熱風干燥條件對馬鈴薯全粉糊化品質的影響

尹慧敏，吳文福，竇建鵬※，成榮敏，陳俊軼

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熱風干燥條件對馬鈴薯全粉糊化品質的影響

尹慧敏1,2，吳文福1，竇建鵬1※，成榮敏3，陳俊軼2

（1. 吉林大學生物與農業(yè)工程學院，長春130022；2. 吉林農業(yè)大學工程技術學院，長春130118； 3. 吉林大學化學學院，長春 130012）

為了改善馬鈴薯脫水制品的干燥工藝，該文以薄層干燥試驗為基礎，研究了不同熱風溫度（40、50、60、70、80、90 ℃）、風速（0.5、1.0、1.5、2.5、3.5 m/s）和切丁長度（2.5、5、10、15 mm）對馬鈴薯全粉的糊化特性的影響。采用掃描電子顯微鏡和差示掃描量熱儀對馬鈴薯全粉的微觀結構和糊化特性進行分析，并測定了其吸水性。研究表明，糊化焓值可以表征馬鈴薯全粉的糊化水平，焓值越高，糊化水平越低；糊化起始溫度的范圍為62.31～64.96 ℃，終止溫度的范圍為70.16～74.19℃，比純淀粉制品糊化溫度高；高于糊化溫度進行干燥時，淀粉不會完全糊化；0.5～2.5 m/s 風速干燥的樣品糊化焓值沒有顯著差異（>0.05），3.5 m/s干燥的樣品焓值顯著小于其他風速干燥樣品；馬鈴薯全粉焓值隨切丁長度增大而顯著減?。?0.05）；不糊化樣品吸水性沒有顯著差異（>0.05），吸水性隨糊化程度的增強而顯著增強；熱風干燥條件為溫度70 ℃，風速1.0 m/s和切丁長度10 mm時，馬鈴薯全粉的糊化程度較低。研究可為熱風干燥制備未糊化的馬鈴薯全粉提供理論基礎。

干燥；微觀結構；品質控制；馬鈴薯；糊化性能；吸水性

0 引 言

馬鈴薯富含蛋白質、膳食纖維、維生素及礦物質等人體所需的營養(yǎng)物質，產量高，早已被西方國家，特別是歐盟國家作為主糧[1-2]。2015年年初，中國農業(yè)部提出了馬鈴薯主食化戰(zhàn)略，將馬鈴薯列為中國的第4種主糧，并提出要將馬鈴薯加工轉化成符合中國居民飲食習慣的大眾型馬鈴薯主食[3]。雖然中國的馬鈴薯產量居世界首位，但是由于受多種因素制約，加工和利用還遠遠落后于發(fā)達國家，加工關鍵技術及裝備多依賴國外相關技術及設備的引進和改造。中國馬鈴薯多以鮮食為主，深加工產品所占比例低，且加工產品單一，營養(yǎng)和附加值低，缺乏適合中國居民飲食習慣的馬鈴薯主食產品，極大限制了馬鈴薯加工與消費的可持續(xù)增長[4-5]。

馬鈴薯脫水制品是馬鈴薯深加工的主要產品之一，熱風干燥（hot air drying，AD）因其具有操作簡單、成本較低以及對環(huán)境、場地和設備等要求不高等特點，在干制品加工中得到廣泛應用[6]。糊化特性影響馬鈴薯脫水制品的可再加工性，糊化程度越高，可再加工性越差，越難以應用于中國傳統(tǒng)的需蒸煮的主食中[3,7]。目前，國內外對薯類干燥過程和品質的研究很多，如孟岳成等研究了12種數(shù)學模型在熟化紅薯熱風干燥中的適用性[8]；尹慧敏等研究了Weibull分布模型在馬鈴薯熱風干燥中的應用[9]；Ji等研究了紫薯和紅薯熱風干燥溫度對硬度、色澤、花青素等品質的影響[10]；Iyota等研究了過熱蒸汽和熱風干燥溫度對馬鈴薯微觀結構和色度的影響[11]；Nattriya等研究馬鈴薯片氣體射流沖擊和紅外聯(lián)合干燥對收縮、顏色和質地結構的影響[12]；Sukhcharn等研究了甜薯片在熱風干燥中預處理和溫度對色度和復水性的影響[13]。但干燥條件對馬鈴薯脫水制品糊化品質的影響研究未見報道。

因此，本研究通過改變馬鈴薯薄層熱風干燥的熱風溫度、風速、切丁長度，探討干燥條件對馬鈴薯全粉的微觀結構、糊化性能和吸水性的影響，為干燥低糊化程度的馬鈴薯全粉提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

馬鈴薯品種為大西洋，產于河北省張家口市張北縣，體積均勻、無損傷和青綠，采用105 ℃恒溫干燥法測得平均含水率為3.21 g/g（干基）[13]，保濕冷藏在（4±1）℃保鮮柜中備用。

