紫薯粉條加工工藝及品質(zhì)研究

摘 要：為滿足消費(fèi)者對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康食品的需求，研制一種具有紫薯風(fēng)味且不含添加劑的營(yíng)養(yǎng)粉條。以紫薯全粉和甘薯淀粉為原料，感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探究紫薯全粉添加量、糊化時(shí)間、煮制時(shí)間和干燥溫度對(duì)粉條品質(zhì)的影響，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化紫薯粉條的加工工藝。結(jié)果表明，紫薯粉條的最佳工藝條件為紫薯全粉添加量12%、糊化時(shí)間60 s、煮制時(shí)間120 s、干燥溫度65 ℃。該工藝制作的紫薯粉條口感筋道、韌性十足、不易斷條、耐煮性好、具有紫薯獨(dú)特的風(fēng)味，水分含量14.15 g/100 g、灰分含量0.70 g/100 g、淀粉含量79.2 g/100 g、多糖含量2.3 mg/100 g、黃酮含量17 mg/100 g、花青素含量7.0 mg/100 g、斷條率10%、膨潤(rùn)度287%、烹飪損失9.33%、糊湯度中的透光率83.6。

關(guān)鍵詞：紫薯粉條；加工工藝；響應(yīng)曲面法

中圖分類號(hào)：S235 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-1038（2024）09-0023-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.09.005

Study on Processing Technology and Quality of Purple Sweet

Potato Vermicelli

LI Ke1，2， GUO Zhifang1，2， ZHANG Jiehua1，2， MENG Fanqi3， ZHANG Chenyu2，4

（1. Luohe Vocational Technology College， Luohe 462002， China; 2. Luohe Institute of Technology， Henan University of Technology， Luohe 462002， China; 3. Luohe Academy of Agricultural Sciences， Luohe 46200０， China; 4. Xiamen ChenJi LeYao Ju Food Company Limited， Xiamen 361100， China）

Abstract： In order to meet the demand of consumers for nutrition and healthy food， a kind of nutritional vermicelli with purple potato flavor and without additives had been developed. Purple sweet potato powder and sweet potato starch were used as raw materials. Using sensory score as evaluation index， the effects of purple sweet potato powder addition amount， gelatinization time， cooking time and drying temperature on the quality of purple sweet potato vermicelli were investigated. This study optimized the processing technology of purple sweet potato starch vermicelli through single factor experiments and response surface methodology. The results showed that the optimal processing conditions were as follows： Ｐurple sweet potato powder addition amount 12%， gelatinization time 60 s， cooking time 120 s and drying temperature 65 ℃. The vermicelli made by this process had full toughness， not easy to break， good cooking resistance， and the unique flavor of purple potato. Purple sweet potato starch vermicelli had a moisture content of 14.15 g/100 g， ash content of 0.70 g/100 g， starch content of 79.2 g/100 g， the polysaccharide content was 2.3 mg/100 g， the flavonol content was 17 mg/100 g， the anthocyanin content was 7.0 mg/100 g， broken bar rate was 10%， swelling degree was 287%， cooking loss was 9.33%， the light transmittance was 83.6.

Keywords： Purple sweet potato starch vermicelli; processing technology; response surface methodology

我國(guó)是世界上第一大甘薯生產(chǎn)國(guó)[1]，目前，紫薯種植面積約18.5萬(wàn)hm2，經(jīng)濟(jì)效益為9 731.85元/hm2，高于普通甘薯。紫薯營(yíng)養(yǎng)豐富，富含18種氨基酸、10余種微量元素和8種維生素[2]，其中所含的花青素具有降血壓、降血糖、抗氧化、抗腫瘤、改善視力等多種功能[3]。相比普通甘薯，紫薯具有更高的營(yíng)養(yǎng)保健和工業(yè)價(jià)值，是一種兼具糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和藥用作物特性于一身的農(nóng)作物。

