提高冻干山药片品质的工艺优化

孙 慧，江 敏，朱兆娜，杨 毅，潘 见

(合肥工业大学 农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009)

提高冻干山药片品质的工艺优化

孙 慧，江 敏，朱兆娜，杨 毅，潘 见

(合肥工业大学 农产品生物化工教育部工程研究中心，安徽 合肥 230009)

为改善冻干山药片的复原率、质构、色泽以及口感，对加工过程中的烫漂、浸泡液处理方案和冻干工艺进行研究。结果表明：山药片在95℃条件下烫漂60s可防褐变，并有利于后续的浸泡和冻干；用含有5% NaCl、10%葡萄糖和10%麦芽糊精的浸泡液，在30℃条件下浸泡30min，可提高复原率；较优的冻干工艺为使用带有强对流鼓风的速冻生产线在－30℃条件下对山药片冻结，采用5℃保持7h，35℃保持2h程序冻干。该工艺生产出的山药片具有较好的复原率和感官品质。

山药片；烫漂；麦芽糊精；冻干

山药(Dioscorea opposita)，别名薯蓣、薯药、怀山，是一种菜药兼用的滋补保健佳蔬。我国每年种植收获的山药的产量在几千万吨以上，但因水分含量高以及含有大量的氧化酶，采集后易霉变腐烂，大量的山药资源被浪费，因此将山药进行干制处理是一个有效的解决途径[1]。与传统的热风干燥相比，冻干在最大限度地保持产品营养成分的前提下，具有复水速度快，复水后的感官品质与新鲜食品十分接近的优点，因此可将山药进行冻干来提高附加值。近年来，冻干产品作为新兴产品在国际上也越来越受到青睐，消费量迅速增加，尤其在日本、美国方便食品中，冻干食品已占40%以上，因此发展冻干工业是十分有价值的。但目前，我国的冻干加工的设施和技术水平较低，生产企业规模小，缺乏果蔬冻干生产的工艺技术支持，因此加快我国冻干技术的发展是势在必行的[2]。

目前对山药加工的研究主要集中在防褐变方面，而针对山药片干制后的复水性和感官品质的研究较少。本实验在解决山药褐变的前提下，着重研究了影响冻干山药片复水后品质的工艺参数。烫漂是防止果蔬褐变的主要方式[3]，但烫漂和后续的冻结等操作会使山药的组织和细胞结构遭到破坏，致使复水后的山药片质构松弛，口感松软，易开裂破碎，品质与新鲜山药相差较大。为解决以上问题，本实验在有效控制山药褐变的前提下，采用浸护液处理、改进冻结方式以及优化冻干参数的方法，达到提升冻干山药片复水后品质的目的，为山药片的真空冷冻干燥的工业化生产提供一定参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

怀山药(产于河南焦作市温县) 合肥市周谷堆批发市场；NaCl、葡萄糖(分析纯) 国药集团化学试剂有限公司；麦芽糊精(食品级) 山东西王淀粉有限责任公司。

1.2 仪器与设备

FD-4型冻干机 上海博医康实验有限公司；LSD60型实验型流态化多功能单体速冻机 天津瑞尔公司；U410型超低温冰箱 美国New Brunswick Scientific公司；TA-XT Plus型质构仪 英国Stable Micro System公司；821e/700型差示扫描量热仪 瑞士Mettler公司；TM-902C型热电偶温度计 上海金枭电子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 冻干山药片的工艺流程

原料挑选(长度为60～70cm之间，直径4.5cm以上的山药)→清洗→去皮→切片(切片3～4mm)→烫漂(考察烫漂对山药片品质的影响)→浸护液浸泡(考察浸护液工艺)→淋洗→沥干→速冻(考察冻结方式)→摆盘(每盘装料500g，每次摆2盘)→冻干(考察冻干参数)

1.3.2 质构的测定[4]

