馬鈴薯早餐粉工藝優(yōu)化

孔雀 吳俊彩 孫萬(wàn)成

摘要 以馬鈴薯生全粉為原料，料液比為1∶70混合均勻后，再添加30%鮮榨蘋(píng)果漿。經(jīng)預(yù)煮、糊化、噴霧干燥等工藝處理后以麥芽糊精、單甘酯、白砂糖、牦牛奶粉等添加劑研發(fā)馬鈴薯生全粉早餐粉。確定了生產(chǎn)馬鈴薯早餐粉的工藝參數(shù)為料液比1∶70，進(jìn)風(fēng)口溫度180 ℃，轉(zhuǎn)速17 r/min，麥芽糊精添加量為5%;早餐粉配方最適添加量為60%的噴霧干燥馬鈴薯全粉、單甘酯5%、白砂糖15%、牦牛奶粉15%。

關(guān)鍵詞 早餐粉;馬鈴薯生全粉;噴霧干燥;集粉率

中圖分類(lèi)號(hào) TS215 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2020）03-0171-04

Abstract The potato raw powder was used as raw material， and 70 times water was added to mix evenly， and then 30% fresh apple pulp was added. After pretreatmenting， gelatinizationing， spray drying， malt dextrin， monoglyceride， white granulated sugar， yak milk powder and other additives were added to develop potato powder. The technological parameters for the production of potato breakfast powder were determined： material liquid ratio 1∶70， air inlet temperature 180 ℃， rotating speed 17 r/min， the amount of maltodextrin is 5%. The optimum formulation of breakfast powder was 60% spray dried potato powder， monoglyceride 5%， white granulated sugar 15%， yak milk powder 15%.

Key words Breakfast powder;Whole potato flour;Spray drying;Flour collecting rate

馬鈴薯屬于堿性食品，能夠中和人體內(nèi)過(guò)多酸性食品所帶來(lái)的酸度，具有保持人體內(nèi)酸堿均衡的作用。脂肪含量?jī)H0.2%，屬于低脂肪食品，有減重減脂的功效。同時(shí)它含有維持人類(lèi)生命所必需的7類(lèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和8種氨基酸，富含VC、VB、胡蘿卜素、類(lèi)胡蘿卜素、纖維素、復(fù)合碳水化合物以及其他多種微量成分。它被公認(rèn)為是一種全營(yíng)養(yǎng)食品，享有“地下蘋(píng)果”“第二面包”和“珍貴作物”等美譽(yù)。馬鈴薯所含有的干物質(zhì)約占自身重量的20%，主要物質(zhì)是淀粉，含量為132%～20.5%，有2種不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)，包括直鏈淀粉與支鏈淀粉[1-3]。

噴霧干燥技術(shù)是用噴霧的方法，使物料以霧滴狀態(tài)分散于熱氣流中，物料與熱空氣在短時(shí)間充分接觸，在瞬間完成傳熱和傳質(zhì)的過(guò)程[4]。具有傳熱快、水分蒸發(fā)迅速和干燥時(shí)間短的特點(diǎn)，且制品質(zhì)量好，質(zhì)地松脆，溶解性能也好，能改善某些制劑的溶出速率，適用于熱敏性藥物[5-6]。

目前市面上的早餐粉多以雜糧為原料，如黑芝麻糊、米粉、藕粉、豆奶粉[7-8]，但以馬鈴薯作為主要原料的早餐品種較少。2015年1月，我國(guó)政府提出馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，即將馬鈴薯作為第四大主糧進(jìn)行主食產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)。在不久的將來(lái)會(huì)涌現(xiàn)出一批以馬鈴薯生全粉為原料的主糧產(chǎn)品，以馬鈴薯生全粉為原料的食品開(kāi)發(fā)將更加廣泛[9]。

該研究以馬鈴薯生全粉為材料，研發(fā)馬鈴薯早餐粉，改善傳統(tǒng)的以含大量淀粉的谷物作為原料的早餐粉沖調(diào)性不佳的問(wèn)題。筆者選擇馬鈴薯生全粉為主要原料，混合蘋(píng)果漿以增加膳食纖維含量并進(jìn)一步提高速溶性，采用噴霧干燥工藝對(duì)馬鈴薯生全粉早餐粉的生產(chǎn)工藝和配方作了優(yōu)化研究，以期開(kāi)發(fā)出具有特色的馬鈴薯全粉產(chǎn)品，為馬鈴薯生全粉加工提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯生全粉（青海省互助縣青薯9號(hào)）;麥芽糊精（秦皇島鵬遠(yuǎn)淀粉有限公司）;白砂糖（江西巧嫂食品有限公司）;單甘酯（河南恩苗食品有限公司）;牦牛奶粉（青海雪峰牦牛乳業(yè)有限責(zé)任公司）;檸檬酸、氯化鈉、氫氧化鉀、鹽酸、碘均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

