滲透預(yù)處理對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響

潘真清

(安徽工程大學(xué) 生物與食品工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241000)

紫薯又叫黑薯，薯肉呈紫色至深紫色。紫薯是我國(guó)從日本引種、改良、馴化、培育成功的甘薯新品種。紫薯含有大量藥用價(jià)值高的花青素，花青素是目前發(fā)現(xiàn)的防治疾病、維護(hù)人類健康最直接、最有效、最安全的自由基清除劑，其清除自由基的能力是維生素C的20倍、維生素E的50倍。由此可知，紫薯具有獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能。實(shí)驗(yàn)以紫薯為原料，研究滲透預(yù)處理方法對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響。滲透脫水是把物料存放于高滲溶液中以移出部分水分的過(guò)程，水分?jǐn)U散的推動(dòng)力是溶液與物料之間的滲透差。滲透脫水中水的轉(zhuǎn)移不發(fā)生相變，能夠避免由于高溫引起的食品色澤、風(fēng)味和質(zhì)地的變化，是提高食品營(yíng)養(yǎng)、感官品質(zhì)和功能特性的前處理方法。通過(guò)研究滲透預(yù)處理對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出一種低糖、保健的紫薯果脯提供基礎(chǔ),為開(kāi)發(fā)利用紫薯資源，提高紫薯的價(jià)值提供更多途徑。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

紫薯(市售);鹽酸(南京化學(xué)試劑有限公司)；無(wú)水乙醇(無(wú)錫市蘇強(qiáng)化工有限公司)；葡萄糖、蔗糖、氯化鈉(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)；所有試劑均為分析純。

JY1002電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)；FSH-2可調(diào)高速勻漿(金壇市瑞爾電器有限公司)；DHG-9023電熱恒溫鼓風(fēng)干燥(上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司)；KJ23C-AN2微波爐(廣東美的微波爐制造有限公司)；W-100高速萬(wàn)能粉碎機(jī)(黃驊市振興機(jī)電儀器廠)；JK-400CDB超聲波清洗機(jī)(合肥金尼克機(jī)械制造有限公司)；723N可見(jiàn)分光光度計(jì)(上海精科有限公司)；HH-2恒溫水浴鍋(金壇市杰瑞爾電器有限公司)；SHA-CA水域恒溫振蕩器(金壇市杰瑞爾電器有限公司)；L-550大容量離心機(jī)(湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司)；CR-400色差儀(日本美能達(dá)有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

工藝流程：紫薯→挑選→沖洗、瀝水→預(yù)處理(燙漂、滲透)→瀝水→干燥→測(cè)定。

(1)花色苷含量測(cè)定。稱取紫薯干樣2 g(新鮮紫薯3 g)，經(jīng)粉碎后，加入100 mL(新鮮的加入50 mL)95%酸性乙醇：1.5 mol/L氯化氫(85∶15)，50 ℃、240 W功率下，超聲提取60 min后，提取液倒入離心管中離心15 min(4 000 r/min)，收集上層清液，濾液定容、稀釋一定倍數(shù)后，在535 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，計(jì)算花色苷含量(花色苷的含量均為干基含量)。

(

1

)

式中

,A

為波長(zhǎng)535 nm處吸光度；

V

為花色苷溶液的定容體積

(

mL

)

；

N

為稀釋倍數(shù)；

W

為提取物干質(zhì)量

(

g

)

；98.2為花色苷色素的平均消光系數(shù)。

(

2

)

色澤測(cè)定。采用色差計(jì)測(cè)定。以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)，依CIELAB表色系統(tǒng)測(cè)量樣品的

L

、

a

和

b

值。其中

L

、

a

和

b

分別代表試樣的明度、紅綠度和黃藍(lán)度(

L

=

0表示黑色，

L

=

100表示白色。+

a

為偏紅，-

a

為偏綠，值越大表示偏向越嚴(yán)重；+

b

為偏黃，-

b

為偏藍(lán))6。以新鮮紫薯作為參照，利用色差儀測(cè)定鮮樣與樣品的值，并進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)[5]

