紫薯全粉干燥技术研究进展

邝敏杰，焦婷婷，孙 艳

(漯河食品职业学院食品工程系，河南 漯河 462000)

紫薯又名紫甘薯，薯肉呈紫色至深紫色，是一种新型特有的甘薯品种[1]。紫薯除了具有普通甘薯的营养成分外，还富含花青素和硒元素，具有抗氧化、抗肿瘤、预防和治疗心血管疾病、增强人体免疫力、延缓衰老等功效[2-4]，是集食用、药用与保健作用于一体的优良食品原料。目前，紫薯及其加工产品在国内外市场上需求量逐年上升，发展前景十分广阔。然而，新鲜的紫薯因水分含量高和丰富的营养成分，易发生霉变腐烂，不能全年供应，影响其开发利用。如将紫薯干燥后加工成紫薯全粉，不仅能最大限度地保留新鲜紫薯的营养成分，而且能有效解决新鲜紫薯因受季节、贮存和运输条件等限制而无法大力发展的问题。紫薯全粉因其细胞破碎率低，低黏度、较好的分散性、均衡的复水性等优点[5]，广泛应用于面制品、膨化食品、汤料及冲服剂等多个食品领域[6]，是极具发展前景的食品加工原料。

本文结合近年来国内外相关研究结论，对目前紫薯全粉主要干燥技术及研究现状和发展趋势进行了简要综述，为紫薯全粉干燥产业的发展提供参考依据。

1 紫薯全粉单一干燥技术

1.1 热风干燥技术

热风干燥是以热空气为干燥介质，用风机将热空气吹入烘干室内，依据传质传热的原理，将被干燥物料中的水分在受热后汽化转移散失到空气中达到干燥物料的目的[7]。梅新等[8]以紫薯全粉色彩色差（ΔE）和游离淀粉碘蓝值（BVI）为考察指标,对影响紫薯全粉热风干燥的蒸煮时间、干燥时间和干燥温度3个主要的因素设计了三因素三水平的正交试验，结果表明：以ΔE值为指标，3个因素对ΔE值影响大小顺序为：蒸煮时间＞干燥温度＞干燥时间。以BVI值为指标，3个因素对BVI值影响大小顺序为：蒸煮时间＞干燥时间＞干燥温度。热风干燥制备紫薯全粉最优工艺：蒸煮时间10 min，热风干燥时间12 h，热风干燥温度60℃，在此工艺下得到的紫薯全粉的ΔE值为23.30，BVI值为9.98。蒲传奋等[9]对紫薯生产中工间护色和热风干燥的工艺进行了研究，获得了最佳工艺条件：采用0.6%NaCl、0.6%柠檬酸钠和0.6%抗坏血酸的复合护色液进行护色处理，护色时间10 min，热风干燥时间10 h，干燥温度55℃。在此条件下干燥制得的紫薯全粉为紫红色粉末，保留了原料特有的色泽、风味和口感。

热风干燥具有操作简单、成本低等优点，是农产品现代产业化干燥的一种重要方法。但是热风干燥时间长、温度高、干燥后产品的复水性和风味较差。因此，为了提高热风干燥制品的品质和效率，可优化干燥工艺参数或者与其它干燥技术联用。

1.2 微波干燥技术

微波干燥是通过振荡周期极短的微波高频电场，使物料中的极性分子随着电场高频振动，分子间的摩擦碰撞产生热能，使物料在短时间内迅速升温达到烘干的目的[10]。王晓双等[11]以碘蓝值为评价指标，通过正交试验确定了微波干燥技术制备紫薯全粉的最优工艺条件为：微波功率 539 W、浸钙浓度0.075‰和乳化剂添加量0.3%，在此条件下测出的碘蓝值为23.6。同时发现微波法制备紫薯全粉的持水性比持油性好；在酸性条件下，加入糖或盐可以提高紫薯全粉的胶凝特性。杨双盼等[12]采用正交试验优化回填-微波干燥生产紫薯全粉的工艺，结果得出最优工艺为：回填料比1:1，微波干燥时间40 min，微波功率密度8.8 W/g。在该条件下生产的紫薯全粉呈亮紫色，颗粒细小均匀，分散程度较好，有浓郁的紫薯香味。

