微波膨化菊芋脆片的研制

陈安徽，孙月娥,2，王卫东,2

(1.徐州工程学院食品学院，江苏 徐州 221008；2.江苏省食品生物加工工程技术研究中心，江苏 徐州 221008)

微波膨化菊芋脆片的研制

陈安徽1，孙月娥1,2，王卫东1,2

(1.徐州工程学院食品学院，江苏 徐州 221008；2.江苏省食品生物加工工程技术研究中心，江苏 徐州 221008)

对不同预处理的菊芋片进行微波膨化，研究菊芋片厚度、预处理方式、水分含量、水分均衡时间、微波功率和时间、固化处理方式对微波膨化效果的影响。得出最佳工艺参数：菊芋片厚度6mm，90℃热风干燥3.5h，预处理后菊芋片初始水分含量降至20%，水分均衡4h，用低档(额定功率800W)进行微波膨化150s，在此条件下，产品的酥脆度、色泽和外型均良好，最大膨化率达到2.18。以不同质量浓度糊精、NaCl或CaCl2处理新鲜菊芋片。结果表明：NaCl是影响膨化的最重要因素，其次是糊精和CaCl2，实验的最优组合为NaCl 1.5g/mL、糊精1g/mL、CaCl2 0.4g/mL，此条件处理后的菊芋脆片的酥脆性、膨胀率和色泽均得到了改善。

微波；膨化；菊芋；脆片

菊芋又名洋姜，是菊科向日葵属宿根性草本植物，原产北美洲，经欧洲传入中国，现在中国大多数地区有栽培。菊芋地下块茎富含菊糖，具有调整肠道内微生物区系，促进钙吸收的作用，其作为膳食纤维复合物也已被正式认可[1-2]。

微波膨化果蔬脆片是近年来发展起来的一种新产品，采用微波膨化技术最大程度的保持了果蔬原有的营养成分、色香味及矿物质等，克服了油炸果蔬脆片口感油腻、色泽发暗、贮藏后有不同程度哈败等问题。其特点是质地膨松、口感酥脆，具有原果蔬的风味、易于消化吸收，并且水分含量低、易于贮存，携带和食用方便，在现代食品工业中显示出极大的优越性。目前已有微波膨化菠萝脆片[3]、苹果脆片[4]、马铃薯脆片[5]、香蕉脆片[6]、番木瓜混合脆片[7]的报道，但是尚无菊芋脆片的报道。本实验进行微波膨化菊芋脆片的研究，旨在为菊芋功能性食品的深加工提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器

菊芋 市售。

DGF3006A电热鼓风干燥箱 重庆银河试验仪器有限公司；MM723HDL-PW美的微波炉 美的电器股份有限公司；FA2004电子天平 上海越平科学仪器有限公司；GZX-DH.600-Ⅱ电热恒温干燥箱 上海跃进医疗器械厂。

1.2 方法

1.2.1 膨化菊芋脆片的生产工艺流程

菊芋→挑选→清洗→去皮→修整→切片→护色(0.05%柠檬酸溶液浸泡)→添加剂浸渍处理→沥干→预干燥→水分均衡→微波膨化→固化处理→冷却→分级→包装

1.2.2 操作要点

切分：切成不同厚度(4、6、8mm)的菊芋片，比较厚度对微波膨化效果的影响。

添加剂浸渍处理：将一定质量的新鲜菊芋片分别放入不同质量浓度的NaCl溶液(1～4g/mL)、糊精溶液(1～6g/mL)和CaCl2溶液(0.1～0.7g/mL)中，室温渗浸2h，同时作空白对照。

预干燥：将经过去皮、切片、护色以及浸渍等前处理的新鲜菊芋片放在电热鼓风干燥箱中，干燥至适宜水分含量。

水分均衡：将预干燥后的菊芋片装在保鲜袋中放置2、4、6、12h，使水分含量均匀一致后，微波膨化，对比不同水分均衡时间的物料对微波膨化效果，同时作空白对照。

微波膨化：将水分均衡后的菊芋片整齐放在大玻璃平皿中，送入微波炉膨化。

固化处理：由于微波膨化不能使脆片彻底干燥，剩余水分会引起脆片回软、皱缩、酥脆性变差[8]。因此，膨化后的菊芋片要进行固化处理，以使产品固定成型，提高脆片脆度，利于保藏。用4种方法进行固化处理，研究其对微波膨化效果的影响：1)将菊芋脆片放在电热干燥箱中，45℃保持4h；2)将菊芋脆片放在电热干燥箱中，60℃保持2h；3)将菊芋脆片45℃热风干燥4h后放在5℃低温保藏24h；4)将菊芋脆片放在电热干燥箱中，60℃保持2h后装入保鲜袋中密封，放冰箱低温保藏(5℃)24h。