1.2 試驗設備

JDKY-I型薄層干燥試驗臺（長春吉大科學儀器設備有限公司）；DHG-9125A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；AR3202CN通用型電子天平（奧豪斯儀器（上海）有限公司，精度0.01g）；CHD-100型切丁機（山東銀鷹炊具機械有限公司）；Testo410-2型多功能風速儀（德圖儀器國際貿易有限公司）；DFY-250搖擺式粉碎機（山東頂厲醫(yī)療器械有限公司）；TA Q2000差示掃描量熱儀（美國熱分析儀器公司 TA Instruments）；Pro飛納臺式掃描電鏡（復納科學儀器（上海）有限公司），KDC-40低速離心機（科大創(chuàng)新股份有限公司）。

1.3 干燥工藝

首先使熱風干燥薄層試驗臺的溫度、風速達到預定的水平，然后人工去除馬鈴薯的表皮，用切丁機切成丁后置于水中防止褐變并洗掉顆粒表面的淀粉。用篩子過濾、瀝水后稱?。?70±1）g的馬鈴薯丁，均勻平鋪在物料盤上放入試驗臺干燥室內，設定相應試驗條件，記錄樣品隨干燥時間質量的變化，根據(jù)馬鈴薯全粉安全儲藏的水分值將干基含水率下降到1.1 g/g以下結束試驗[14-15]。為了便于進行后續(xù)的各項檢驗，將干燥后的樣品粉碎后過100目篩。

對熱風溫度、風速和切丁長度進行單因素試驗，分別考察這幾個因素對馬鈴薯全粉糊化性能的影響。干燥試驗方案如表1所示。

表1 干燥試驗設計

注：馬鈴薯切丁的橫截面積不變，為10 mm×10 mm。

Note: The potato diced cross-sectional area is10 mm×10 mm, and it is constant.

1.4 指標測定與方法

1.4.1 微觀結構測定

采用掃描電子顯微鏡觀察馬鈴薯全粉的顆粒形貌。使用雙面膠導電紙將馬鈴薯全粉樣品固定在金屬樣品臺上，然后在真空條件下進行噴金處理。

1.4.2 糊化（熱）性能測定

馬鈴薯的主要成分為淀粉，采用差示掃描量熱儀（differential scanning calorimeter，DSC）測量淀粉的糊化度[16]。將馬鈴薯全粉與蒸餾水以3∶7質量比混合均勻，用20L微量移液器移取（12±1）mg置于鋁盤底部平鋪后，加蓋密封。25 ℃室溫下平衡2 h，以空坩堝作為對照，掃描溫度范圍為20～100 ℃，升溫速率為10 ℃/min。用TA Univeral Analysis軟件分別計算出T（起始溫度）、T（峰值溫度）、T（終止溫度）及焓值的變化情況。

1.4.3 吸水能力的測定

參照淀粉膨脹度的測量方法檢測常溫下馬鈴薯全粉的吸水能力[17]。在離心管中加入1 g馬鈴薯全粉樣品和 10 mL蒸餾水，充分攪拌使其完全分散，室溫靜置10 min，3 500 r/min離心20 min，倒出上清液，稱沉淀物質量，吸水能力按下式計算

式中W為樣品的吸水能力，%；m為樣品吸水前的質量，g；1為樣品吸水后的質量，g

1.5 數(shù)據(jù)分析

每個試驗指標做3個平行檢測，統(tǒng)計值使用“平均值±標準差（standard deviation，SD）”表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析用SPSS19軟件進行單因素方差分析，樣品之間的顯著性差異檢驗用LSD方差分析，<0.05時差異顯著。

2 結果與分析

2.1 干燥條件對馬鈴薯全粉微觀結構的影響

掃描電鏡是揭示微觀粒子顆粒形貌的有效方法。馬鈴薯淀粉多為卵形或球形，表面光滑、顆粒完整，粒徑范圍為15～100m，大小不一[18-19]。淀粉必須是在充足的水分以及高于糊化溫度的條件下才發(fā)生糊化。淀粉糊化是顆粒內部結晶區(qū)的氫鍵被破壞，淀粉不可逆的迅速吸收大量水分，體積膨脹破裂熔融發(fā)生聚集，淀粉顆粒變?yōu)椴灰?guī)則的形狀[17,20]。Iyota研究了不同干燥溫度對馬鈴薯干制品微觀結構的影響，發(fā)現(xiàn)在170和240 ℃條件下干燥，馬鈴薯片表面區(qū)域可觀察到完整的細胞結構和未糊化的淀粉顆粒，內部淀粉顆粒則發(fā)生糊化[11]，但風速和物料大小對馬鈴薯干制品微觀結構的影響未進行研究。