以淀粉為主要原料的粉條具有筋道、爽口等特點(diǎn)，廣泛被中國(guó)、韓國(guó)等亞洲國(guó)家消費(fèi)者喜愛(ài)。近年來(lái)，有不少學(xué)者對(duì)粉條進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)和功能等多元化的研發(fā)。如陳兵[4]將新鮮菠菜榨汁后添加到甘薯淀粉中研制了一種菠菜粉條，產(chǎn)品具有很好的可接受性。趙萌等[5]用綠豆淀粉與紅薯淀粉復(fù)配生產(chǎn)粉條，結(jié)果表明綠豆淀粉添加量為40%時(shí)所得粉條的蒸煮品質(zhì)與感官品質(zhì)最佳。黃強(qiáng)等[6]以南瓜全乳和紅薯淀粉為原料，不添加明礬和其他任何添加劑成分，制得的粉條筋道、爽口、潤(rùn)滑。傳統(tǒng)粉條營(yíng)養(yǎng)成分單一、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低，且含有明礬、木薯粉等添加劑，研究表明，使用明礬會(huì)導(dǎo)致鋁的殘留，鋁是導(dǎo)致老年癡呆、骨病、腦病等多種危害性疾病的元兇之一[7]，已被世界衛(wèi)生組織認(rèn)定為食品污染物。紫薯營(yíng)養(yǎng)豐富，食藥兼用，目前對(duì)紫薯粉條加工工藝鮮有報(bào)道，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)紫薯粉條加工業(yè)的發(fā)展。因此，本研究以甘薯淀粉和紫薯全粉為原料，采用響應(yīng)曲面法優(yōu)化紫薯粉條加工工藝，并對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行鑒定，研制出一種營(yíng)養(yǎng)豐富、不易斷裂、嚼勁十足，且不含任何添加劑的紫薯營(yíng)養(yǎng)粉條，為無(wú)礬營(yíng)養(yǎng)粉條的開(kāi)發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紫薯品種為‘漯紫4號(hào)’，甘薯淀粉為‘漯薯10號(hào)’淀粉，均由漯河市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.2 儀器與設(shè)備

FA2004型電子天平，上海上平儀器有限公司；WQ-922型擠壓機(jī)，滄州冀華強(qiáng)有限公司；202型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；HH-2型恒溫水浴鍋，常州市偉嘉儀器制造有限公司；電磁爐，中山市光明廚衛(wèi)實(shí)業(yè)有限公司；FW177型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，北京市永光明醫(yī)療儀器廠；2001型馬弗爐，天津市華北實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；SB3200DT型超聲波清洗儀，寧波新芝生物科技股份有限公司；SHZ-D型循環(huán)水式真空泵，上海力辰科技有限公司；R201D型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海力辰科技有限公司；LXJ-IIB型高速離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；722S型可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海菁華科技儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

紫薯粉條的制作參考邢麗君等[8]的制備方法并稍加修改。其工藝流程為紫薯全粉制備→制芡→揉面→擠壓熟化→冷卻→冷凍→干燥→包裝。

1.3.2 操作要點(diǎn)

（1）紫薯全粉的制備

選取新鮮紫薯清凈，去皮，切成薄片，放入55 ℃干燥箱中烘干水分，用粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，過(guò)80目篩，裝入自封袋保存。

（2）制芡

稱取6 g甘薯淀粉，加入9 mL、70 ℃水?dāng)嚢杈鶆?，然后加?0 mL沸水，置于沸水浴上糊化60 s，攪拌至黏稠狀，即淀粉完全糊化。

（3）揉面

將94 g混合物（82 g甘薯淀粉+12 g紫薯全粉）分次加入上述芡糊中，揉到面團(tuán)表面光滑細(xì)膩、不黏手、無(wú)大顆粒氣泡為止。

（4）擠壓熟化

將揉好的面團(tuán)放入擠壓機(jī)中，將其擠壓至沸水中煮至120 s，撈出，室溫水中冷卻、定型。

（5）冷凍、干燥、包裝

將冷卻后的粉條梳理整齊后放入-12 ℃的冰箱中冷凍6 h左右，冷凍后取出自然解凍，解凍過(guò)程中及時(shí)整理粉條，防止黏連，隨后放入65 ℃烘箱中干燥1 h即可取出進(jìn)行包裝。