选取穿刺过程中的最大峰值力作为评估山药片质构的指标。测量探头型号为P/2N，参数设置为：穿刺速度为0.3mm/s，测试距离为3mm，测试3次，取平均值进行比较。质构可在一定程度上反映出山药片组织结构的变化情况。

1.3.3 复原率[5]

将冻干后的山药片在30℃的水中浸泡30min进行复水，考察复原率。平行3次实验，取平均值。

式中：mx为复水后沥干质量；mf为干燥前新鲜山药片质量。

1.3.4 感官评定

在进行感官评定时，邀请10位经过专业训练的食品专业的学生进行评定，计算平均值较。评定时，以复水后的色泽和口感为考察指标。色泽(10分)：洁白(9～10分)，白色(7～8分)，略有浅黄(5～6分)，浅黄(3～4分)，黄(0～2分)；口感(10分)：绵软、无杂味(9～10分)，略绵软、无杂味(7～8分)，绵软、略有黏重感(5～6分)，松软、略有黏重感(3～4分)，松软、黏重感重(0～2分)。

1.3.5 水分的测定[6]

参考国标GB 5009.3—2010《食品中水分的测定》中的直接干燥法，每个样平行测定2次，取平均值。

1.3.6 烫漂对复原率的影响

烫漂是果蔬防褐变的有效手段，但烫漂可能也会影响到冻干产品的品质。本实验参考龚吉军等[7]的研究，将鲜切的怀山药片采用95℃烫漂60s进行灭酶，此时多酚氧化酶和过氧化物酶均完全失活，VC损失为21.5%。按表1中的方案处理山药片后，冻干，真空包装放置10d后进行复水。以冻干中含水率的变化(每隔2h取一次样)、复水后的复原率和色泽为指标，考察烫漂对冻干品质的影响。

表1 烫漂后对冻干山药片的处理方案Table 1 Pre-treatment protocols of freeze-dried yam slices after blanching

1.3.7 山药片浸护液的确定[5,8]

麦芽糊精是以淀粉为原料，酶法低程度水解而成的产品，可形成凝胶结构、持留水分，在食品工业中常作为质构改良剂[9]。在浸泡液中添加麦芽糊精，使其进入山药组织间隙和细胞内部，可促进干制山药片复水，并对复水后的结构有良好的保持作用。而添加NaCl和葡萄糖可提高浸护液的渗透压，促进麦芽糊精的渗入，同时NaCl也具有护色的作用[10]。浸护液处理方案见表2。

表2 山药片的浸护液方案Table 2 Soaking protocols of yam slices

按表2的方案处理后，冻干，真空包装放置10d后进行复水。以复水后的复原率、质构和口感作为考察指标。

确定浸护液组成后，考察浸泡温度和时间对冻干山药片复原率的影响。选择水温30℃，分别浸泡10、20、30、40、50、60min。选择浸泡时间30min，分别在20、30、40、50、60℃温度条件下进行实验。

1.3.8 共晶点的测定和冻结方式的确定

采用差示扫描量热仪(DSC)分别测定新鲜山药片和经过烫漂浸泡处理后的山药片的共晶点，测定参数：在N2气条件下，以10.0℃/min的速率从25℃冷却到－45℃。比较预处理对共晶点的影响。

在相同的冻结温度条件下，采用不同的冻结方式分别对山药片预冻2h。采用的冻结方式分别为：速冻生产线(带有强对流鼓风)、超低温冰箱以及冻干机中的冷阱。将山药片采用不同方式冻结后，在－4℃的冰箱中解冻4h，再在20℃的温度条件下解冻1h，进行穿刺实验[11]，比较质构，确定冻结方式。

1.3.9 冻干参数的考察

将冻干箱内的真空度控制在10～30Pa，即利于传热又利于传质[12]。冷阱温度－50℃，此时冰的饱和蒸汽压较低，蒸汽易于从冻干箱内传递到冷阱中，利于水分的捕获。冻干过程分为升华干燥和解析干燥，在升华干燥阶段要在保证物料不超过共熔点的情况下，提高加热板温度，以期达到缩短干燥时间，减少成本的目的。对于解吸干燥的温度，一般控制在25～40℃，设定解吸干燥温度为35℃[13]。本实验采用热电偶温度计测定冻干过程中山药片的中心温度(冻结前已把温度计探针插入到山药片中)，每隔2h取样测定水分含量。待冻干后，以复水后的复原率、质构、口感和色泽为指标进行比较。