2.1.1 熱風溫度對馬鈴薯全粉微觀結構的影響

圖1為風速1.0 m/s，切丁長度為10 mm條件下，不同干燥溫度制備的馬鈴薯全粉的SEM圖。從該組圖可見，在考察溫度范圍內，淀粉顆粒散布于粉碎的樣品中，在每個樣品中都可見體積較大的未糊化的脫水馬鈴薯小塊，細胞壁緊緊包裹著內部的淀粉顆粒[21]。樣品中散布著薄片狀物體，此為馬鈴薯丁粉碎過程中破損的細胞壁，它的主要成分為纖維素和果膠，這種膳食纖維可以有效預防冠心病、消化道潰瘍和肥胖[22-23]。在干燥溫度低于60 ℃的情況下，樣品淀粉顆粒保持原始形態(tài)，干燥溫度為70 ℃時，可見少量的形狀不規(guī)則、棱角分明的塊狀體，80和90 ℃干燥溫度下，塊狀結構增多，即隨著溫度的升高糊化淀粉顆粒增多。根據(jù)Iyota的研究可知，糊化主要發(fā)生在馬鈴薯丁的內部，而丁表面淀粉不發(fā)生糊化[11]。

a. 40 ℃b. 50 ℃ c. 60 ℃d. 70 ℃ e. 80 ℃f. 90 ℃

在前期研究中可知，干燥物料溫度是小于等于干燥介質的溫度[9]，因此，只有當干燥介質溫度高于淀粉的糊化溫度時，馬鈴薯丁中才會發(fā)生糊化，但是干燥初期，物料表面失水迅速，水分蒸發(fā)使物料表面濕球溫度在45～55 ℃左右，低于糊化溫度，表面不糊化，到干燥中后期，物料表面含水率低于糊化含水率40%時[20]，表面淀粉顆粒不糊化；馬鈴薯丁內部干燥初期溫度較低，淀粉不能糊化，到干燥中后期，由于水分遷移路徑變長，失水變慢，淀粉顆粒含有足夠使其糊化的水分（含水率大于40%），且溫度由外部傳導到內部，當物料溫度達到糊化溫度時淀粉發(fā)生糊化[11]。

2.1.2 風速對馬鈴薯全粉微觀結構的影響

圖2為熱風溫度70 ℃、切丁長度為10 mm時，不同干燥風速下制備的馬鈴薯全粉SEM圖。從該組的每個樣品中都可以觀察到糊化的淀粉塊和未糊化的淀粉顆粒，除3.5 m/s風速干燥的樣品糊化的不規(guī)則塊狀增加外，其余樣品差異不大。

根據(jù)以上結果知，風速對馬鈴薯的糊化影響較小。使用0.5～2.5 m/s風速對馬鈴薯進行干燥時，淀粉顆粒幾乎不發(fā)生糊化，當風速達到3.5 m/s時，可能由于脫水速率較高而使物料表面結殼嚴重[9,24]，阻礙了馬鈴薯丁內部水分的轉移，導致內部淀粉的糊化。

2.1.3 切丁長度對馬鈴薯全粉微觀結構的影響

圖3為熱風溫度為70 ℃，風速為1.0 m/s條件下，不同切丁長度干燥后馬鈴薯全粉的SEM圖。從該組圖中可見，在2.5和5 mm切丁長度下干燥后的樣品中沒有發(fā)現(xiàn)糊化的淀粉，而切丁長度為10和15 mm時，可見糊化的淀粉，且切丁長度為15 mm樣品發(fā)生糊化的淀粉增多。通過前期研究可知，減小切丁長度可極大地縮短干燥時間[9]，從而可能導致馬鈴薯內部的水分來不及參與淀粉的糊化就已被從干燥物料中脫除。

a. 0.5 m·s-1b. 1.0 m·s-1 c. 1.5 m·s-1d. 2.5 m·s-1 e. 3.5 m·s-1

a. 2.5 mmb. 5 mm c. 10 mmd. 15 mm

2.2 干燥條件對馬鈴薯全粉糊化性質的影響

馬鈴薯的干物質質量分數(shù)為15%～28%，淀粉質量分數(shù)為12.6%～18.2%，蛋白質質量分數(shù)為0.6%～2.1%，膳食纖維質量分數(shù)為1%～2%，馬鈴薯塊莖的干物質主要由淀粉組成，干燥后的馬鈴薯制品熱特性主要取決于淀 粉[25]。物料熱風干燥的過程是質熱轉移的過程，熱量由外向里轉移，水分由里向外轉移，水熱變化使馬鈴薯淀粉發(fā)生物理變性。在這個過程中，馬鈴薯中的淀粉的熱特性相應的發(fā)生變化。差示掃描量熱儀常用在淀粉糊化熱特性檢測中，當待測樣本發(fā)生熱變化時，其溫度會與參照樣本不一致，儀器就會記錄待測樣本和參照樣本的溫度差隨溫度或時間變化的過程。淀粉糊化過程中的能量變化在DSC圖譜上表現(xiàn)為凹陷峰，相變起始溫度T、吸熱峰值溫度T、相變終止溫度T的大小取決于分子之間的結合力以及淀粉結晶區(qū)的分子構造等，糊化焓值與相變過程中雙螺旋鏈的解開和熔融所需要的能量相關[26]。由上可知，物料糊化焓值越大，其糊化程度越低。