1.2.3 参数测定

水分含量测定采用直接干燥法[9]；体积测定采用小米排除法[8]；膨化率测定采用文献[8]的方法。

物料的体积=小米与物料的总体积－小米的体积

1.2.4 实验设计

首先采用单因素试验考察菊芋片厚度、热风干燥时间、水分均衡时间、微波功率和时间、浸渍处理方式等对脆片膨化率的影响，然后选择其中的主要因素，采用L16(43)正交表进行试验，优化微波膨化的最佳工艺参数。

2 结果与分析

2.1 菊芋片厚度对膨化率的影响

微波对所加工的物料有一定的穿透深度，在穿透深度以内，物料表里同时吸热升温形成热源状态加热。如果物料厚度超过微波的穿透深度，微波在未深入到物料内部时已大大衰弱，内部主要依赖热传导升温，升温慢，膨化不充分[10]。若物料过薄，将使微波能从内部反射到产品表面，导致能量损失。将菊芋切成4、6、8mm的菊芋片，在90℃烘箱中预干燥至质量为原来质量的20%左右，用微波炉中档膨化，分别测定不同厚度菊芋片的膨化率，如图1所示，当菊芋片厚度为6mm时膨化率最大。

图1 菊芋片厚度对膨化率的影响Fig.1 Effect of chip thickness on puffing efficiency

2.2 热风干燥脱水特征曲线

将新鲜菊芋去皮、洗净、切成厚度均匀的薄片，平摊在培养皿中，分别在60、70、80、90℃烘箱中热风干燥，记录各种温度下干燥至质量恒定所需的时间，由图2可知随着干燥时间延长，菊芋片中水分含量逐渐减少，且干燥温度越高水分减少速度越快。

图2 热风干燥脱水特征曲线Fig.2 Dehydration curve of hot air drying

2.3 热风干燥时间对菊芋膨化率影响

物料膨化的主要动力是其内部所含的水分。当物料受微波辐射后迅速升温，在短时间内使物料纤维组织结构间的水分汽化成蒸汽，产生强大的蒸汽压差并促使纤维结构间距膨大，水分逸出而物料定型成微孔，得到膨化产品[11-12]。将新鲜菊芋切成6mm厚的薄片，在0.05%柠檬酸溶液中浸泡30min。沥干后于90℃烘箱中分别热风干燥2.5、3、3.5、4h，研究不同水分含量对微波膨化效果的影响，结果如图3所示。由图3可知最佳热风干燥时间为3.5h，最佳膨化时间为2min。因此，膨化前物料水分含量会影响膨化率。

图3 热风干燥时间对微波膨化的影响Fig.3 Effect of drying time on puffing efficiency

2.4 水分均衡时间对微波膨化影响

按上述方法处理菊芋后切成厚度6mm的薄片，放入烘箱烘干3.5h。使水分含量约为20%。然后将菊芋片密封在塑料袋中[13]，分别于室温下放置2、4、6、12h，使水分均匀分布后再进行微波膨化，对比不同水分均衡时间物料的微波膨化效果，同时作空白对照，由图4可知水分均衡时间为4h时产品膨化率最大。

图4 水分均衡时间对膨化率的影响Fig.4 Effect of water equilibrium time on puffing efficiency

2.5 微波功率和膨化时间对膨化率影响

以烘箱90℃分别对菊芋片热风干燥3.5h后，分别在不同的微波功率和膨化时间下对菊芋进行膨化，测其膨化率。由图5可知，尽管采用微波炉中档膨化时，随着膨化时间的延长，其膨化率升高，但是膨化时间增大容易使产品焦糊，影响产品品质，因此，微波膨化的最佳工艺：低档膨化150s。

图5 微波功率和膨化时间对菊芋脆片膨化率的影响Fig.5 Effect of puffing power and time on puffing efficiency

