干燥工藝對(duì)甘薯全粉品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

楊世雄，張 玲，李 雪，張歡歡，張雪梅，梁葉星，鐘巍然，高飛虎

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

甘薯富含多酚等多種活性成分，大量研究發(fā)現(xiàn)甘薯具有抗氧化、清除自由基、抗癌及預(yù)防心血管疾病等多種功效，甘薯全粉基本包含了新鮮甘薯除薯皮外的全部干物質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)豐富，還可以延長(zhǎng)原料的貯藏時(shí)間及便于運(yùn)輸和使用，且其加工過(guò)程環(huán)保、無(wú)廢料[1-3]。因此，采用合適的干燥工藝對(duì)甘薯進(jìn)行脫水處理，粉碎后制備成營(yíng)養(yǎng)豐富且易于存儲(chǔ)的甘薯全粉[4]。但是，甘薯全粉的加工過(guò)程通常會(huì)用到蒸煮、干燥等熱處理，而這些干燥等工藝對(duì)甘薯全粉中的多酚等物質(zhì)及其抗氧化活性具有較大程度的影響[5]。因此，研究不同干燥工藝對(duì)甘薯全粉品質(zhì)的影響，對(duì)改進(jìn)全粉品質(zhì)、提高生產(chǎn)效率等具有重要意義。

不同干燥工藝會(huì)對(duì)原材料的基本理化特性、加工特性、功能特性及感官品質(zhì)有著重要影響，尤其是對(duì)富含生物活性物質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生重要影響[6-7]。熱風(fēng)干燥仍是目前應(yīng)用最廣、最為經(jīng)濟(jì)的干燥工藝，但隨著甘薯全粉制備工藝的日益完善和對(duì)產(chǎn)品屬性及品質(zhì)要求的提高，近些年也出現(xiàn)了滾筒干燥、熱泵干燥、微波干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥、遠(yuǎn)紅外輻射干燥及變溫壓差膨化等干燥工藝。重點(diǎn)闡述熱風(fēng)干燥、滾筒干燥、微波干燥、噴霧干燥、真空冷凍干燥工藝及其他干燥工藝在甘薯全粉生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了不同干燥工藝的特點(diǎn)及其對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響，并對(duì)進(jìn)一步提高甘薯全粉的干燥效率及提升產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行了展望，以期為甘薯全粉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和應(yīng)用研究提供理論依據(jù)。

1 甘薯全粉的制備

甘薯全粉是經(jīng)過(guò)脫水烘干后得到的粉末狀、顆粒狀或片屑狀產(chǎn)品，主要通過(guò)原料篩選、去皮、切片、護(hù)色、蒸煮、干燥、粉碎等工藝完成[8]。具體工藝流程如下：

甘薯→篩選→清洗→去皮→切片→再清洗→護(hù)色→蒸煮→干燥→粉碎→包裝→產(chǎn)品。

2 干燥工藝對(duì)甘薯全粉品質(zhì)的影響

2.1 熱風(fēng)干燥

熱風(fēng)干燥由于經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便操作等特點(diǎn)，仍是目前甘薯全粉加工過(guò)程中應(yīng)用最廣泛的干燥工藝，由于其加熱溫度較高且時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品破損淀粉較多、熱敏性物質(zhì)損失大，色香味難以較好保留。孫悅等人[9]以紫薯為原料，探討了直觸式超聲對(duì)熱風(fēng)干燥過(guò)程的強(qiáng)化效果，研究不同干燥溫度和超聲功率條件下紫薯片的干燥特性和品質(zhì)變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)隨著干燥溫度升高和超聲波功率的增加，干燥速率顯著提高，將超聲技術(shù)用于熱風(fēng)干燥過(guò)程的強(qiáng)化可有效提高干燥效率和干燥品質(zhì)。梅新等人[10]以紫薯為原料，以色差值和碘藍(lán)值為考查指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)對(duì)熱風(fēng)干燥紫薯全粉工藝進(jìn)行優(yōu)化，最終得到干燥溫度60 ℃，干燥時(shí)間12 h 的條件下得到紫薯全粉品質(zhì)最佳。Guo T 等人[11]研究了熱風(fēng)干燥工藝對(duì)甘薯全粉品質(zhì)的影響，對(duì)產(chǎn)品的色澤、復(fù)水性、粒度還原糖及淀粉等進(jìn)行了比較分析，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)干燥溫度對(duì)甘薯全粉各指標(biāo)有著顯著影響，隨著干燥溫度升高，干基含水率下降加快，干燥時(shí)間縮短，淀粉含量增加，且在80 ℃下熱風(fēng)干燥的全粉粒徑最小、色澤佳、復(fù)水性最高。