Kamran alvani等研究了11個品種的馬鈴薯淀粉熱力性能，T范圍為58.71～62.45 ℃，T范圍為62.52～ 66.05 ℃，T范圍為68.67～72.27 ℃，范圍為15.13～19.37 J/g[27]。觀察圖4～6中a圖，在馬鈴薯干制品的糊化行為中只出現(xiàn)了一個熱流峰，該熱流峰的起始溫度T的范圍為62.31～64.96 ℃，T的范圍為66.40～68.48 ℃，終止溫度T的范圍為70.16～74.19 ℃，該峰與Kamran alvani等[27]研究的馬鈴薯淀粉的熱流峰相近，是由于馬鈴薯淀粉吸水后相變吸收熱量形成的，但比純淀粉糊化焓值低，這與小米粉和大米粉的研究結果一致，可能是由于脂類與淀粉顆粒中直鏈淀粉形成復合物，加速了顆粒無定形區(qū)的崩潰，直接表現(xiàn)糊化焓值的降低[28-29]；糊化的初始和峰值溫度均比馬鈴薯純淀粉的值高，這與余世鋒等的研究結果是一致的，可能是由于蛋白體緊密包裹在淀粉體四周，阻止了水分的進入，于是需要更多的初始能量來破壞這一結合體，因此表現(xiàn)為糊化熔點和峰值升高，說明馬鈴薯全粉較純淀粉難糊化[30]。

2.2.1 熱風溫度對馬鈴薯全粉糊化性能的影響

圖4a為風速1.0 m/s，切丁長度為10 mm條件下，不同干燥溫度制備的馬鈴薯全粉的DSC圖，圖4b為不同熱風溫度干燥的脫水制品糊化參數(shù)變化圖。由圖4b可見，干燥介質溫度對糊化起始溫度T影響很小，對糊化終止溫度T和峰值溫度T影響較大，T隨干燥介質溫度的升高先升高然后幾乎不變，在70 ℃時T最大，T隨干燥介質溫度的升高先升高后降低，在60 ℃時T達到最大；糊化焓值隨介質溫度升高有減小趨勢，低于糊化溫度（40～60 ℃）時干燥的樣品糊化焓值沒有顯著差異（>0.05），高于糊化溫度（70～90 ℃）干燥的樣品糊化焓值不為零，但顯著變小（<0.05），說明在高于糊化溫度干燥時，馬鈴薯樣品中的淀粉沒有完全糊化，但糊化程度增強。

結合電鏡檢測，干燥介質溫度高于糊化溫度時，由于糊化使淀粉雙螺旋結構氫鍵解開，糊化焓值顯著降低；而干燥介質溫度低于糊化溫度時，淀粉顆粒沒有發(fā)生糊化，糊化焓值變化不明顯，但是物料在水分和溫度作用下，淀粉內部的分子鏈或與其他分子鏈發(fā)生交互作用，聚合物的結構更加緊密，導致糊化溫度上升。

注：風速為1.0 m·s-1，切丁長度為10 mm。

綜上可見，馬鈴薯全粉焓值越高，糊化水平越低。從該組試驗中可知，為了獲得較短的干燥時間和糊化程度低的脫水制品，選擇干燥熱風溫度為70 ℃左右比較合理。

2.2.2 風速對馬鈴薯全粉糊化性能的影響

圖5a是熱風溫度為70 ℃，切丁長度為10 mm時，不同風速干燥的制品的DSC檢測結果。如圖5b可見，隨著風速的增大，糊化溫度變化不明顯，糊化焓值先增大后減小，在1.0 m/s時，達到最大。除3.5 m/s干燥樣品之外，其他樣品糊化焓值無顯著差異（>0.05）。

據(jù)報道，濕熱作用不會引起淀粉形態(tài)的變化，但可以使淀粉的雙螺旋結果變得松散，焓值降低，其作用與溫度、含水率、作用時間等因素有關[20,31-33]。風速對馬鈴薯干燥時間幾乎沒有影響，但是會大大提高干燥初始速率，減小干燥后期降水速率，加快物料升溫速度[9]。因此干燥風速會對脫水制品的糊化焓值產生影響。由此推斷，在小風速干燥情況下脫水制品的糊化焓值的變化是濕熱作用導致的；當風速達到3.5 m/s時，可能由于表面結殼嚴重，導致內部淀粉顆粒糊化程度增強和表面濕熱作用增強，使脫水制品的糊化焓值顯著降低。電鏡檢測圖2驗證了假設的正確。