表3 山药片冻干程序Table 3 Freeze-drying protocols of yam slices

2 结果与分析

2.1 烫漂对冻干山药片的影响

表4 烫漂对冻干山药片的影响Table 4 Effect of blanching on quality of yam slices

烫漂可改善物料水分扩散能力和削弱细胞膜阻力，促进水分逸出[14]，见表4，在采用相同的冻干程序条件下，经过烫漂后的山药片在冻干中水分减少较快，较易冻干。由复原率看，一定程度的烫漂反而可提高复原率。这或许是因为烫漂对山药片组织结构的轻微破坏，更有利浸泡液中麦芽糊精渗入。由色泽看，山药片必须进行烫漂，若不烫漂，复水后极易发生褐变，影响产品的商品价值，这与龚吉军等[7]的研究是相似的。

比较2号和4号试验可得，烫漂后冻干的山药片，不会在加工中、后续的贮藏和复水后发生褐变，而采用含有VC、柠檬酸等的护色液浸泡后仍会发生较大的褐变，因此，建议采用95℃烫漂60s的简单方法防褐变即可。由3、4号和5号试验可得，使用麦芽糊精进行浸泡可提高复原率，且应烫漂后，采用麦芽糊精进行浸泡，有利于提高复原率。

2.2 山药片浸护液实验

2.2.1 浸护液方案的确定

表5 不同浸护液处理后山药片的品质Table 5 Effect of soaking solutions on quality of yam slices

如表5所示，由2号和3号试验可得，NaCl对提高复水后山药片品质的作用要大于葡萄糖的作用，由2、3号和6号试验可得同时添加NaCl和葡萄糖的试验组对品质的改善要大于单独添加NaCl或葡萄糖的试验组，因为NaCl和葡萄糖之间可能存在交互作用[15]，利于提高渗透压，促进麦芽糊精的渗入。因此，在采用浸护液处理时，同时添加NaCl和葡萄糖，利于在较低浓度条件下达到较高渗透压，而减少生产成本。

对于麦芽糊精，比较6号和7号试验可得，添加10%即可，过多的添加反而使口感下降，有黏重感。故此，可选择添加5% NaCl、10%葡萄糖、10%麦芽糊精的浸护液进行浸泡处理。

2.2.2 浸护液浸泡时间和温度的确定

图1 浸护液浸泡时间(A)和温度(B)对山药片复原率的影响Fig.1 Effect of soaking time (A) and temperature (B) on recovery rate of yam slices

由图1A可知，随着浸泡时间的增加，在前30min复原率增加较大，30min之后增加幅度较小，且浸泡时间的增加会使麦芽糊精的渗入过多，导致有黏重感。因此选择浸泡30min即可。

由图1B可知，在30℃之前，复原率增加显著，在40℃以后复原率反而减少，因为温度太高导致一些可溶性固形物的溶出而使复原率降低。因此选择30℃浸泡即可。2.3 共晶点的确定和冻结方式的选择[16]

图2 预处理后的山药片的DSC曲线Fig.2 DSC curve of yam slices after pre-treatment

由图2可知，山药片的共晶点为－21.1℃，共熔点为－0.51℃。而新鲜山药片共晶点测定为－20.2℃，共熔点为－0.43℃，两者相差很小，因此对后续的冻结不会产生较大的影响。在对山药进行冻结的时候，冻结温度要低于共晶点温度5～10℃，因此选择－30℃对山药片进行冻结。

图3 不同冻结方式对山药片质构的影响Fig.3 Effects of different freezing methods on texture of yam slices