微波干燥因其加热速度快、加热时间短、占用空间小且能量利用率高等优点被广泛应用到果蔬干制品加工领域。但是单纯使用微波进行干燥时局部温度较高，难以控制，会出现物料边缘或尖角部分易焦化现象；物料内部反应剧烈，活性物质损失较多；干燥终点不易判断，容易产生干燥过度现象[13]。

1.3 喷雾干燥技术

喷雾干燥是利用雾化器将料液分散为细小的雾滴并在热干燥介质中迅速蒸发溶剂形成干粉产品的过程[14]。王艺杉等[15]通过正交试验得到喷雾干燥法制备紫薯全粉的最优工艺条件：喷雾压力1.8 kg/cm2、进风温度 180℃、进料浓度 14 g/100 g、出风温度 90℃，此时全粉碘蓝值为27.01。与热风干燥相比，喷雾干燥法制备的紫薯全粉粗蛋白、淀粉、花色苷损失较少。任彬等[16]采用正交试验设计对喷雾干燥助干剂及喷雾干燥工艺参数进行了优化，结果表明，当麦芽糊精添加量为60%、β-环糊精添加量为12%、CMC添加量为0.8%时，紫薯粉得率最高；喷雾干燥结果表明，当进口热风温度为180℃、进料量为50 mL/min、喷雾流量为700 L/h时，生产的紫薯粉综合评分最高，所得产品为紫色并有浓郁香味的速溶紫薯粉。

喷雾干燥可将液体物料直接转化为粉末，复水性好、营养成分破坏少、含水量低，工序简单，干燥工艺经济便捷、时间短、耗电量低，其成本仅为冷冻干燥的 20%～25%[17]。

1.4 变温压差膨化干燥技术

变温压差膨化干燥是根据相变和气体的热压效应原理，使果蔬原料生成多孔状酥脆型物质的一种新型非油炸膨化干燥技术[18]。变温压差膨化干燥是一种新型、环保且节能的膨化干燥技术，结合了传统真空冷冻干燥、热风干燥和微波真空干燥的优点，干燥效率高且应用范围广[19]。此干燥技术得到的产品，其物料本身特有的色泽、香气及营养成分都能较好地保留。刘阳等[20]探讨了不同膨化温度、停滞时间、抽空温度对紫薯生全粉彩度指数b值、花青素含量、碘蓝值的影响，并运用响应面试验获得了变温压差膨化干燥法制备紫薯生全粉的最优干燥条件：膨化温度80℃、停滞时间5 min、抽空温度69℃，该条件下制得的紫薯生全粉彩度指数b值可达-7.827，呈鲜艳的紫罗兰色，紫薯香味浓郁，远优于鼓风干燥产品；花青素含量为1.583 mg/g；碘蓝值为5.594，说明紫薯生全粉细胞完整性保持较好，利于后期加工。

2 不同干燥技术对紫薯全粉品质的影响

邓资靖等[21]探讨了鼓风干燥、真空冷冻干燥、真空干燥三种方式对于紫薯全粉基本化学成分、色差、碘蓝值、持水性和持油性、总花青素含量等品质的影响。结果表明：真空冷冻干燥对于紫薯全粉的基本化学成分、色差、碘蓝值、持水性和持油性、总花青素含量等品质的综合影响最小，真空干燥次之，且二者均可以较好地保留紫薯本身的色泽，呈深紫色，较接近紫薯原料颜色，能够尽可能地保持紫薯营养、结构的完整性。而鼓风干燥对紫薯全粉品质影响相对较大。