基于該組試驗，選擇1.0 m/s風速進行干燥可以得到糊化程度低的脫水樣品。

注：熱風溫度為70 ℃，切丁長度為10 mm。

2.2.3 切丁長度對馬鈴薯全粉糊化性能的影響

圖6a是熱風溫度為70 ℃，風速為1.0 m/s情況下，不同切丁長度的馬鈴薯全粉的DSC檢測結果，圖6b為切丁長度對糊化參數(shù)的影響圖。由圖6b可見，切丁長度為2.5～10 mm時，糊化初始溫度T和峰值溫度T幾乎不變（>0.05），切丁長度為15 mm時，T和T值顯著增大（<0.05）；糊化終止溫度T則隨著切丁長度的增大而增大，在切丁為5和10 mm時，T沒有顯著差異（>0.05）；隨著切丁長度的增大，脫水制品的糊化焓值顯著降低（<0.05）。

結合圖3電鏡檢測和DSC檢測結果，推斷造成脫水制品糊化溫度和糊化焓值變化可能是由于濕熱作用造成的，隨著切丁長度增加，干燥時間越長，失水速率減慢，淀粉顆粒的濕熱作用增強[9]。

從該組試驗可見，減小干燥樣品的長度，可抑制淀粉顆粒的糊化。綜合考慮生產工藝的合理性，提高制丁效率，減少干燥時間，采用切丁長度為10 mm進行干燥較為合適。

2.3 干燥條件對馬鈴薯全粉吸水性的影響

2.3.1 熱風溫度對馬鈴薯全粉吸水性的影響

圖7a是風速為1.0 m/s，切丁長度為10 mm情況下，不同熱風溫度干燥的樣品吸水性能圖。由圖可見，熱風溫度對吸水性能的影響以70 ℃為分界線，低于70 ℃干燥的脫水制品的吸水性沒有顯著性差異，高于70 ℃時隨著熱風溫度的升高吸水性顯著升高。

造成吸水性能差異的原因可能是，40～70 ℃干燥的樣品，淀粉保持顆粒形態(tài)，結晶區(qū)和非結晶區(qū)交替排列形成層狀膠束結構，親水能力弱[34]；80和90 ℃熱風干燥情況時，溫度越高，糊化的淀粉顆粒越多，淀粉結晶區(qū)氫鍵打開越多，與水結合能力增強，吸水能力顯著增強?？梢?，馬鈴薯全粉的吸水性與糊化特性有關，不糊化時吸水性幾乎不變，糊化越多吸水性越強。

2.3.2 風速對馬鈴薯全粉吸水性的影響

圖7b熱風溫度為70 ℃，切丁長度為10 mm情況下，不同干燥風速干燥的樣品吸水性能圖。由圖可見， 3.5 m/s時干燥的樣品吸水性顯著高于其他樣品，其余風速干燥的樣品吸水性沒有顯著差異，其中1.0 m/s樣品的吸水性最小，此樣品的糊化焓值最高。

結合圖7a、b以及2.2.2節(jié)中的推斷，濕熱作用會引起吸水性的增大，但影響效果小于糊化作用。

2.3.3 顆粒長度對馬鈴薯全粉吸水性的影響

圖7c熱風溫度為70 ℃，風速為1.0 m/s情況下，不同切丁長度干燥的樣品吸水性能圖。由圖可見，切丁長度在2.5、5、10 mm時，對馬鈴薯干制品的吸水性影響不顯著（>0.05），切丁長度為15 mm的干燥制品吸水性顯著高于其他樣品。

此組試驗驗證了，不糊化的馬鈴薯粉其吸水性幾乎不變，而濕熱作用對吸水性影響效果小于糊化作用。

3 結 論

使用掃描電鏡和差示掃描量熱儀分別對干燥后的樣品進行微觀結構和糊化特性的定性和定量分析，分析了干燥條件對脫水制品的糊化特性影響。

1）在高溫的干燥條件（溫度大于70 ℃）下，熱風干燥的馬鈴薯脫水樣品沒有完全糊化。

2）馬鈴薯全粉的糊化焓值可以表征其糊化程度，糊化焓值越大，糊化程度越低；升高熱風溫度、加大風速和切丁長度都會使脫水制品的糊化焓值減小。

3）脫水制品的糊化程度會顯著影響其吸水性，脫水制品若未糊化，其吸水性沒有顯著差異（>0.05）;而脫水制品糊化程度越高，吸水性越強。

4）熱風溫度70 ℃，風速1.0 m/s和切丁長度10 mm條件下，脫水馬鈴薯制品糊化程度較低，其糊化焓值為 9.828 J/g。

本研究可為熱風干燥馬鈴薯脫水制品提供理論基礎和用于指導生產實踐。

[1] 林亞玲，楊炳南，楊延辰. 馬鈴薯加工現(xiàn)狀與展望[J]. 農業(yè)工程技術(農產品加工業(yè))，2012 (11)：18－21.

