紫薯薯片的配方及工艺设计论文.docx

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紫薯薯片的配方及工艺设计论文

中文摘要

紫薯营养丰富，其营养价值和应用前景日益引起人们的重视，但是加工程度低，经济效益不高，本文主要以感官评价的分数为评价指标，研究了紫薯营养薯片的配方优化及工艺设计，实验结果如下。

（1）紫薯营养薯片配方单因素试验结果表明，当紫薯薯泥和辅料的配比为1:

1时，辅料中糯米粉占薯泥总量的25.0%，玉米粉为薯泥总量的10.0%，添加的大豆蛋白为总量的5.0%进行营养强化；在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验设计对紫薯营养薯片的配方进行了进一步的优化，实验结果表明，糯米粉的添加量为30.0%、玉米粉为8.0%、大豆蛋白粉为2.5%时薯片的品质较好。

（2）紫薯营养薯片微波加工工艺研究单因素试验结果表明，紫薯粉团混匀搓成柱状，切片厚度约为3mm，置于微波炉中在400W的条件下烘烤180s时为较适条件；在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验设计对紫薯营养薯片的微波加工工艺进行了进一步优化，结果表明，微波功率为400W，微波时间为180s，紫薯薯片为3mm时，品质较好。

关键词：

紫薯；薯片；微波；感官评价

ABSTRACT

Purplesweetpotatonutritious,itsnutritionalvalueandapplicationprospecthasattractedmuchattention,butalowdegreeofprocessing,economicefficiencyisnothigh,thepapermainlysensoryevaluationscoresfortheevaluationstudyofthepurplepotatochipsnutritionalformulationsandprocessoptimizationdesign,theexperimentalresultsbelow.

（1）purplepotatocrispsnutritionrecipesinglefactortestresultsshowthatwhenthepurplepotatomashedpotatoesandaccessoriesratioof1:

1,accessoriesaccountedfor25.0%ofglutinousriceflourmashedpotatoestotal,totalcornflourtomashedpotatoes10.0%oftheamountofsoyproteinaddedto5.0%ofthetotalwerefortified;Onthebasisofsinglefactorexperiments,usingorthogonalexperimentpurplepotatocrispsnutritionformulationswerefurtheroptimized,theexperimentalresultsshowthattheglutinousricedosagepowder30.0%,6.0%cornflour,soyproteinpowderispreferably2.5%whenthequalityofthechips.

（2）purplepotatocrispsmicrowavenutritionresearchprocesssinglefactortestresultsshowthatthepurplekneadflourandmixcolumnargroup,slicethicknessofabout3mm,whenplacedinamicrowaveovenbaking180sunderconditionsmoresuitedto400WConditions;Onthebasisofsinglefactorexperiments,usingorthogonalexperimentpurplepotatocrispsnutritionmicrowaveprocessingtechnologyhasbeenfurtheroptimized,theresultsshowthatthemicrowavepower400W,microwavetimeof180s,purplepotatochipswhen3mm,betterquality.

Keywords:

purplesweetpotato;chips;microwave;sensoryevaluation

第1章绪论

1.1目的与意义

1.1.1紫薯的营养成分

紫薯是一种营养丰富具有特殊保健功能的食品，富含蛋白质、淀粉、果胶、纤维素、氨基酸、维生素及多种矿物质，其中的蛋白质和氨基酸都是极易被人体消化和吸收的营养物质；富含的维生素A可以改善视力和皮肤的粘膜上皮细胞，维生素C可促使合成蛋白质，预防坏血病的发生；富含的花青素是天然的强效自由基清除剂。

紫薯富含纤维素，促进肠胃蠕动，清理肠腔内滞留的腐败物，排出粪便中的有毒和致癌物质，保持排泄的畅通，改善消化道的环境，防止胃肠道疾病的发生。

除了具有普通红薯的营养成分外，还富含花青素、硒元素和铁元素。

硒和铁元素是人体抗疲劳、抗衰老的重要元素，特别是硒被称为“抗癌大王”，易被人体吸收留在血清中，增强机体免疫力,修补心肌，清除体内的自由基，抑制癌细胞的分裂与生长，预防胃癌和肝癌等癌症的发生,紫薯在日本国家蔬菜癌症研究中心公布的抗癌蔬菜中名列榜首。