(1)燙漂對(duì)紫薯花色苷含量的影響。燙漂對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖1所示。不同燙漂時(shí)間對(duì)紫薯的影響如圖2所示。紫薯在97 ℃水域中燙漂60 s后，呈現(xiàn)出紫紅色并帶有一定硬度，既起到了控制細(xì)胞內(nèi)酶活防止紫薯氧化色變的作用，又軟化了紫薯片，為后續(xù)紫薯滲透工藝提供有利條件。若燙漂時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則花色苷損失嚴(yán)重，而且紫薯片容易開(kāi)裂。紫薯經(jīng)燙漂后花色苷含量比未燙漂的花色苷含量減少，主要是因?yàn)樽鲜砘ㄉ辗肿咏Y(jié)構(gòu)中具有多個(gè)酚羥基，是水溶性色素，在燙漂過(guò)程中有部分花色苷溶入水中，從而導(dǎo)致?tīng)C漂后紫薯花色苷含量減少。

圖1 燙漂對(duì)紫薯花色苷含量的影響 圖2 不同燙漂時(shí)間對(duì)紫薯的影響

(2)滲透對(duì)紫薯含水量的影響。紫薯滲透前后的總含水量如圖3所示。新鮮紫薯經(jīng)滲透劑滲透后總含水量減少，同時(shí)，由于滲透劑濃度比細(xì)胞液泡濃度高，因此滲透劑進(jìn)入細(xì)胞中，而細(xì)胞中的水則進(jìn)入滲透劑中，從而導(dǎo)致滲透后的紫薯的總含水量降低。

(3)滲透劑對(duì)紫薯花色苷含量的影響。滲透劑對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖4所示。由圖4可知，就單一滲透劑而言，隨著葡萄糖、氯化鈉溶液濃度的增加，紫薯中花色苷的含量也隨之緩慢增加；而隨著蔗糖溶液濃度的增加，紫薯中花色苷的含量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。而經(jīng)復(fù)合滲透劑處理的紫薯，花色苷含量要比單一滲透劑高，故將最佳滲透劑定為：10%葡萄糖+20%蔗糖+5%氯化鈉。此時(shí)紫薯滲透后呈紫紅色，表面明亮有光澤。

(4)滲透時(shí)間對(duì)紫薯花色苷含量的影響。滲透時(shí)間對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖5所示。隨著滲透時(shí)間的增長(zhǎng)，紫薯花色苷的含量呈現(xiàn)先增加后減少的數(shù)據(jù)曲線。從圖5中可以看出，滲透時(shí)間在1h時(shí)花色苷的含量最高，此時(shí)的產(chǎn)品組織均勻，軟硬適中。當(dāng)滲透時(shí)間小于1 h時(shí)，產(chǎn)品比較硬，滲透劑只有少量滲入；而滲透時(shí)間大于1h時(shí)，產(chǎn)品太軟，甚至?xí)霈F(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，同時(shí)花色苷的損失也會(huì)增多，使產(chǎn)品顏色出現(xiàn)不均勻的狀態(tài)。因此，紫薯果脯的最佳滲透時(shí)間為1 h。

(5)滲透溫度對(duì)紫薯花色苷含量的影響。滲透溫度對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖6所示。隨著滲透溫度的升高，紫薯花色苷的含量呈現(xiàn)先增加后減小的數(shù)據(jù)曲線，圖6顯示在溫度為60 ℃的時(shí)候，紫薯片花色苷的含量最高。此溫度的成品組織均一，硬度適中，顏色也較好。在滲透脫水時(shí)，因?yàn)楦邼舛热苜|(zhì)(糖和鹽)，再加上水和溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)梯度的設(shè)立，促進(jìn)兩個(gè)過(guò)程同時(shí)在逆流流動(dòng)，一個(gè)是從食物流出的水，另一個(gè)是溶質(zhì)流入食品，在這個(gè)過(guò)程中，更多的水比溶質(zhì)轉(zhuǎn)移通常是由于細(xì)胞膜的滲透性。如果溫度過(guò)低，滲透速度低，紫薯片較硬；溫度過(guò)高，產(chǎn)品太軟，并且伴有開(kāi)裂現(xiàn)象，花色苷溶出也多，顏色偏淡。因此把最佳滲透溫度定為60 ℃。