[2] Wang Yue, Guojun Shi, Bo Yuan, et al. Chemical elemental compositions and nutrition quality of yacon sweet potato and potato[J]. Journal of Modern Agriculture, 2013, 2(2): 21－27.

[3] 沈存寬，王莉，王韌，等. 不同干燥工藝對馬鈴薯全粉理 化性質的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2016，42(10)：117－121. Shen Cunkuan, Wang Li, Wang Ren, et al. Influence of drying techniques on the physicochemical properties of potato flours[J]. Food and Fermentation Industries, 2016, 42(10): 117－121.

[4] 徐芬，胡宏海，張春江，等.不同蛋白對馬鈴薯面條食用品質的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技，2015，31(12)：269－276. Xu Fen, Hu Honghai, Zhang Chunjiang, et al. Effects of different types of proteins on the eating quality of potatonoodles[J]. Modern Food Science and Technology, 2015, 31(12): 269－276.

[5] 劉剛，趙鑫，周添紅，等. 我國馬鈴薯加工產業(yè)結構分析與發(fā)展思考[J].農業(yè)工程技術:農產品加工業(yè), 2010 (8): 4-11.

[6] Fernandes Fabiano, Rodrigues Sueli, Law Chung, et al. Drying of exotic tropical fruits: a comprehensive review[J]. Food and Bioprocess Technology, 2011, 4(2): 163－185.

[7] 竇媛媛. 馬鈴薯饅頭誕生記[J]. 農產品市場周刊，2015 (27)：40.

[8] 孟岳成，王君，房升，等. 熟化紅薯熱風干燥特性及數(shù)學模型適用性[J]. 農業(yè)工程學報，2011，27(7)：387－392.Meng Yuecheng, Wang Jun, Fang Sheng, et al. Drying characteristics and mathematical modeling of hot air drying of cooked sweet potatoes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(7): 387－392. (in Chinese with Englishabstract)

[9] 尹慧敏，聶宇燕，沈瑾，等. 基于Weibull分布函數(shù)的馬鈴薯丁薄層熱風干燥特性[J]. 農業(yè)工程學報，2016，32(17)：252－258. Yin Huimin, Nie Yuyan, Shen Jin, et al. Drying characteristics of diced potato with thin-layer by hot-wind basedon Weibull distribution function[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2016, 32(17): 252－258. (in Chinese with Englishabstract)

[10] Ji Hoon Moon, Cheol-ho Pan, Won Byong Yoon. Drying characteristics and thermal degradation kinetics ofhardness, anthocyanin content and colour in purple-and red-fleshed potato (.) during hot air drying[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2015, 50(5): 1255－1267.

[11] Iyota H, Nishimura N, Onuma T, et al. Drying of sliced raw potatoes in superheated steam and hot air[J]. Drying Technology, 2001, 19(7): 1411－1424.

[12] Nattriya Supmoon, Athapol Noomhorm. Influence of combined hot air impingement and infrared drying on drying kinetics and physical properties of potato chips[J]. Drying Technology, 2013, 31(1): 24－31.

[13] Sukhcharn S, Raina C S, Bawa A S, et al. Effect of pretreatments on drying and rehydration kinetics and color of sweet potato slices[J]. Drying Technology, 2016, 24(11): 1487－1494.

[14] 何賢用，楊松. 馬鈴薯全粉產品的品質與生產控制[J]. 食品工業(yè)，2005，26(3)：120－122.

[15] 食品安全國家食品中水分的測定GB 5009.3—2010: [S].

[16] Naidoo K, Amonsou E O, Oyeyinka S A. In vitro digestibility and some physicochemical properties of starch from wild and cultivated amadumbe corms[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 125: 9－15.

[17] 趙仲凱，木泰華，楊海燕，等. 不同加熱-凍融循環(huán)處理對甘薯淀粉結構及物化特性的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技，2015，31(11)：203－210，241. Zhao Zhongkai, Mu Taihua, Yang Haiyan, et al. Effect of gelatinization and retrogradation cycle treatments on thestructure and physicochemical properties of sweet potato starch[J]. Modern Food Science and Technology, 2015, 31(11): 203－210, 241. (in Chinese with Englishabstract)

[18] 汪明振，羅發(fā)興，黃強，等. 蠟質馬鈴薯淀粉的顆粒結構與性質研究[J]. 食品工業(yè)，2008 (1)：13－15，12. Wang Mingzhen, Luo Faxing, Huang Qiang, et al. Granule structure and properties of waxy potato starch[J]. The Food Industry, 2008 (1): 13－15, 12.