另外，去皮烘干粉碎后的紫薯加工成粉，营养丰富,色泽美观，是极好的食品加工原料，可作为各种糕点的主料或配料，另外,紫薯还将成为提取花青素的主要原料之一。

紫薯从茎尖嫩叶到薯块，均具有一定保健功能，是当前无公害、绿色、有机食品中的食品。

1.1.2紫薯的主要食用产品

我国南方的大部分地区均有种植紫薯，紫薯是一种产量较高的经济作物，抗病性和耐贮性好，适应性强，耐旱耐土地贫瘠，目前我国紫薯食用产品主要有紫薯仔、紫薯粉、紫薯干等，加工程度低，经济效益不高，因此，寻找一种实用又经济的深加工方式至关重要。

鉴于目前薯片深受各国人们的喜爱，已成为人们茶余饭后、居家旅行必备的零食，又因为薯片的成本较为低廉、原料来源较为广泛、制备方法较为简单，所以将紫薯经过加工制成香脆可口的薯片是拓宽紫薯销售的一大途径。

1.1.3微波工艺的优缺点

微波对淀粉类食品的脱水是又快速又安全、高效节能[1]的，加热淀粉类的食品时，由于与淀粉相结合的结合水游离出来而引起食品组织的软化，之后自由水的增加，水的蒸发量突然加大，而出炉后温度突然下降，食品又会出现吸湿，一部分的自由水又成为结合水，使食品的组织迅速失水导致硬化。

除此之外，长时间的微波作用不但会引起食品硬化，而且还造成内部的局部硬化而影响食用[2]，还极有可能出现丙烯酰胺类[3]致癌物超标的现象，因此实验时应该注意避免这些问题。

实验表明，微波对蛋白质的含量影响不大，适当的微波处理能很好的促进提高大豆蛋白的营养价值[4]。

此外，和传统焙烤方法相比较，微波可适当提高其蛋白质的营养价值，但是蛋白质极其容易失活。

在微波加热的过程中，会出现两种可溶性蛋白，并且微波加热会使色氨酸、赖氨酸、芳香族氨基酸和含硫氨基酸的浓度降低[5]。

虽然它们没有中毒的报道，但实验时值得注意。

1.2薯片的国内外研究现状

目前，国内外对于薯片的研究仅仅局限于土豆薯片、红薯薯片、木薯薯片和混合薯片，伍雨江等[6]研究了常压油炸马铃薯片后的油炸油，通过实验综合分析得出了抑制油炸油油氧化的最佳参数；胡小泓等[7]在红薯中添加适量的辅料，通过微波加热技术处理，将红薯泥加工成一种新型无油工艺食品；张容鹄等[8]研究了油炸木薯薯片的加工工艺；张宇凡等[9]研究了土豆和红薯混合薯片的主要配料、老化条件、干坯含水量和油炸温度，以及对香菇营养薯片质量的影响，建立了适宜该产品生产的配方和主要条件。

紫薯薯片国内尚无有人研究，成为薯片中的一大空白，国外对于紫薯的研究十分丰富，但一般局限于对其药用价值的研究，孙金辉等[10]研究了紫薯花色苷的组成结构、稳定性、保健功能及其食品、化妆品等行业中的应用；朱珠等[11]研究了溶剂萃取法提取色素，考察了不同提取剂对紫薯色素提取效果的影响；沈静文等[12]研究了利用酶解法提取紫薯中膳食纤维，同时测定分析其提取率、膨胀能力和持水能力。

HanKH[13]研究大鼠喂食高胆固醇饮食对胆固醇代谢的的影响[14]。

紫薯薯片中的磷和多酚类物质能够降低胆固醇，促进盲肠发酵、类固醇的排泄[15]，目前国内外的紫薯产品比较简单，除了紫薯仔、紫薯干外，还有紫薯速溶食品、紫薯饮料、紫薯全粉等，加工传统单一，没有进行深加工，经济价值没有完全开发出来。

1.3紫薯薯片研究的可行性分析

紫薯薯片不仅吃起来口感酥脆，而且营养价值高具有特殊保健功能，富含蛋白质、淀粉、果胶、纤维素、氨基酸维生素及多种矿物质，还富含有硒元素和花青素等多种营养物质，比起普通的土豆薯片、红薯薯片更加有营养，它不仅可以增强免疫力和抵抗力，还因为富含更多的维生素B族，而很好的保持皮肤弹性，预防疾病；不但含有丰富的膳食纤维，帮助缓解便秘，减轻体重，同时比米饭低很多生糖指数和热量，益于糖尿病患者的辅助治疗，降低血糖。

传统工艺生产的薯片是油炸的，油脂含量高，美拉德反应[16,17]产生的有害物质多，尤其是丙烯酰胺类[3]致癌物超标，非常不利于人的身体健康[18]。

现在制备红薯薯片的技术已经相对比较成熟，利用非油炸工艺的技术比较少，只要将红薯薯片的制备工艺进行改良优化，抑制紫薯在氧化酶的作用下氧化褐变而影响风味和色泽，就可以得到好的产品。