2.2 滾筒干燥

滾筒干燥的特點(diǎn)是快速干燥，適合規(guī)?；a(chǎn)，成本低，但是存在全粉細(xì)胞結(jié)構(gòu)破環(huán)嚴(yán)重、缺乏甘薯固有的顆粒質(zhì)感、易發(fā)生非酶褐變等缺點(diǎn)。王尤強(qiáng)等人[12]比較了滾筒干燥、熱風(fēng)干燥、冷凍干燥對(duì)紫薯全粉理化性質(zhì)及花色苷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)滾筒干燥較熱風(fēng)干燥花色苷及理化性質(zhì)得到較好保留，適合大規(guī)模生產(chǎn)，冷凍干燥給紫薯全粉產(chǎn)生的影響最小。Hu J W 等人[13]研究了滾筒干燥制備全粉的制備工藝，以滾筒干燥機(jī)成膜能力和全粉色澤未響應(yīng)值進(jìn)行了正交試驗(yàn)，最終得到了最佳制備工藝。段欣等人[14]選用甘薯為試驗(yàn)原料進(jìn)行了滾筒干燥加工工藝的研究，以全粉色差值和堆積密度為響應(yīng)值進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定的最佳干燥工藝為進(jìn)料溫度42 ℃，進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.6%，滾筒轉(zhuǎn)速3.0 r/min，滾筒表面溫度143 ℃。

2.3 微波干燥

微波干燥的特點(diǎn)是干燥速度快、效率高，但是存在被干燥物料受熱不均勻等現(xiàn)象，因其波長(zhǎng)的特殊性，微波從物料內(nèi)部加熱，形成了由內(nèi)向外降低的溫度梯度，水分逐漸從物料內(nèi)部移出。王曉雙等人[15]采用微波干燥制備紫薯全粉，分別探討了微波功率、浸鈣濃度、乳化劑添加量及對(duì)碘藍(lán)值的影響，發(fā)現(xiàn)在最佳干燥工藝條件下制得的全粉持水性比持油性好。張鴻[16]研究了微波和紅外處理對(duì)紫薯片干燥特性及品質(zhì)的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微波、紅外干燥工藝均對(duì)紫薯片的亮度、脂肪含量、硬度及脆度等有較好的幫助，且經(jīng)過(guò)微波干燥的脆片具有更多的花青素含量，而紅外干燥對(duì)紫薯中的花青素保留相對(duì)較差。楊雙盼等人[17]以紫薯為試驗(yàn)原料，以游離淀粉碘藍(lán)值和感官得分為考查指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化回填-微波干燥工藝，結(jié)果表明在最佳工藝條件下生產(chǎn)的紫薯全粉呈亮紫色，顆粒大小均勻，分散程度好且香味濃郁。

2.4 噴霧干燥

噴霧干燥在全粉制備過(guò)程中用于試驗(yàn)研究的較多，經(jīng)其干燥的產(chǎn)品破損淀粉少，加工特性好，品質(zhì)較好且干燥速率較高，但在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求較高，成本較高[18-20]。董楠等人[21]結(jié)合甘薯全粉的出粉率、營(yíng)養(yǎng)組分及特性的變化，得出甘薯全粉噴霧干燥的最優(yōu)助干劑配方，結(jié)果表明在最優(yōu)復(fù)合組合的條件下，所得全粉出粉率可達(dá)61.14%，花色苷、類黃酮及總酮的保留率分別可達(dá)69.24%，48.12%和60.42%。文玉等人[22]以紫薯“萬(wàn)紫56”為試驗(yàn)原料，比較了噴霧干燥、熱風(fēng)干燥微波干燥及冷凍干燥對(duì)其水合特性及抗氧化活性的影響，發(fā)現(xiàn)噴霧干燥制備的紫薯全粉的DPPH 自由基清除能力及還原能力最強(qiáng)，而冷凍干燥全粉的脂質(zhì)過(guò)氧化抑制力最好。王藝杉等人[23]以紫薯為試驗(yàn)原料，采用噴霧干燥制備甘薯全粉，探討了進(jìn)風(fēng)溫度、出風(fēng)溫度、進(jìn)料濃度及噴霧壓力對(duì)紫薯全粉基本成分、碘藍(lán)值及品質(zhì)特性的影響，結(jié)果表明，較熱風(fēng)干燥噴霧干燥制備的全粉淀粉、粗蛋白及花色苷等損失較小，其持水性比持油性好。