LPG-5高速離心噴霧干燥機(jī)（江蘇無(wú)錫市尚德干燥設(shè)備有限公司）;臺(tái)式高速離心機(jī)（湖南赫西儀器裝備有限公司）;B13L-I可調(diào)式電爐（青海天地樂(lè)科技有限責(zé)任公司）;精密電子秤（沈陽(yáng)市龍騰電子有限責(zé)任公司）;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）;UV-2600分光光度計(jì)（島津企業(yè)管理有限公司）;磁力攪拌器（上海力辰科技有限公司）;糊化鍋（諸城凱朗恩有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯早餐粉技術(shù)路線。圖1為馬鈴薯早餐粉制作工藝。

1.3.1.1

調(diào)漿。將蘋(píng)果洗凈、削皮，切成1 cm3的小塊，加入檸檬酸與氯化鈉護(hù)色，并將其與馬鈴薯生全粉和麥芽糊精混合均勻后轉(zhuǎn)移入糊化鍋中。

1.3.1.2 預(yù)煮糊化。加熱期間不間斷攪拌，使之受熱均勻，煮沸后繼續(xù)加熱3 min使其糊化完全。

1.3.1.3 過(guò)濾、濃縮。對(duì)漿液進(jìn)行過(guò)濾，濃縮至原體積的1/2。

1.3.1.4 再潤(rùn)濕。對(duì)噴霧干燥完成的馬鈴薯蘋(píng)果干粉使用0.2%的大豆卵磷脂溶液進(jìn)行噴涂。

1.3.1.5 過(guò)篩。待二次調(diào)配完成后將產(chǎn)品用60目篩子過(guò)篩，充分混勻，及時(shí)包裝防止吸潮。

1.3.2 助干劑選擇。

選擇麥芽糊精[10]為助干劑，在噴霧干燥之前加入，使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為馬鈴薯生全粉的6%、8%、10%、12%，以不加干燥助劑為對(duì)照，固定物料濃度為70%。進(jìn)風(fēng)口溫度為180 ℃，出風(fēng)口溫度為80 ℃，轉(zhuǎn)速為17 r/min，經(jīng)過(guò)噴霧干燥后，計(jì)算出當(dāng)麥芽糊精添加量為10%時(shí)出粉率最高。

1.3.3 集粉率[11]計(jì)算。

集粉率=集粉瓶中收集的粉質(zhì)量噴霧干燥前料液的固形物質(zhì)量×100%

1.3.4 糊化度。

改進(jìn)Birch方法[12]，將樣品全部通過(guò)60目篩網(wǎng)，取樣品0.2 g懸浮于98 mL蒸餾水中，加2 mL 10 mol/L的KOH溶液，磁力攪拌5 min后，4 500 r/min離心10 min。取0.2 mL上清液，加0.2 mL 0.2 mol/L的HCl溶液，再加入15 mL蒸餾水，最后加入碘溶液（1 g碘、4 g碘化鉀溶解到100 m/L蒸餾水當(dāng)中）0.2 mL，在600 nm紫外分光光度計(jì)下測(cè)定吸光度，此時(shí)得到吸光度A1。

另取0.2 g樣品懸浮于95 mL蒸餾水中，加入5 mL 10 mol/L KOH溶液，磁力攪拌5 min，4 500 r/min離心10 min。取上清液0.2 mL，加入0.5 mol/L HCl溶液02 mL中和，再加入15 mL蒸餾水，最后加入碘液0.2 mL，在600 nm條件下比色測(cè)定吸光度，此時(shí)得到吸光度A2。糊化度計(jì)算公式為：

糊化度=A1A2×100%

1.3.5 感官評(píng)價(jià)。

為確定各因素添加量對(duì)馬鈴薯早餐粉感官品質(zhì)的影響，邀請(qǐng)10位相關(guān)人員，5名男生5名女生組成感官評(píng)定小組，參照表1進(jìn)行感官評(píng)分[13]。

