofwateron starch paste

表2 加水量對(duì)淀粉糊的影響Table2 Effectofamountofwateron starch paste

表3 蒸粉時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響Table3 Steaming time on the influenceof thequality

2.3 冷凍工藝條件的確定

2.3.1 老化時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響 老化可使粉絲內(nèi)淀粉微晶束發(fā)生重排，達(dá)到增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度的目的[11,12]。由圖1可知，剪切應(yīng)力和彈性系數(shù)隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增大，斷條率逐漸下降，在90min時(shí)各指標(biāo)達(dá)到最大后開(kāi)始下降。剪切應(yīng)力和彈性系數(shù)的變化趨勢(shì)幾乎是一致的。這是由于在老化開(kāi)始階段隨著時(shí)間的延長(zhǎng)微晶束逐漸增多，粉絲表面的凝膠網(wǎng)絡(luò)由疏變密，由弱變強(qiáng)，而內(nèi)部的結(jié)晶區(qū)相對(duì)較少，凝膠強(qiáng)度弱，因而粉絲的儀器測(cè)定指標(biāo)增大；但當(dāng)老化時(shí)間超過(guò)90min時(shí)，粉絲內(nèi)部的微晶束逐漸增多后，內(nèi)部凝膠網(wǎng)絡(luò)由弱到強(qiáng)，粉絲表面的強(qiáng)度不能抵抗物性儀下壓時(shí)粉絲內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力，由此表現(xiàn)出物性儀測(cè)定的各指標(biāo)下降。

2.3.2 冷凍溫度對(duì)粉絲品質(zhì)的影響 冷凍可以增強(qiáng)粉絲的韌性、老化淀粉和降低其含水量，減少或消除其粘性。由圖2可知，剪切應(yīng)力和彈性系數(shù)隨著冷凍溫度的提高而逐漸增大，斷條率逐漸下降。在-6℃時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最大后開(kāi)始下降。這是由于隨著粉絲溫度的降低，淀粉分子的結(jié)合水逐漸析出來(lái)，冷凍使粉絲上的水分結(jié)冰，使粉絲快速脫水。由于結(jié)冰時(shí)的體積膨脹對(duì)粉絲產(chǎn)生了擠壓，使得粉絲中的淀粉顆粒更加致密和淀粉分子結(jié)構(gòu)扭曲，從而改善了粉絲的口感，食用更加筋道，也提高了粉絲耐煮的性能、降低粉絲斷條率。

圖1 老化時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響Figure1 Aging timeon the influence of the vermicelliquality

圖2 冷凍溫度對(duì)粉絲品質(zhì)的影響Figure 2 Freezing temperature on the vermicelliquality

2.3.3 冷凍時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響 由圖3可知，剪切應(yīng)力、彈性系數(shù)和斷條率隨著冷凍時(shí)間的延長(zhǎng)都有所改善，但是影響不是很明顯。這說(shuō)明粉絲的質(zhì)構(gòu)指標(biāo)在適當(dāng)?shù)睦鋬龇秶鷥?nèi)會(huì)有所提高，但提高不大。

圖3 冷凍時(shí)間對(duì)粉絲品質(zhì)的影響Figure 3 Freezing time on the influenceof the vermicelliquality

2.3.4 冷凍工藝正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取老化時(shí)間，冷凍溫度和冷凍時(shí)間為試驗(yàn)因素（表4），進(jìn)行正交試驗(yàn)。所得的結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，以斷條率為指標(biāo)各因素影響大小順序?yàn)锳>B>C>D，可見(jiàn)老化時(shí)間對(duì)粉絲斷條率影響較大。較優(yōu)方案為A3B2C2D3，即老化時(shí)間120 min，冷凍溫度-6℃，冷凍時(shí)間40min。

以剪切應(yīng)力為指標(biāo)各因素影響大小順序?yàn)锽>A>C>D，其中老化時(shí)間和冷凍溫度兩因素對(duì)粉絲剪切應(yīng)力影響相差不多。較優(yōu)方案為A3B2C3D2，即老化時(shí)間120 min，冷凍溫度-6℃，冷凍時(shí)間60min。

表4 冷凍工藝試驗(yàn)因素水平表Table4 Factorsand levels forbreezing process

表5 冷凍工藝正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table5 Resultsoforthogonalarray design

以彈性系數(shù)為指標(biāo)各因素影響大小順序?yàn)锳>D>C>B，較優(yōu)方案為A3B1C2D3，即老化時(shí)間120 min，冷凍溫度-2℃，冷凍時(shí)間40min。

通過(guò)極差分析亦可以看出，對(duì)冷凍溫度而言，從斷條率、剪切應(yīng)力來(lái)看，其溫度變化對(duì)粉絲斷條率和剪切應(yīng)力結(jié)果影響明顯，而從彈性系數(shù)來(lái)看，其變化對(duì)彈性系數(shù)結(jié)果幾乎沒(méi)有影響，因此最適冷凍溫度為B2，即-6℃。對(duì)冷凍時(shí)間而言，其時(shí)間變化對(duì)剪切應(yīng)力、彈性系數(shù)和斷條率結(jié)果影響較少，而且從經(jīng)濟(jì)上考慮，減少冷凍時(shí)間能提高生產(chǎn)效率，減少能耗、降低成本。因此最適冷凍時(shí)間為C2，即40min。

由以上的分析考慮，所得到的最優(yōu)冷凍工藝為A3B2C2。為了進(jìn)一步驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)A3B2C2組合進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果為斷條率75%，剪切應(yīng)力為158.2 g/mm2，彈性系數(shù)32%。通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，最優(yōu)冷凍工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果均好于以上正交試驗(yàn)的任意結(jié)果。故可認(rèn)為A3B2C2為最優(yōu)冷凍工藝組合，即老化時(shí)間為120min，冷凍溫度為-6℃，冷凍時(shí)間為40min。

2.4 干燥溫度和時(shí)間的確定

確定干燥(分段干燥)條件為在80℃干燥20 min、60℃干燥20min、40℃干燥20min、20℃干燥20min，此時(shí)粉絲含水量為15%左右。

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)得到生產(chǎn)粉絲最佳生產(chǎn)條件和工藝參數(shù)為淀粉糊加水溫度為75℃，加水量為90%，蒸粉時(shí)間為6min。老化時(shí)間120min，冷凍溫度﹣6℃，冷凍時(shí)間40min。然后依次在80℃下干燥20min、60℃干燥20min、40℃干燥20min、20℃干燥20min，干燥至粉絲含水量為15%左右。

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