[19] 洪雁，顧正彪，顧娟. 蠟質馬鈴薯淀粉性質的研究[J]. 中國糧油學報，2008，23(6)：112－115. Hong yan, Gu zhengbiao, Gu juan. Properties of waxy potato starch[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2008, 23(6): 112－115. (in Chinese with Englishabstract)

[20] 沈煒. 熱處理對淀粉結構及理化性質的影響[D]. 武漢：華中農業(yè)大學，2013. Shen Wei. Effect of Heat Treatment on the Structure and the Physicochemical Properties of Starches[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2013. (in Chinese with Englishabstract)

[21] 呂為喬，韓清華，李樹君，等. 微波流態(tài)化干燥姜片復水能力和物性分析[J]. 農業(yè)機械學報，2015，46(8)：200－205. Lü Weiqiao, Han Qinghua, Li Shujun, et al. Study on rehydration capacity and physical properties ofginger slices dried by microwave fluidization[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(8): 200－205. (in Chinese with Englishabstract)

[22] 康文宇. 馬鈴薯顆粒全粉加工中細胞抗破損機理的初步研究[D]. 北京：中國農業(yè)科學院，2002. Kang Wenyu. Study on the Mechanism of Cell Brokenduring Proeessing of Potato Granules[D]. Beijing: Chinese Aeademy of Agrieultural Seiences, 2002.

[23] 曾凡逵，許丹，劉剛. 馬鈴薯營養(yǎng)綜述[J]. 中國馬鈴薯，2015，29(4)：233－243. Zeng Fankui, Xu Dan, Liu Gang. Potato nutrition: A critical review[J]. Chinese Potato Journal, 2015, 29(4): 233－243. (in Chinese with Englishabstract)

[24] 曾紹校，梁靜，鄭寶東，等. 不同干燥工藝對蓮子品質的影響[J]. 農業(yè)工程學報，2007，23(5)：227－231. Zeng Shaoxiao, Liang Jing, Zheng Baodong, et al. Effects of different drying technology on the quality of lotus-seed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(5): 227－231. (in Chinese with Englishabstract)

[25] 周清貞. 馬鈴薯全粉的制備及其應用的研究[D]. 天津: 天津科技大學, 2010. Zhou qingzhen. Studies on Preparationof Potato Granules and ITS Application[D]. Tianjin: Tianjin University of Science & Technology. 2010. (in Chinese with Englishabstract)

[26] 肖湘，蔡莽勸，張欣欣，等. 酸處理綠豆的粉末結構形態(tài)及性質研究[J]. 現(xiàn)代食品科技，2012，28(6)：630－633，661.Xiao Xiang, Cai Mangquan, Zhang Xinxin, et al. Study on microstructure and paste viscosity of acid-modified[J]. Modern Food Science and Technology, 2012, 28(6): 630－633, 661. (in Chinese with Englishabstract)

[27] Kamran Alvani, Xin Qi, Richard F Tester. Gelatinisation properties of native and annealed potato starches[J]. Starch-St?rke, 2012, 64(4):297–303.

[28] 余世鋒，楊秀春，Menager Lucile，等. 直鏈淀粉、蛋白質及脂類對大米粉熱特性的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2009 (4)：38－42. Yu Shifeng, Yang Xiuchun, Menager Lucile, et al. Effects of amylose, protein and lipid on the thermal properties ofrice flour[J]. Food and Fermentation Industries, 2009 (4): 38－42. (in Chinese with Englishabstract)

[29] 冷雪，曹龍奎. 利用差示掃描量熱儀研究小米淀粉及小米粉的糊化特性[J]. 食品科學，2015，36(19)：60－66. Leng Xue, Cao Longkui. Gelatinization characteristics of millet starch and millet flour evaluated by differential scanning calorimeter[J]. Food Science, 2015, 36(19): 60－66. (in Chinese with Englishabstract)

[30] 周國燕，胡琦瑋，李紅衛(wèi)，等. 水分含量對淀粉糊化和老化特性影響的差示掃描量熱法研究[J]. 食品科學，2009，30(19)：89－92. Zhou Guoyan，Hu Qiwei，Li Hongwei, et al. DSC study of effects of water content on gelatinization and aging of starch[J]. Food Science, 2009, 30(19): 89－92. (in Chinese with Englishabstract)

[31] 扶雄，張明，朱思明，等. 濕熱處理對玉米淀粉理化性質及消化性的影響[J]. 華南理工大學學報(自然科學版), 2015，43(2)：27－32，65. Fu Xiong, Zhang Ming, Zhu Siming, et al. Effects of heat-moisture treatment on physicochemical properties and digestibility of maize starch[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2015, 43(2): 27－32, 65 (in Chinese with Englishabstract)