由图3可知，采用速冻生产线冻结，山药片的穿刺力被破坏的最小。而其他两种方式，虽也采用的是－30℃，但因其为密闭的空间，无强对流风，热量传导较慢，限制了其冻结的速率，形成的冰晶大，对细胞结构破坏也较大，尤其是超低温冰箱，穿刺力最小。因此宜选用带有强对流鼓风的速冻生产线对山药片冻结。

2.4 冻干参数的确定

图4 不同冻干程序条件下山药片温度(A)和含水率(B)的变化Fig.4 Changes in central temperature (A) and water content (B) of yam slices with different freeze-drying procedures

由图4 A可得，对于方案1、2、3、4，当水分含量达到10%左右时(即升华干燥结束时)，山药片的中心温度分别为：－4.2、－3.5、－1.0℃和－0.5℃，未超过共熔点－0.51℃的温度，因此，可认为在升华干燥结束前，方案1、2、3、4中的产品的冰晶未融化。而方案5中，在水分含量未达到10%时，山药片中心温度即已超过5.2℃，认为在升华干燥时可能会有冰晶融化。

由图4 B可得，方案1、2、3、4、5中山药片水分含量达到10%左右时，所需时间分别为12、10、8、6、5h。

因此可得，随着加热板温度的升高，山药片越易于冻干。但当升华阶段的加热板温度高于10℃时，冰晶未全部消失时，产品温度即高于共熔点温度，会造成冰晶的融化，从而可能会影响产品品质。

方案1、2、3、4生产出的冻干山药片色泽均匀、洁白，表面平整，中心无凹陷。而对于方案5生产出的山药片中心塌陷较明显，且颜色略发黄。表6为复水后的各个方案的品质的比较。

表6 不同冻干程序条件下冻干的山药片的品质Table 6 Effect of different freeze-drying procedures on quality of yam slices

由表6可得，方案4程序条件下冻干山药片与前3种方案相比，品质相差不大，并且方案4冻干时间较短，可节省能源，因此选择方案4的冻干程序即可。

3 结 论

冻干山药片的复水后品质与烫漂、有无浸护、冻干工艺密切相关。为控制褐变、提高产品的复原率、改善感官品质，建议对关键工艺环节做如下改进：

将鲜切山药片立即在95℃条件下烫漂60s以防褐变；接着用含有5% NaCl、10%葡萄糖和10%麦芽糊精的浸泡液，在30℃条件下浸泡30min，以提高复原率；使用带有强对流鼓风的速冻生产线在－30℃条件下进行冻结；在真空冷冻干燥过程中可将真空度控制在10～30Pa，冷阱温度保持在－50℃，并采用如下冻干程序：5℃保持7h，35℃保持2h冻干。用该工艺生产的山药片具有较好的复原率和感官品质。

冻干后的产品色泽均匀、洁白，无异味，且易于复水，复水后口感绵软，无黏重感。

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Optimal Process for Quality Improvement of Freeze-dried Yam Slices

SUN Hui，JIANG Min，ZHU Zhao-na，YANG Yi，PAN Jian
(Engineering Research Center of Bio-process, Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China)

In order to improve recovery rate, texture, color and taste of freeze-dried yam slices, crucial steps in the preparation process of yam slices such as blanching, soaking treatment and freeze-drying were investigated. The results indicated that the optimal blanching of yam slices at 95 ℃ for 60 s could prevent browning and consequently was beneficial to soaking and freezedrying. The optimal soaking process at 30 ℃ for 30 min using soaking solution composed of 5% NaCl, 10% glucose and 10%maltodextrin could improve recovery rate. The optimal freeze-dried process was quick-freezing at －30 ℃, and then sequential freeze-drying at 5 ℃ for 7 h and 35 ℃ for 2 h. Freeze-dried yam slices obtained using the optimized process displayed better recovery and sensory quality.

yam slices；blanching；maltodextrin；freeze-drying

TS205.1；S377

A

1002-6630(2011)10-0092-05

2010-08-03

孙慧(1986—)，女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：sunhuisunsun@sina.com