综合来看，紫薯薯片无论是在营养方面还是技术方面是非常可行的。

当前薯片的研究材料有马铃薯、红薯、木薯[19]，传统制备薯片的工艺是高温短时油炸[20]，薯片脱水迅速，有效的防止马铃薯的水溶性营养成分尤其是维生素在加工中的损失[21]，但是Tomquistl[22]等发现一些食品在油炸时易产生丙烯酰胺，其生成机理目前研究者虽多但尚不清楚[23]，因此降低薯片的含油量和丙烯酰胺的生成的确有利于消费者的身体健康[24]，更容易被消费者接受。

因此，要选择一种非油炸，有害物质少的加工工艺，微波加工是一种节能高效，无污染，有害物质少[25]的加工工艺，目前虽然广泛应用在各个领域，但是在食品方面发展较为缓慢[26]。

综合考虑，为了避免有害物质的产生，降低营养物质的损耗，采用微波加工工艺是最好的选择。

1.4本文研究的主要内容

（1）紫薯营养薯片的配方优化研究

以紫薯薯片中薯泥和辅料的配比、辅料中玉米粉和糯米粉的添加量、大豆蛋白的添加量作为单因素，进行单因素试验；在单因素试验的基础上，采用L9（34）正交试验设计对大豆蛋白粉、玉米粉与糯米粉的添加量进行优化。

（2）紫薯营养薯片微波加工工艺研究

以微波时间、微波功率作为单因素，进行单因素试验；采用L9（34）正交试验设计对微波时间、微波功率和厚度进行优化。

选取20个经过培训合格的食品科学与工程专业的学生组成评价小组，对紫薯营养薯片的颜色、质地、风味、形态和组织状态等进行感官评价，最终通过评分得出最适宜配方及工艺参数。

第2章材料与方法

2.1材料与试剂

表2-1紫薯薯片的原材料

编号

产品名称

来源

1

新鲜紫薯

购于每日多超市

2

玉米粉

中粮集团

3

糯米粉

泰国初兴米粉厂

4

香甜泡打粉

桂林市红星化工有限责任公司

5

大豆蛋白粉

谷神生物科技集团

6

柠檬酸

山东潍坊英轩实业有限公司

7

食盐

中粮集团

8

调味料

江苏经一商贸

2.2仪器与设备

表2-2仪器与设备

编号

设备名称

型号

1

格兰仕微波炉

P70D21N1P-S1

2

美的电磁炉

LBC-N20C

3

电子天平

2.3评分标准

选取20个经过培训合格的食品科学与工程专业的学生组成评价小组，对进行正交试验的紫薯营养薯片的颜色、质地、风味、形态和组织状态等进行感官评价，要求色泽淡紫、口感酥脆、紫薯风味浓厚、形态厚薄均匀、组织疏松多孔[12]，每项的满分为10分，共100分。

表2-3紫薯薯片正交试验的感官评价表

项目

指标

分数

总分值

组织状态

薯片疏松多孔,质地很脆

16～20

20

薯片较为疏松多孔,质地较脆

11～15

薯片稍疏松多孔,质地稍脆

6～10

色泽

色泽淡紫,均匀好看,无焦糊的褐色

16～20

20

色泽淡紫,较均匀,微有焦糊的褐色

11～15

色泽为焦糊的褐色,不均匀

6～10

风味

有浓厚的紫薯风味、淡淡的玉米和糯米香味

16～20

20

香气较弱，有较浓的紫薯风味

11～15

毫无香气，并伴有令人不快的焦糊味

6～10

口感

细腻爽滑，有连续质感

16～20

20

口感酥脆，香甜可口

11～15

口感较好，较为香甜可口

6～10

形态

颗粒感强，口感不够酥脆

16～20

20

薯片形状很圆，厚薄均匀

16～20

薯片形状较圆，厚薄较为均匀

11～15

薯片形状形状不规则，厚薄不均匀

6～10

2.4工艺流程

紫薯挑选→清洗→去皮→护色→蒸煮→冷却→添加辅料混合→成型→烘烤→添加调味料调味→评价

2.5工艺要点

（1）挑选

选用新收获的新鲜紫薯，要求无霉烂、发芽现象，质地较硬，色泽鲜亮，个头比适中。

（2）清洗

用干净的清水洗去紫薯表面泥沙。

（3）去皮

用刀子切除紫薯的首尾两端，削去表面薯皮，薯皮不要削的太多，应该削的薄而干净。

（4）护色

紫薯富含多酚类物质、花青素，容易在氧化酶的作用下发生氧化褐变，使紫薯块的色泽和风味[27]降低，为抑制氧化褐变的发生，在试验中将去皮的紫薯切成块在2%NaCl溶液中以及在0.3%柠檬酸溶液中进行漂烫，进行灭氧化酶[28,29]。