2.5 真空冷凍干燥

真空冷凍干燥由于其在真空、低溫條件下對(duì)物料進(jìn)行干燥，因此產(chǎn)品的破損淀粉較少，色香味保留較好，熱敏性物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分損失小，產(chǎn)品品質(zhì)佳[24]，但干燥時(shí)間長(zhǎng)、成本高、能耗大且生產(chǎn)能力小。錢(qián)麗等人[25]以紫薯為試驗(yàn)原料，研究了真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥及滾筒干燥工藝對(duì)紫薯全粉顆粒結(jié)構(gòu)、色澤、吸水能力及凍融穩(wěn)定性等理化性質(zhì)和總花色苷含量與結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)真空冷凍干燥能較好地保留紫薯特有的香氣和色澤，得到的全粉吸水能力、凍融穩(wěn)定特性及花色苷含量均優(yōu)于其他2 種工藝。樊小靜等人[26]比較了真空冷凍干燥、熱風(fēng)干燥、熱泵干燥及微波輔助真空冷凍干燥對(duì)紫薯紫薯全粉理化特性的影響，結(jié)果表明真空冷凍干燥制備的紫薯全粉花青素、持水性及凍融穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其他3 種干燥方式。

2.6 其他干燥工藝

在甘薯全粉生產(chǎn)過(guò)程中，除了上述常見(jiàn)的干燥工藝之外，還有熱泵干燥、紅外干燥、變溫膨化壓差膨化干燥及復(fù)合干燥等工藝。紅外干燥作用于物料內(nèi)部，加熱均勻、效率高、能耗低、產(chǎn)品品質(zhì)好等特點(diǎn)。楊尚文等人[27]以紫薯為試驗(yàn)原料，研究了紫薯紅外干燥特性及數(shù)學(xué)模型。變溫壓差膨化干燥是一種較為環(huán)保節(jié)能的干燥工藝，且經(jīng)過(guò)其干燥的產(chǎn)品品質(zhì)較佳。劉陽(yáng)等人[28]以新鮮甘薯為試驗(yàn)原料，采用變溫壓差膨化干燥工藝制備了紫薯全粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在膨化溫度80 ℃，停滯時(shí)間5 min，抽空溫度69 ℃條件下制得的紫薯全粉顏色鮮亮、花青素含量及紫薯香味保留較好。李文峰等人[29]對(duì)氧氣體射流沖擊干燥等4 種干燥工藝對(duì)紫薯色澤、總花青素含量、總酚含量等的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣體射流沖擊干燥具有更高的干燥效率和產(chǎn)品品質(zhì)。熱泵干燥相對(duì)于熱風(fēng)干燥具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、節(jié)能及干燥效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是其不能連續(xù)化生產(chǎn)。秦波[30]采用太陽(yáng)能輔助熱泵干燥、太陽(yáng)能干燥、熱風(fēng)干燥、微波干燥及真空干燥對(duì)紫薯進(jìn)行干制加工，采用模糊評(píng)價(jià)法篩選出太陽(yáng)能輔助熱泵干燥工藝得到的紫薯干制品品質(zhì)最佳。復(fù)合干燥是通過(guò)兩者或兩者以上的干燥工藝進(jìn)行最優(yōu)組合，達(dá)到干燥物料的最理想化。田雙起等人[31]采用熱風(fēng)和紅外聯(lián)合的方式制備甘薯全粉，研究了甘薯破碎度、干燥時(shí)間及干燥溫度等工藝對(duì)其加工性能的影響。

3 結(jié)語(yǔ)

甘薯全粉作為甘薯高值化利用途徑之一，加強(qiáng)對(duì)甘薯全粉干燥技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)高效節(jié)能，并能最大程度保留原料色香味及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的干燥工藝，不僅能夠提升甘薯附加值，更能減少新鮮甘薯因腐爛而造成資源浪費(fèi)。

目前，甘薯全粉干制技術(shù)仍以熱風(fēng)干燥為主，但熱風(fēng)干燥存在能耗高、干燥效率低和熱敏性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失嚴(yán)重等不足，最大程度保留甘薯色香味及營(yíng)養(yǎng)成分的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)降耗提效是甘薯全粉產(chǎn)業(yè)的重要研究發(fā)展方向。因此，在今后的研究和生產(chǎn)中，一是要注重加強(qiáng)對(duì)聯(lián)合干燥工藝在甘薯全粉制備中應(yīng)用的研究，以提高其干燥效率和產(chǎn)品品質(zhì)；二是開(kāi)展不同干燥工藝過(guò)程中的干燥動(dòng)力學(xué)和甘薯營(yíng)養(yǎng)成分保留技術(shù)的研究，以更好提升產(chǎn)品品質(zhì)，拓寬其在食品等行業(yè)中的應(yīng)用。