圖3 紫薯滲透前后的總含水量 圖4 滲透劑對(duì)紫薯花色苷含量的影響

圖5 滲透時(shí)間對(duì)紫薯花色苷含量的影響 圖6 滲透溫度對(duì)紫薯花色苷含量的影響

(6)振蕩速度對(duì)紫薯花色苷含量的影響。振蕩速度對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖7所示。隨著水域振蕩器的振蕩速度加快，紫薯花色苷的含量呈現(xiàn)先增加后減小的數(shù)據(jù)曲線。由圖7可知，產(chǎn)品在振蕩速度為100 r/min的時(shí)候，花色苷的含量最高。此振蕩速度的成品組織均一，顏色紫紅而有光澤。如果振蕩速度過(guò)慢，滲透速度慢，產(chǎn)品表面黏性??；振蕩速度過(guò)快，產(chǎn)品的顏色太淡，主要是因?yàn)閯×业恼袷帲鲜淼幕ㄉ論p失太多，導(dǎo)致產(chǎn)品的顏色受到很大的影響。故紫薯振蕩滲透時(shí)的最佳振蕩速度為100 r/min。

圖7 振蕩速度對(duì)紫薯花色苷含量的影響

2.2 滲透正交試驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)2.1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最佳滲透溫度為60 ℃，時(shí)間為1 h，振蕩速度為100 r/min，設(shè)計(jì)一個(gè)L(3)優(yōu)化試驗(yàn)。將紫薯果脯滲透溫度、滲透時(shí)間、振蕩速度在最佳滲透劑(10%葡萄糖+20%蔗糖+5%氯化鈉)下設(shè)計(jì)一個(gè)三因素三水平的正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)得出各實(shí)驗(yàn)號(hào)的紫薯果脯花色苷的含量，確定最佳工藝條件，結(jié)果如表1所示。由表1可知，各實(shí)驗(yàn)號(hào)中紫薯果脯的花色苷含量最高的為2號(hào)，即ABC。為檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性，將2號(hào)ABC與3號(hào)ABC進(jìn)行一組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。故滲透對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響因素主次順序?yàn)椋篈>C>B,即影響的程度由大到小依次為溫度、振蕩速度、時(shí)間，最優(yōu)組合為：ABC，即滲透溫度為50 ℃，時(shí)間為1 h，振蕩速度為100 r/min。此時(shí)所得產(chǎn)品花色苷的含量最高，顏色為紫紅而有光澤，組織狀態(tài)均勻一致，軟硬適宜，口感較好。

表1 紫薯果脯滲透處理的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

2.3 不同預(yù)處理對(duì)紫薯果脯干燥動(dòng)力學(xué)及干制品品質(zhì)的影響[6]

(1) 含水量對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響。根據(jù)2.2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將紫薯在10%葡萄糖+20%蔗糖+5%氯化鈉溶液中以最佳工藝條件(50 ℃,1 h，100 r/min)滲透。然后沖洗、瀝干水分，用熱風(fēng)干燥(80 ℃)方法烘干到一定含水量，計(jì)算紫薯果脯的含水量，并觀察產(chǎn)品品質(zhì)。含水量對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響如表2所示，干燥到不同含水量的紫薯如圖8所示。由表2和圖8可知，用熱風(fēng)干燥在80 ℃時(shí)烘烤紫薯果脯，產(chǎn)品含水量在20%時(shí)，所得到的產(chǎn)品組織狀態(tài)均一，其硬度、光澤度都比較好，有嚼勁，口感醇厚，含水量在低于和高于20%的時(shí)候所得到的產(chǎn)品感官評(píng)定均沒(méi)有20%的好，因此，紫薯果脯含水量最佳值為20%。

表2 含水量對(duì)紫薯果脯品質(zhì)的影響

圖8 干燥到不同含水量的紫薯(滲透后)

(2)不同預(yù)處理下紫薯熱風(fēng)、微波干燥動(dòng)力學(xué)曲線。將紫薯在最佳工藝條件下滲透，然后沖洗、瀝干水分，分別采用微波干燥(中低火)和熱風(fēng)干燥(80 ℃)方法烘干到含水量在20%時(shí)，計(jì)算紫薯果脯的含水量，做出不同預(yù)處理紫薯果脯的干燥曲線。

不同預(yù)處理紫薯熱風(fēng)干燥曲線如圖9所示，不同預(yù)處理紫薯微波干燥曲線如圖10所示。由圖9、圖10可知，無(wú)論哪種干燥方法對(duì)于紫薯的基本成分都會(huì)造成一定程度的損失，紫薯干燥特性受燙漂的影響較大。熱風(fēng)干燥時(shí)，較高溫度下干制品的失色較大，味道較淡且形狀卷曲嚴(yán)重，說(shuō)明其色香味較差，收縮變形較大，干制品的綜合評(píng)價(jià)質(zhì)量差。與熱風(fēng)干燥相比，采用微波中低火干燥大大縮短了干燥時(shí)間，操作簡(jiǎn)單，而且顏色變化小，產(chǎn)品質(zhì)量好。但由于微波干燥脫水速度太快，產(chǎn)品易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，因此要嚴(yán)格控制微波干燥的功率和時(shí)間。