1.3.6 護(hù)色劑選擇。

由于蘋(píng)果在打漿過(guò)程中易與空氣接觸而發(fā)生褐變，所以選用檸檬酸與氯化鈉對(duì)蘋(píng)果漿進(jìn)行護(hù)色，以保護(hù)蘋(píng)果漿原有顏色。將新鮮蘋(píng)果去皮、破碎后浸泡在水中，分別加入0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%檸檬酸和0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%氯化鈉作為護(hù)色劑進(jìn)行護(hù)色[14]。

48卷3期 孔 雀等 馬鈴薯早餐粉工藝優(yōu)化

1.4 單因素和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。分別考察料液比[1∶50、1∶60、1∶70、1∶80、1∶90（g∶mL）]、進(jìn)風(fēng)口溫度（160、170、180、190、200 ℃）、進(jìn)料轉(zhuǎn)子速度（13、15、17、19、21 r/min）對(duì)噴霧干燥效果的影響。

1.4.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。選擇料液比、進(jìn)風(fēng)口溫度、進(jìn)料轉(zhuǎn)子速度3個(gè)因素，采用L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以噴霧干燥產(chǎn)品集粉率為主要指標(biāo)，優(yōu)化噴霧干燥參數(shù)，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2。集粉率是以集粉瓶中的粉末質(zhì)量為計(jì)算基準(zhǔn)，可以間接反映糊化后馬鈴薯生全粉的黏壁與噴干粉的收集情況，可以用于考察馬鈴薯早餐粉噴霧干燥工藝參數(shù)的優(yōu)劣。

1.5 馬鈴薯早餐粉調(diào)味配方優(yōu)化

采用L9（34）正交試驗(yàn)，以產(chǎn)品感官評(píng)分為指標(biāo)，確定最佳調(diào)味配方，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表3。馬鈴薯早餐粉的感官評(píng)價(jià)按100分制進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為色澤20分、組織狀態(tài)20分、口感30分、沖調(diào)性30分。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴霧干燥助劑量的確定

由圖2可以得出，隨著麥芽糊精添加量的增加，集粉率不斷增加。但添加量超過(guò)5%，集粉率增加不明顯。綜合費(fèi)用、添加量等情況確定噴霧干燥助劑添加量為5%。

2.2 蘋(píng)果漿添加量的確定

從圖3可以看出，當(dāng)蘋(píng)果漿的添加量為30%時(shí)集粉率最高，原因是當(dāng)蘋(píng)果漿添加量增大時(shí)，料液中的含糖量也會(huì)增加，使料液黏度增大，不利于噴霧干燥。

2.3 蘋(píng)果漿護(hù)色劑的選擇

由表4可知，檸檬酸添加量為0.35%或0.40%，氯化鈉添加量為1.0%或1.1%時(shí)，蘋(píng)果漿的褐變程度最輕，護(hù)色效果最好，最接近蘋(píng)果原有的顏色，因此選用0.35%檸檬酸與1.0%氯化鈉共同作為護(hù)色劑，可最大限度地保持蘋(píng)果漿原有的色澤，獲得最佳護(hù)色效果。

2.4 料液比對(duì)噴霧干燥效果的影響

由圖4可知，隨著料液比的增加，集粉率呈先增大后減少的趨勢(shì)，當(dāng)料液比小于1∶70時(shí)，固形物含量增大，單位時(shí)間內(nèi)需要干燥霧化的液滴數(shù)也相應(yīng)增加，而系統(tǒng)供給的熱量一定，致使較多液滴不能完全干燥而產(chǎn)生黏壁[15]。當(dāng)料液比大于1∶70時(shí)，固形物含量降低，水分含量較高，在干燥塔內(nèi)不能充分干燥，黏壁較為嚴(yán)重，料液比過(guò)高或者過(guò)低均會(huì)導(dǎo)致物料在干燥塔內(nèi)不能充分干燥，所以確定料液比為1∶70。

2.5 進(jìn)風(fēng)口溫度對(duì)噴霧干燥效果的影響

如圖5所示，隨著進(jìn)風(fēng)口溫度的升高，集粉率先升高后降低。當(dāng)進(jìn)風(fēng)口溫度較低時(shí)，物料在干燥塔內(nèi)無(wú)法充分干燥，從而發(fā)生黏壁現(xiàn)象，導(dǎo)致集粉率降低。當(dāng)進(jìn)風(fēng)口溫度過(guò)高，物料表面水分蒸發(fā)加快，其表面形成硬殼，阻止了水分的擴(kuò)散與蒸發(fā)，同時(shí)物料內(nèi)部蒸氣壓增大，使粉粒開(kāi)裂、水分外溢，回潮[4，16]，從而發(fā)生黏壁現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致干燥塔內(nèi)黏附的粉粒發(fā)生焦糊。當(dāng)溫度達(dá)180 ℃時(shí)，集粉率最高，所以確定最佳進(jìn)風(fēng)口溫度是180 ℃。

