徐 飞， 钮福祥， 朱 红， 岳瑞雪， 孙 建， 张 毅
(江苏徐州甘薯研究中心，江苏徐州 221131)
摘要：以紫色甘薯品种宁紫薯1号为材料，进行复合紫色甘薯条加工的预备试验，结果表明：加入1.2%果冻粉，可赋予产品足够的特性和韧性，便于成形。同时，对影响复合紫色甘薯条质量的含糖量、浓缩比、柠檬酸用量及烘烤温度等主要因素进行研究，通过正交试验确定最佳参数组合：糖的添加量15%、浓缩比1.5 ∶1、柠檬酸用量0.12%，烘烤温度 60 ℃。在该条件下生产出来的复合紫色甘薯条色泽鲜亮，条形饱满而完整，规格统一，富有一定的弹性和韧性，口感筋道，甘薯香味浓郁。
关键词：紫色甘薯条；加工；生产工艺；正交试验
甘薯营养丰富，富含18种氨基酸，其中含有人体必需的8种氨基酸，膳食纤维的含量为米面的10倍，维生素B1和维生素B2是米面的2倍，维生素E为小麦的9.5倍，维生素C和胡萝卜素比小麦高10倍等[1]。此外，甘薯还具有许多生理保健功能。日本国立癌症预防研究所对40 多种蔬菜进行抑癌试验，结果发现甘薯的抑癌效果最好。甘薯是一种理想的碱性食品，可调节人体的酸碱平衡。甘薯中含有丰富的膳食纤维，可预防肠道癌及消化道疾病。紫色甘薯中的花青素有强烈脱除氧自由基的功能，具有防癌、抗癌、抗过敏、抗突变、改善关节柔韧性和血管弹性、调节免疫力等生理功能。可见，紫色甘薯具有更加广阔的开发和应用前景[2-5]。
随着研究的不断深入，甘薯日益凸显的营养价值和保健价值越来越受到人们广泛的关注。“食甘薯热”正在兴起，成为人们追求健康的消费时尚。甘薯食品的加工也如火如荼地开展，形成了丰富多彩的产品面貌，如甘薯条、甘薯片、真空油炸薯片、香脆薯片、速冻甘薯条等产品[6-7]。就甘薯条加工而言，传统甘薯条的生产以薯块切条制作而成，该方法对甘薯原料要求比较高，适宜的品种少，产生的下脚料多，浪费严重。本研究的复合紫色甘薯条是利用甘薯泥进行调配、浓缩、成形、烘烤而成，它改变了甘薯原有的组织结构和加工性能，形成的产品口感筋道，甘薯香味浓郁，形态饱满，突出了紫色甘薯条的营养和色泽特点，增加了产品的新颖性，同时紫色甘薯可与不同肉色甘薯复合，形成丰富的色彩，大大提高产品的商品价值，丰富甘薯产品的面貌，但有关这一方面的研究鲜见报道。复合紫色甘薯条用甘薯泥制作而成，原料利用率高，品种适宜性广，是甘薯加工利用的一条经济途径。
1.1 材料
新鲜紫色甘薯宁紫薯1号，一级白砂糖，果冻粉，柠檬酸；打浆机，60目不锈钢网筛，不锈钢锅，不锈钢铲，不锈钢钢丝刀，烘箱等。
1.2 方法
1.2.1 工艺流程 复合紫色甘薯条生产工艺流程：紫色甘薯→清洗→去皮→护色→切分→熟化→打浆→调配→浓缩→注模→冷却成形→造型→烘烤→整理→包装。
1.2.2 操作要点及基本工艺参数的确定
1.2.2.1 原料的选择 原料食味要好，色泽鲜亮。为便于薯泥浓缩、减少能耗、提高产品出率，原料干率不宜太低，选择干率>23%的高干率品种，如京薯6号、宁紫薯1号、徐紫薯3号、济薯18等都比较适宜。本研究选宁紫薯1号为试验材料，该品种干物率较高，为28%左右，肉色鲜艳，食味佳。
1.2.2.2 护色 宁紫薯1号去皮后应立即进行护色处理，护色液为柠檬酸0.15%[7]，亚硫酸钠对花青素有褪色作用，不宜使用。若整个甘薯带皮蒸煮，则无须护色，去皮后放入护色液中。