圖9 不同預(yù)處理紫薯熱風(fēng)干燥曲線 圖10 不同預(yù)處理紫薯微波干燥曲線

(3)不同預(yù)處理下熱風(fēng)和微波干燥方法對(duì)紫薯果脯花色苷含量的影響。不同預(yù)處理對(duì)紫薯花色苷含量的影響如圖11所示。由圖11可知，干燥方式不同，相同預(yù)處理的紫薯的花色苷的含量也不同。熱風(fēng)干燥條件下，未燙漂、未滲透(燙漂后)和滲透這三種預(yù)處理方式，紫薯花色苷的含量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),而微波干燥條件下，則呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

(4)不同預(yù)處理下熱風(fēng)和微波干燥方法對(duì)紫薯果脯復(fù)水性的影響。將干燥后的紫薯片放入60 ℃水域中復(fù)水30 min，所得到的產(chǎn)品細(xì)胞吸水膨脹，顏色變淡，含水量增加。若復(fù)水時(shí)溫度過(guò)高或者時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則容易導(dǎo)致紫薯片開(kāi)裂，甚至完全不成形。不同預(yù)處理紫薯的復(fù)水性如圖12所示。由圖12可以看出，在兩種干燥方法下，三種預(yù)處理方式的紫薯果脯的復(fù)水性的趨勢(shì)是一致的，其復(fù)水比從大到小依次為未滲透(燙漂后)、未燙漂、滲透。但相同的預(yù)處理方式下微波干燥的紫薯的復(fù)水性明顯高于熱風(fēng)干燥方法。

圖11 不同預(yù)處理對(duì)紫薯花色苷含量的影響 圖12 不同預(yù)處理紫薯的復(fù)水性

(5)不同預(yù)處理下熱風(fēng)和微波干燥方法對(duì)紫薯果脯色澤的影響。不同預(yù)處理對(duì)紫薯果脯色澤的影響如表3所示。由表3可知，紫薯經(jīng)過(guò)未燙漂、燙漂和滲透三種預(yù)處理后，其熱風(fēng)干燥后的紫薯果脯的色澤有著顯著的變化。其中，熱風(fēng)干燥的紫薯果脯色澤的

L

值從大到小依次為未燙漂處理、燙漂處理、滲透處理，而

a

、

b

和△

E

值的變化趨勢(shì)與

L

值趨勢(shì)相同，說(shuō)明滲透處理后的紫薯果脯色澤亮度降低、紅色值變淺。不同預(yù)處理干燥后的紫薯如圖13所示。經(jīng)過(guò)三種方法處理的紫薯果脯，其微波干燥后的干制品的色澤

L

、

a

、

b

和△

E

值的變化趨勢(shì)與熱風(fēng)干燥相同，但是均高于熱風(fēng)干燥，說(shuō)明微波干燥能夠較好地保持紫薯的紫紅色，產(chǎn)品品質(zhì)更高。

表3 不同預(yù)處理對(duì)紫薯果脯色澤的影響

圖13 不同預(yù)處理干燥后的紫薯

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)可知，紫薯果脯最佳滲透工藝為：滲透劑為10%葡萄糖+20%蔗糖+5%氯化鈉，滲透溫度為50 ℃，滲透時(shí)間為1 h，恒溫水域振蕩器的速度為100 r/min。該工藝條件下所得的產(chǎn)品顏色為紫紅而有光澤，組織狀態(tài)均勻一致，硬度和韌性均比較適宜，并且具有紫薯獨(dú)特的風(fēng)味。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，紫薯果脯干燥到含水量為20%時(shí)品質(zhì)最佳，此時(shí)所得到的產(chǎn)品組織狀態(tài)均一，其硬度、光澤度都比較好，有嚼勁口感醇。紫薯干燥特性受滲透的影響較大，而未燙漂和未滲透的紫薯的干燥曲線則很相近，都比較平穩(wěn)。與熱風(fēng)干燥相比，采用微波干燥大大縮短了干燥時(shí)間，達(dá)到相同含水率的時(shí)間明顯短；同時(shí)，采用微波干燥所得的產(chǎn)品花色苷的含量、復(fù)水性和色澤等方面都比熱風(fēng)干燥效果好。