1.3.3 單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)中紫薯全粉和甘薯淀粉的總量為100 g。以紫薯粉條的感官評(píng)分為指標(biāo)，考察紫薯全粉添加量（8%、10%、12%、14%、16%）、糊化時(shí)間（40、50、60、70、80 s）、煮制時(shí)間（80、100、120、140、160 s）及干燥溫度（45、55、65、75、85 ℃）四個(gè)因素對(duì)紫薯粉條品質(zhì)的影響。

1.3.4 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Box-Behnken Design（BBD）中心組合進(jìn)行四因素三水平的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選取紫薯全粉添加量A、糊化時(shí)間B、煮制時(shí)間C、干燥溫度D為自變量，以感官評(píng)分為響應(yīng)值，采用響應(yīng)面法進(jìn)行分析，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.4 產(chǎn)品質(zhì)量分析

1.4.1 感官評(píng)價(jià)

選擇10名食品專業(yè)的同學(xué)作為評(píng)委，依據(jù)表2中的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)品評(píng)流程對(duì)紫薯粉條進(jìn)行評(píng)價(jià)打分，總分為100，結(jié)果取平均分。

1.4.2 理化檢測(cè)

（1）水分含量

根據(jù)《GB 5009.3—2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》[9]，采用直接干燥法測(cè)定產(chǎn)品的水分含量。

（2）淀粉含量

根據(jù)《GB 5009.9—2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中淀粉的測(cè)定》[10]，采用酸水解法測(cè)定產(chǎn)品的淀粉含量。

（3）灰分含量

根據(jù)《GB 5009.4—2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》[11]，采用馬弗爐法測(cè)定產(chǎn)品的灰分含量。

1.4.3 烹煮特性

斷條率的測(cè)定參考《GB/T 23587—2009粉條》[12]中的方法；糊湯值的測(cè)定參考Bin[13]的方法；烹飪損失的測(cè)定參考楊書珍等[14]的方法。

1.4.4 活性成分

花青素含量測(cè)定參考Chen等[15]的方法，黃酮含量測(cè)定參考高麗威[16]的方法，多糖含量測(cè)定參考林翔凱[17]的方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”的形式表示，應(yīng)用Excel 2010進(jìn)行整理，采用Design-Expert 12進(jìn)行方差分析，并用Origin 2021作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

從圖1a可知，紫薯粉條感官評(píng)分隨著紫薯全粉添加量增加呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。當(dāng)紫薯全粉添加量為12%時(shí)，感官評(píng)分最高，為91，此時(shí)產(chǎn)品色澤、彈性及柔韌度較好，但隨著添加量的繼續(xù)增加，粉條色澤變暗，柔韌度變差。由圖1b可知，隨著糊化時(shí)間的延長(zhǎng)，紫薯粉條感官評(píng)分呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，淀粉糊化時(shí)間為60 s時(shí)，粉條感官評(píng)分最高，為89，此時(shí)產(chǎn)品彈性較好。從圖1c可知，隨著煮制時(shí)間的延長(zhǎng)，紫薯粉條感官評(píng)分先上升后下降，當(dāng)煮制時(shí)間為120 s，感官評(píng)分為90，達(dá)到最大值，此時(shí)產(chǎn)品彈性、韌性較好。煮制時(shí)間短時(shí)，淀粉內(nèi)部連接強(qiáng)度弱，易斷條；若煮制時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可溶性物質(zhì)溶出，品質(zhì)變差[18]。由圖1d可以看出，隨著干燥溫度的升高，紫薯粉條感官評(píng)分呈先上升后下降的趨勢(shì)。當(dāng)干燥溫度為65 ℃時(shí)，感官評(píng)分最高，為92，此時(shí)紫薯粉條的色澤較好。

2.2 響應(yīng)面法優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

2.2.1 試驗(yàn)結(jié)果與方差分析

根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)，利用Design-Expert 12對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多項(xiàng)序列回歸變量模型關(guān)系擬合處理，得到紫薯粉條品質(zhì)評(píng)分（Y）與紫薯全粉添加量（A）、糊化時(shí)間（B）、煮制時(shí)間（C）、干燥溫度（D）的二次多元回歸模型為：Y=92.40+1.67A+4.00B-2.33C+0.500 0D-8.50AB+1.50AC+0AD+2.00BC-11.50BD+0.500 0CD-9.28A2-13.53B2-19.03C2-10.78D2。