2.6 轉(zhuǎn)子速度對(duì)噴霧干燥效果的影響

由圖6可知，隨著轉(zhuǎn)子速度的增大，集粉率呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，進(jìn)料速度增大，未被霧化的液滴體積增大，有較多液滴不能被干燥完全，水分不能徹底蒸發(fā)，在干燥塔表面產(chǎn)生黏壁。另外液滴直徑的增大會(huì)影響噴霧干燥的時(shí)間，更易發(fā)生黏壁現(xiàn)象。轉(zhuǎn)速為19 r/min時(shí)，集粉率最高，所以確定最佳轉(zhuǎn)速為19 r/min。

2.7 噴霧干燥正交試驗(yàn)結(jié)果

從料液比、進(jìn)風(fēng)口溫度、轉(zhuǎn)子速度對(duì)噴霧干燥效果影響來(lái)看，影響產(chǎn)品集粉率的各因素主次為A>B>C，即料液比>進(jìn)風(fēng)口溫度>轉(zhuǎn)子速度（表5）。不考慮交互作用時(shí)，噴霧干燥產(chǎn)品集粉率最高的組合是A2B2C1，即當(dāng)料液比為1∶70、進(jìn)風(fēng)口溫度為180 ℃、轉(zhuǎn)子速度為17 r/min時(shí)，噴霧干燥效果最好。

2.8 馬鈴薯早餐粉調(diào)味配方優(yōu)化

從表6馬鈴薯粉、單甘酯、牦牛奶粉、白砂糖對(duì)馬鈴薯粉感官評(píng)價(jià)值的影響結(jié)果來(lái)看，影響產(chǎn)品感官評(píng)定的各因素主次為B>A>D>C，即單甘酯>馬鈴薯粉>白砂糖>牦牛奶粉。由結(jié)果可知，馬鈴薯粉以A2為最佳，單甘酯以B2為最佳，牦牛奶粉以C3為最佳，白砂糖以D1為最佳。綜合來(lái)看A2B2C3D1為最佳組合，即各輔料最佳的添加量為馬鈴薯粉60%、單甘酯5%、牦牛奶粉15%、白砂糖15%。

優(yōu)化馬鈴薯早餐粉調(diào)味配方時(shí)，影響產(chǎn)品感官評(píng)定的各因素主次為B>A>D>C，即單甘酯>馬鈴薯粉>白砂糖>牦牛奶粉。馬鈴薯粉添加量對(duì)早餐粉感官品質(zhì)的影響達(dá)到極顯著水平（P<0.01），單甘酯對(duì)早餐粉感官品質(zhì)的影響達(dá)到極顯著水平（P<0.01），白砂糖對(duì)早餐粉感官品質(zhì)的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05），牦牛奶粉對(duì)早餐粉感官品質(zhì)的影響差異不顯著。

3 結(jié)論

該試驗(yàn)對(duì)馬鈴薯早餐粉的生產(chǎn)工藝以及調(diào)味配方進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)單因素、正交試驗(yàn)確定了噴霧干燥工藝的參數(shù)和最佳調(diào)味配方，結(jié)果表明在馬鈴薯生全粉中添加5%的麥芽糊精作為干燥助劑，可以明顯提高集粉率;噴霧干燥時(shí)選擇料液比為1∶70、進(jìn)風(fēng)口溫度為180 ℃、轉(zhuǎn)子速度17 r/min，產(chǎn)品的集粉率最高，各參數(shù)對(duì)產(chǎn)品集粉率的影響主次因子順序?yàn)榱弦罕?、進(jìn)風(fēng)口溫度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速;馬鈴薯粉、單甘酯的添加量都對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)有極顯著影響，白砂糖添加量對(duì)產(chǎn)品感官品質(zhì)的影響顯著，影響產(chǎn)品感官評(píng)定的主次順序?yàn)閱胃术?馬鈴薯粉>白砂糖>牦牛奶粉，最佳配方為馬鈴薯粉60%、單甘酯5%、白砂糖15%、牦牛奶粉15%。

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