1.2.2.3 原料熟化方式 为便于浓缩，要尽量减少水分的加入，采用蒸汽加热熟化的方法比较好。为缩短蒸熟时间，甘薯可切片后再蒸煮。
1.2.2.4 打泥(打浆) 同样，打泥时也要尽量少加水，以能够连续出料为宜。总用水量是原料净质量的1.5倍。
1.2.2.5 去除粗纤维 粗纤维影响产品外观和口感，打浆时须去除。试验用打浆机不能够去除粗纤维，打浆后须要过60目不锈钢网筛去除粗纤维。生产中，打浆机用孔径为0.6 mm不锈钢网筛即可基本去除粗纤维。
1.2.2.6 调配 配料中除果冻粉(凝胶剂)外，白砂糖和柠檬酸具有调节口感的作用。白砂糖与果冻粉混合溶解后加入薯浆，柠檬酸调配成水溶液，接近浓缩终点时加入。
1.2.2.7 浓缩 浓缩既是去除部分水分的过程，提高干物率，保证产品的饱满形态，同时也是不同配料相互热融合过程，加热浓缩和不断搅拌能够使配料混合均匀。浓缩终点时，用铲子挑起薯泥，有滞留现象，这时薯泥含水量40%左右，既有一定的干物率，又具有一定的流动性，便于注模。
1.2.2.8 注模 浓缩达到终点时，倒入柠檬酸溶液，快速搅拌均匀后，趁热立即注模，以免降温凝固，失去流动性，影响注模。注模后，将表面刮平，静止放置。
1.2.2.9 冷却定型 注模后采用冷水或冷风强制冷却，以凝固定型。冷却速度宜快，以减轻酸的热降解作用，影响凝固效果。冷却定型后，即是甘薯糕。
1.2.2.10 成形 冷却定型后的甘薯糕具有一定的弹性和韧性，可整体从模具中移出，用不锈钢钢丝刀先后2次切成条形，长短尺寸根据需要而定。切条时，动作要轻柔，防止断条。
1.2.2.11 烘烤 烘烤时，切分好的甘薯条，单层摆放于网筛烘具中，避免相互粘连和受热不均。按设定温度烘烤至含水量16%～18%，柔软而有透明感。
1.2.3 预备试验 本研究选用果冻粉为凝冻剂，它是果糕类食品常用的凝冻剂，是复合甘薯条形成的最重要的物质，它的添加量直接影响产品的形成、形态和口感；但添加过多也会影响口感，增加成本。因此，对果冻粉的添加量进行单因素的预备试验，以确定适宜的果冻粉添加量。
1.2.4 正交试验 除以上影响产品质量的工艺因素外，含糖量也会影响产品的口感，适宜的含糖量使产品的风味更加协调；甘薯泥浓缩状态即浓缩比(甘薯浆与浓缩物料重量比)，既影响复合紫色甘薯条成形效果，又影响产品的形态；柠檬酸的添加是为了调节口感，使糖酸比适宜，但是柠檬酸对果冻粉有降解作用，对产品成形造成直接影响；温度既影响产品的烘烤状态，又能够加速柠檬酸对果冻粉的降解作用，烘烤温度不适宜，就会严重影响产品的形态和口感。综合考虑以上各因素，确定含糖量(以去皮后的鲜薯质量为基数)、浓缩比、柠檬酸添加量及烘烤温度为正交试验4因素，按表1中3个水平进行正交试验。
表1 复合紫色甘薯条加工工艺的正交试验设计
水平A：加糖量(%)B：浓缩比C：柠檬酸添加量(%)D：烘烤温度(℃)1151．0∶10．08452201．5∶10．12603252．0∶10．1675
2.1 预备试验结果
由表2可以看出，当果冻粉的添加量达到1.0%时，产品凝冻效果好，弹性、韧性足，既不粘连，也便于成形；而低于0.8%时，产品难以成形，韧性不足，口感黏牙。但是，果冻粉含量高，也会影响产品风味，高于1.6%时，产生异味。兼顾弹性和风味两方面因素，选择适宜的果冻粉添加量为1.2%，即为最佳比例。