對(duì)該模型擬合的回歸方程進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，此模型的F=21.70，P＜0.000 1，表明試驗(yàn)所選用的二次多項(xiàng)模型具有顯著性。失擬項(xiàng)F=5.81，P=0.052 3＞0.05，影響不顯著，表明模型對(duì)數(shù)據(jù)有較好的擬合作用。信噪比為14.866 4＞4，說(shuō)明此模型有足夠強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)。R2Adj為0.911 9、R2Pre為0.758 2，兩者相差不超過(guò)0.2，表明此模型擬合程度好，誤差控制在可允許的范圍內(nèi)，可以用于響應(yīng)曲面的分析。因此，此模型可以分析和預(yù)測(cè)紫薯粉條的生產(chǎn)工藝結(jié)果。一次項(xiàng)B（P＜0.01）對(duì)響應(yīng)值存在極顯著影響，A、C、D均不顯著（P＞0.05），交互項(xiàng)AB、BD（P＜0.000 1）對(duì)響應(yīng)值存在極顯著影響，A2、B2、C2、D2均極顯著（P＜0.000 1）。影響紫薯粉條感官評(píng)分的因素主次關(guān)系為B＞C＞A＞D，即糊化時(shí)間影響最大，干燥溫度影響最小。

2.2.2 響應(yīng)面交互作用結(jié)果分析

響應(yīng)面圖能夠清晰地反映各因素對(duì)響應(yīng)值的影響以及它們之間的協(xié)同效應(yīng)。響應(yīng)面圖的曲面陡度越大，說(shuō)明兩因素交互作用越顯著；等高線的形狀呈橢圓形表示兩因素交互作用顯著，而圓形表示交互不顯著[19-20]。由圖2a、２e可知，紫薯粉條的感官評(píng)分隨著各因素的增加呈先升高后緩慢下降趨勢(shì)，響應(yīng)曲面陡峭表明紫薯全粉添加量和糊化時(shí)間交互作用極顯著、糊化溫度和干燥溫度交互作用極顯著。由圖2b、２c、２d、２f可知，響應(yīng)曲面陡度適中，等高線形狀呈圓形，說(shuō)明各因素之間的交互作用小。這與方差分析結(jié)果相吻合。

2.2.3 最佳工藝條件的驗(yàn)證

經(jīng)過(guò)響應(yīng)面回歸分析，得到紫薯粉條的最佳工藝條件為紫薯全粉添加量12%、糊化時(shí)間60 s、煮制時(shí)間120 s、干燥溫度65 ℃。對(duì)優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，多次平行試驗(yàn)粉條的感官評(píng)分平均值為92，理論值與實(shí)際值基本一致，說(shuō)明該試驗(yàn)的擬合性能好，該模型有很好的分析預(yù)測(cè)能力，運(yùn)用響應(yīng)面法優(yōu)化紫薯粉條的加工工藝合理，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量分析

在最優(yōu)工藝條件制得的紫薯粉條呈紫紅色，筋道、爽口、潤(rùn)滑，水分含量為14.15 g/100 g、灰分含量為0.70 g/100 g、淀粉含量為79.2 g/100 g、斷條率10%，均符合《GB/T 23587—2009粉條》中的要求。紫薯粉條的膨潤(rùn)度為287%，烹飪損失為9.33%，糊湯度中的透光率為83.6，多糖含量為2.3 mg/100 g、黃酮含量為17 mg/100 g、花青素含量為7.0 mg/100 g。

3 結(jié)論

本研究以紫薯全粉為原料，采用機(jī)械擠壓式工藝制作紫薯粉條，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)響應(yīng)面法對(duì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定紫薯粉條的最佳工藝條件為紫薯全粉添加量12%、糊化時(shí)間60 s、煮制時(shí)間120 s、干燥溫度65 ℃。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的工藝制得的紫薯粉條符合《GB/T 23587—2009 粉條》的質(zhì)量要求，且不含明礬或其他添加劑，粉條綠色、健康、營(yíng)養(yǎng)，是一款兼具飽腹與保健價(jià)值的新型營(yíng)養(yǎng)粉條，具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

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