2.6 固化处理方式对产品酥脆性影响

按照1.2节方法采用4种不同的固化处理方式，由感官评定结果(表1)可见：采取第三种处理方式，即将菊芋产品45℃热风干燥4h后放在5℃低温保藏24h生产的产品感官品质最佳。

表1 不同固化处理方式对产品感官品质的影响Table 1 Effect of solidification method on sensory evaluation

2.7 浸渍处理对微波膨化影响

菊芋水分含量高，固形物含量少，鲜菊芋片经预干燥后收缩明显，导致变薄变小。经微波膨化后虽然膨化率高，但酥脆性不够理想，所以通过提高固形物含量(渗透糊精)以及提高物料的复合介电常数(渗透NaCl)来提高酥脆性。

图6 添加剂浸渍对膨化率的影响Fig.6 Effect of additive dipping on puffing efficiency

将新鲜菊芋按上述方法处理后切成厚度6mm的薄片，分别放入质量浓度为1、2、3、4、6g/mL的糊精，质量浓度为1、1.5、2、2.5、3、4g/mL的NaCl和质量浓度为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7g/mL

的CaCl2溶液中浸泡2h，取出沥干，称质量，放入烘箱烘干3.5h后密封保存，使水分均衡4h。取出后用微波中档膨化45s，测其膨化率。由图6可知用2%的NaCl浸渍菊芋片2h所得产品的膨化率最大，效果最好。

根据单因素试验确定的添加剂用量设计正交试验(表2)，以确定最佳条件。结果见表3。

表2 正交试验因素及水平Table 2 Factors and levels of orthogonal experiments

表3 正交试验方案及结果分析表Table 3 Design and results of orthogonal experiments

正交试验结果的极差越大，表示该因素的水平变化对试验的影响越大，该因素也越重要，反之，极差值越小，该因素重要性越小。从表3可以看出，以膨化率为指标，所研究的3个因素中，极差大小顺序为：A＞C＞B，实验得出的最优组合为A2B3C2，即微波膨化前用NaCl 1.5g/mL、糊精1g/mL、CaCl20.4g/mL的混合溶液浸渍，产品品质较好。

3 结 论

采用热风预干燥和微波膨化相结合的方式生产出一种色泽洁白、口感酥脆、膨化质量较高、具有保健功能的菊芋脆片。将新鲜菊芋切成6mm厚薄片，先采用NaCl 1.5g/mL、糊精 1g/mL和CaCl20.4g/mL混合溶液浸渍处理，随后在90℃热风干燥3.5h，经过4h水分均衡后，再微波低档膨化150s，然后在45℃热风干燥箱中进行4h固化处理，最后放在5℃低温保藏24h，可以得到膨化率、酥脆性、色泽、外形都较好的菊芋脆片产品。

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Preparation Processing of Jerusalem Artichoke Chips by Microwave Puffing

CHEN An-hui1，SUN Yue-e1,2，WANG Wei-dong1,2
(1. College of Food Engineering, Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221008, China；2. Jiangsu Engineering Research Center for Food Biology Processing, Xuzhou 221008, China)

Jerusalem artichoke chips were puffed by microwave oven after different pre-treatments. Effects of chip thickness, pre-treatment style, water content, water equilibrium time, microwave power and time, and solidification method were investigated to improve the puffing efficiency of products. Results indicated that jerusalem artichoke chip thickness of 6 mm, suitable drying temperature and time of 90 ℃ and 3.5 h, water content of 20% after pre-drying fresh chips by hot air, water equilibrium for 4 h and then puffing for 150 s could result in jerusalem artichoke chips with high quality such as crispness, color and morphology and the maximum expansion ratio of 2.18. The jerusalem artichoke chips were treated with dextrin, NaCl and CaCl2at various concentrations. Effects of NaCl, dextrin and CaCl2on microwave puffing were also investigated. Results showed that crispness, expansion rate and color of jerusalem artichoke chips were improved after the treatment at optimal combination conditions such as 1.5% NaCl, 1% dextrin and 0.4% CaCl2. These investigations will provided a reference for the research and development of chips and will accelerate the development of jerusalem artichoke chips.

microwave；puffing；jerusalem artichoke；crisp chips

TS255.36

B

1002-6630(2010)18-0461-04

2010-06-21

徐州工程学院大学生实践创新训练计划项目(2010年)；苏北科技发展计划项目(SBN200910087)

陈安徽(1979—)，男，讲师，博士，研究方向为应用微生物学。E-mail：chenah201@163.com