[32] 楊鳳，姚天鳴，葉曉汀，等. 濕熱處理技術對淀粉理化特性影響的研究進展[J]. 糧油食品科技，2015，23(1)：21－24. Yang Feng, Yao Tianming, Ye Xiaoting, et al. Research progress in the effect of heat-moisture treatment on starch physicochemical properties[J]. Science and Technology of Cereals,Oils and Foods, 2015, 23(1): 21－24. (in Chinese with Englishabstract)

[33] Elessandra da Rosa Zavareze, Alvaro Renato Guerra Dias. Impact of heat-moisture treatment and annealing in starches: A review[J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 83(2): 317－328.

[34] 劉鄰渭. 食品化學[M]. 鄭州：鄭州大學出版社，2011.

Influence of hot-air drying condition on dehydrated potato flour gelatinization quality

Yin Huimin1,2, Wu Wenfu1, Dou Jianpeng1※, Cheng Rongmin3, Chen Junyi2

(1.130022,;2.130118,;3.130012,)

In early 2015, Ministry of Agriculture put forward the strategy that potato is classified as the fourth staple food and transferred into popular principal food suitable for dietary habit in China. Even though the China’s potato production ranks the first in the world, the sustainable development of potato processing and consuming is still extremely restricted due to the following reasons: The percentage of potato deep processing remains low; the processing products of potato are single, and have low nutrition and add value; and the potato products as staple food suitable for our dietary habit are in lack. Potato flour is one of prime products in potato deep-processing, and hot air drying has been widely used in the drying for agricultural products because of its easy operation, low cost and simple requirements for environment, court and equipment. The potato gelatinization characteristics affect the reproducibility of dehydrated products of potato. The more highly gelatinized the potato, the worse the reprocessing property, and the more difficult the application of potato as China’s principle cooking food. Therefore, it has an important significance to the research of the effects of the hot air drying conditions on the gelatinization characteristics, the drying technology of dehydrated potato products and China’s strategy of potato as staple food. Based on thin-layer drying experiment, the paper researched the influence of different temperature (40, 50, 60, 70, 80, and 90 ℃), different air velocity (0.5, 1.0, 1.5, 2.5 and 3.5 m/s) and different dicing length of fresh-cut potato (2.5, 5, 10 and 15 mm) on potato flour gelatinization quality. Microstructure and gelatinization quality of potato flour were analyzed with the use of scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimeter, and the water-absorbing capacity was measured. The results showed that gelatinization enthalpy could represent the degree of potato gelatinization; the lower the gelatinization enthalpy, the lower the degree of gelatinization; the range of initial gelatinization temperature was 62.31-64.96 ℃, and the range of termination temperature was 70.16-74.19 ℃, which was higher than the gelatinization temperature of pure starch product; the starch was not completely gelatinized when drying under the temperature higher than gelatinization temperature; the samples dried under the air velocity of 0.5-2.5 m/s showed no significant difference in gelatinization enthalpy (>0.05), while the gelatinization enthalpy of the samples dried under the air velocity of 3.5 m/s was significantly smaller than that under other air velocities; the enthalpy of potato flour decreased significantly with the increase in dicing length (0.05); ungelatinized samples showed no significant difference in water-absorbing capacity, and water-absorbing capacity was strengthened as the degree of gelatinization got higher; the gelatinization degree of potato dehydrated products was low when the hot air drying was under the temperature of 70 ℃, the air velocity of 1.0 m/s and the cutting length of 10 mm. This research can provide theoretical basis for the production of ungelatinized potato flours with hot air drying method.

drying; microstructure; quality control; potato; gelatinization characteristics; water-absorbing capacity

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038

TS255.36

A

1002-6819(2017)-12-0293-08

2016-11-22

2016-12-20

國家重點研發(fā)計劃項目“稻谷變溫智能保質干燥關鍵技術與裝備研發(fā)”（2016YFD0401001）資助。

尹慧敏，博士生，講師，主要從事農業(yè)機械測試與控制技術、農產品加工技術研究。Email：yhm_jlau@126.com

竇建鵬，副教授，主要從事農業(yè)機械測試與控制技術、農產品加工技術、智能機械研究。Email：Doujp@jlu.edu.cn

尹慧敏，吳文福，竇建鵬，成榮敏，陳俊軼.熱風干燥條件對馬鈴薯全粉糊化品質的影響[J]. 農業(yè)工程學報，2017，33(12)：293－300. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038 http://www.tcsae.org

Yin Huimin, Wu Wenfu, Dou Jianpeng, Cheng Rongmin, Chen Junyi. Influence of hot-air drying condition on dehydrated potato flour gelatinization quality[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(12): 293－300. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038 http://www.tcsae.org