文玉等[22]研究了热风干燥、冷冻干燥、微波干燥和喷雾干燥对紫薯全粉的水合特性及抗氧化能力的影响。结果表明：从持水力和复水性看，冷冻干燥＞热风干燥＞微波干燥＞喷雾干燥，而溶水指数依次升高。干燥使紫薯全粉中花色苷损失了27.64%～52.66%，冷冻干燥和喷雾干燥紫薯粉中花色苷的保留量最大，并显著（p＜0.05）高于热风干燥和微波干燥；喷雾干燥所得紫薯固体粉末的DPPH自由基清除力和还原力最高，说明喷雾干燥能够尽可能地保持紫薯营养、结构的完整性；而脂质过氧化抑制力的大小：冷冻干燥＞喷雾干燥＞微波干燥＞热风干燥，主要是由于真空冷冻干燥对起抑制脂质过氧化作用的花色苷破坏程度较小。而从单位水分能耗来看，能耗由小到大的顺序依次为：微波干燥、喷雾干燥、热风干燥和冷冻干燥。综合考虑，喷雾干燥效果较好。

钱丽等[23]认为真空冷冻干燥能使紫薯全粉较好的保持紫薯的色泽和特有的香气，得到的紫薯全粉的吸水能力(6.900 g/g)、冻融析水力(0.171 g/g)和花色苷含量(5.030 mg/g DW)均优于滚筒干燥和热风干燥。滚筒干燥介于两者之间。热风干燥的花色苷保留率最低，所得紫薯全粉花色苷含量为2.094 mg/g DW，只有滚筒干燥的50%左右。虽然真空冷冻干燥对紫薯全粉品质影响最小，但从成本及处理量来考虑，目前并不适合工业化生产。而滚筒干燥在各方面仅次于真空冷冻干燥，表现出较好的加工性能，且适合工业化生产，是制备紫薯全粉的较好选择。

3 紫薯全粉联合干燥技术

联合干燥技术是根据物料特性，将两种或两种以上的单一干燥方法进行优化组合，分阶段进行干燥的一种复合干燥技术。常见的有热风-微波联合干燥、真空冷冻-微波联合干燥、热风-冷冻联合干燥、热风-红外联合干燥，联合干燥技术具有干燥时间短、能量消耗小、产品质量高等优点，是干燥行业发展的趋势[24]。

韦璐等[25]以紫薯全粉碘蓝值和花青素含量为评价指标，采用单因素实验和响应面分析法优化紫薯全粉复合干燥工艺，得出最优工艺为：热风干燥温度70℃、中间转换含水率 25%、冷冻干燥时间7 h。此时的紫薯全粉碘蓝值为 10.25，花青素含量为 16.23 mg/100 g。此工艺下紫薯全粉的碘蓝值最低，花青素含量高于单因素最佳水平下的含量。表明复合干燥可以减少紫薯全粉游离淀粉含量，避免花青素大量损失，证明复合干燥能够减少紫薯全粉细胞破损，较好地保持紫薯全粉的细胞完整性。

将热风干燥技术与冷冻干燥技术联合一起应用于紫薯全粉干燥过程，不仅可以解决热风干燥对紫薯全粉干燥的色泽较差，营养物质损失严重等问题，而且可以弥补冷冻干燥时间较长，能耗大的缺点，提高了紫薯全粉加工过程中的干燥效率。

4 展望

中国是紫薯生产大国，加强对紫薯全粉干燥技术研究，开发节能高效的干燥工艺及设备，不仅能够大幅提高紫薯附加值，提升生鲜农产品市场竞争力，而且能带动相关产业的健康发展。当前紫薯全粉干制产业仍以热风干燥为主，但热风干燥存在能耗高、耗时长、营养物质损失严重等问题。研究紫薯全粉的高效节能干制技术和工艺，最大程度保持紫薯营养成分的同时实现节能降耗是今后紫薯全粉干制过程的重要研究方向。联合干燥技术可将多种干燥技术优势互补，提高干燥效率和干制品品质，这将是紫薯全粉干制技术发展的方向。此外，开展干燥过程中的营养成分的保持技术研究与干燥动力学研究，使紫薯全粉表现出较好的品质特性，可更好地拓宽其作为食品原料及辅料等方面的应用范围。