表2 果冻粉的添加量对复合甘薯条成形工艺的影响
添加比例(%)影响状况0．60稍有弹性0．80有弹性1．00弹性尚好1．20特性尚好1．40特性好1．60弹性足，稍有异味1．80弹性足，有异味
预备试验结果还表明，单一的果冻粉凝冻特性不受温度变化影响，即在工艺适宜的范围内，温度的变化不会影响果冻粉的凝胶强度。
2.2 正交试验结果
从正交试验结果和极差分析结果(表3)得出，以上4因素对产品质量的影响从大到小依次为C>D>A=B，最佳组合为A1B2C2D2，为试验2号组合，即加糖量15%，浓缩比 1.5 ∶1，柠檬酸添加量0.12%，烘烤温度60 ℃。
2.3 原因分析
2.3.1 柠檬酸添加量的影响 从正交试验结果可看出，柠檬酸添加量是最大的影响因素。柠檬酸不仅用于调节口感，使产品达到适宜的糖酸比，还在于柠檬酸对果冻粉有降解作用，从而影响产品的形态、口感。柠檬酸浓度越大，果冻粉热降解程度越高，成形越困难。另外，受热能够加速柠檬酸对果冻粉的降解作用，尤其在烘烤阶段，时间长(4～6 h)、温度高(最高 75 ℃)，稍有不慎，果冻粉降解严重，产品就会失去韧性和形态感，口感黏牙。添加柠檬酸调节pH值，使紫色甘薯中花青素的色泽更加鲜艳。所以，柠檬酸的添加量不仅要适宜，而且还要选择在浓缩终点添加，这样既能改善色泽，又能减轻果冻粉的热降解程度。
表3 复合紫色甘薯条加工工艺的正交试验结果
试验号ABCD感官评分(分)111118921222953133390421239152231896231291731329183213909332192k191．390．390．090．0k290．391．392．792．3k391．091．090．090．3R1．01．02．72．3
注：感官评分包括色泽、形态、口感、风味4个指标，满分共100分，4个指标各25分。
2.3.2 烘烤温度的影响 从极差分析结果可看出，烘烤温度也是对产品质量影响较大的因素。烘烤是水分蒸发的主要动力，温度低，水分蒸发缓慢，效率低；温度高，不仅影响产品色泽，更严重的是能够加速柠檬酸对果冻粉的降解作用，从而使产品失去应有的弹性、口感和饱满的形态。因此，复合紫色甘薯条烘烤温度宜为60 ℃左右，不宜超过65 ℃。
2.3.3 加糖量和浓缩比的影响 为了调节产品口感而添加白砂糖，不同的人的口感嗜好不同，对甜味的要求和和感受不同，白砂糖的添加对工艺和产品感官质量影响较小。浓缩比主要影响产品的饱满度，浓缩比小，水分高，烘烤后产品形态不饱满；浓缩比高，产品状态饱满，但浓缩比太高，就会影响柠檬酸的混合，流动性降低，也不便出料和注模。
3.1 浓缩方式
薯泥的浓缩是复合紫色甘薯条生产工艺中的一个重要环节，浓缩方式不仅影响浓缩物的状态(如色泽、气味、硬度等)，还影响产品的质量和生产效率。这里主要讨论2种浓缩方式：(1)夹层锅常压浓缩。浓缩与物料混合同时进行，温度高，便于物料融合，水分蒸发快。随着水分的蒸发，温度逐渐升高，容易发生焦糖和美拉德反应，影响物料色泽。(2)真空浓缩。根据薯泥的特性，采用刮板式真空浓缩锅，不仅能够得到较高的浓缩比，而且能够较好地保持甘薯泥原有的色泽和风味。同时，浓缩时间短、效率高。但是，由于真空降低了物料温度，使物料提前发生凝冻现象，失去流动性，无法进行注模和造形。因此，结合常压和真空浓缩的特点，可按照“常压热混合→真空浓缩→常压热融合→注模”的工艺顺序进行，这样既能提高效率，又能保持产品色泽。
3.2 果冻粉的添加量
在试验条件下，样品处理的批量比较小，各种试验参数都能够严格控制，从而能够获得比较准确的试验结果。在实际生产中，处理批量大，生产连续进行，各种工艺参数很难准确控制，如热浓缩时间、烘烤温度、烘烤时间及配料的计量等参数，会产生一定的波动和误差，可能会影响产品质量。尤其果冻粉会产生热酸降解，工艺操作不慎，受热过度，会加速果冻粉酸降解，影响凝冻效果和产品质量。生产中除严格控制工艺流程和各种技术参数外，还可适当增加果冻粉添加量，以适应生产工艺宽泛性的要求。另外，生产中尽量减少下脚料的产生及下脚料的反复回填利用，以免产生果冻粉降解物的积累，影响产品口感和色泽。
3.3 甘薯泥的再开发利用
紫色甘薯经“熟化→打泥→调配→浓缩→注模→冷却成形→造型→烘烤”等工艺加工而成复合紫色甘薯条，作为中间产物，薯泥还可以用来进一步加工成其他形式的产品，如薯糕、薯枣、香脆薯饼、小薯仔，添加到面粉中制作甘薯挂面等；浓缩薯泥也可作为终端产品直接销售，作面包、饼干、月饼等的馅心料、调味料和薯酱等直接食用[8-10]；有的采用酶解法制作紫甘薯泥，用于调配饮料，从而提高溶解性[11]；紫色甘薯泥可与其他肉色甘薯泥复合，制作色彩薯条，提高产品的新颖性。薯泥可开发的产品多种多样，深受消费者喜爱。浓缩薯泥作为再加工原料便于储存和运输，可以调节原料在季节和地域上的限制，为甘薯的加工利用开辟更加广泛的途径。
复合甘薯条的生产以宁紫薯1号为材料，最佳技术参数组合为：果冻粉添加量1.2%、加糖量15%、浓缩比1.5 ∶1、柠檬酸添加量0.12%、烘烤温度60 ℃。在此生产工艺条件下，产品色泽鲜艳，条形饱满，口感筋道，甘薯香味浓郁。在产品质量影响因素中，柠檬酸添加量和烘烤温度对产品质量影响较大，而加糖量及浓缩比影响相对较小。为提高效率、保持产品色泽，将甘薯浆混合及浓缩时最好采用常压与真空浓缩相结合的方式进行。在实际生产中，要严格控制热处理过程，减轻和避免果冻粉的热酸降解。甘薯泥作为中间产物和半成品，再开发利用潜力巨大，市场前景广阔。
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收稿日期：2014-08-05
基金项目：国家现代农业产业技术体系建设专项(编号：CARS-11-B-20)：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX(14)2005-4]。
作者简介：徐 飞(1965—)，男，江苏新沂人，副研究员，从事农产品加工研究。E-mail：xufei_11@126.com。
doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2015.08.087
中图分类号：TS215
文献标志码：A
文章编号：1002-1302(2015)08-0264-03
徐 飞，钮福祥，朱 红，等. 复合紫色甘薯条的生产工艺[J]. 江苏农业科学，2015，43(8)：264-266.
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