（5）蒸煮

将灭氧化酶后的薯块放入烧开的100℃的热水中蒸17min至粘软。

（6）冷却

将粘软的薯块用勺子捞出防置于盘子里，在室温下冷却10min至完全冷却。

（7）添加辅料混合

冷却后的薯块将其压成泥，按比例添加糯米粉、玉米粉、大豆蛋白粉以及其他辅料，加蒸馏水揉搓和匀，成团。

（8）成型

将和匀的薯泥团搓成20mm左右的圆柱状，将其切成20mm的圆柱段,用擀面杖擀压成直径为约30mm、厚度为约2～4mm的厚薄比较均匀的圆片状。

（9）烘烤

将成型薯片放入盘子中摆好，在薯片的底部和面上均刷上大豆油，之后放入微波炉中，在不同的功率条件下烘烤不同的时间，隔一定时间后取出放置在电子天平上称重，计算薯片的脱水率。

最后确定最适宜的微波功率进行加热烘烤，制备紫薯薯片。

（10）添加调味料调味

将提前配好的调味料撒到已经烘烤好的薯片上调味。

2.6紫薯薯片配方的优化

2.6.1薯泥与辅料的比例对紫薯营养薯片品质的影响

紫薯薯泥和辅料的比例很大的影响产品的质量。

在试验中，称取一定量的薯泥与辅料以1:

1，2:

1，3:

1，4:

1的比例混合成型，制备成薯片，通过感官评定，最终确定较合适的薯泥和辅料的比例。

2.6.2辅料中糯米粉和玉米粉的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

添加糯米粉能有效改善紫薯薯片的口感，但是糯米粉增水性比较好，使吸水速度变缓慢，在薯泥中形成吸水不均匀的状态。

加入一定量的玉米粉后，薯泥的吸水性、口感以及糯米粉糊化后较黏的特性得到很好地改善。

在一定重量的薯泥的条件下，糯米粉添加量分别以15.0%，20.0%，25.0%，30.0%的比例进行单因素试验，玉米粉的添加量分别以6.0%，8.0%，10.0%，12.0%的比例进行单因素试验。

最后根据感官评价确定最适宜的条件。

2.6.3大豆蛋白的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

大豆蛋白是一类优质蛋白，具有降低血胆固醇和预防心脑血管疾病等作用。

为进一步改善淀粉类薯片的营养构成，提高其蛋白质含量，选择添加大豆蛋白[9]，以达到营养强化的效果，添加量分别为2.5%，5.0%，7.5%，10.0%，最后以感官评定的标准确定添加量。

2.6.4泡打粉的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

泡打粉是复合疏松剂，主要用于淀粉类的快速发酵，特点是省时省力和卫生。

以0.6%，0.8%，1.0%，1.2%[30]的添加量添加到紫薯营养薯片中，最终以感官评定来确定添加量。

2.7紫薯薯片的微波加工工艺研究

2.7.1微波加工单因素试验

在微波炉中烘烤成型的薯片，在微波250W，400W，550W，700W的功率下加热180s，由感官评价确定最适合的微波功率；在最适功率条件下，分别加热180s，300s，360s，480s时根据感官评价确定最适加热时间；测定紫薯薯片在不同功率条件下分别加热不同时间的含水量，计算紫薯薯片在不同功率下加热不同时间的脱水率。

2.7.2正交试验

在单因素的基础上，用正交试验表L9（34）对大豆蛋白粉、玉米粉与糯米粉的添加量分别进行优化；用正交试验表L9（34）对微波时间、微波功率和厚度分别进行优化，最后确定最适宜的配方和工艺条件。

第3章结果与分析

3.1紫薯薯片的配方优化结果分析

3.1.1薯泥与辅料比例对紫薯营养薯片品质的影响

紫薯薯泥和辅料的比例很大的影响产品的质量。

在试验中，称取一定量的薯泥与辅料以1:

1，2:

1，3:

1，4:

1的比例混合成型，制备成薯片，让选取的20个人进行感官评定，满分为100分，最终确定最有效的薯泥和辅料的配比。

图3-1薯泥与辅料比例对紫薯营养薯片品质的影响

由图3-1可以看出，随着薯泥的比例增加，感官评价分数值是下降的。

一方面，虽然薯泥增加，紫薯薯片的风味浓厚，但是在制备薯片的过程中，薯泥团色泽发暗，极其不易成型，给制备薯片造成了很大的困难；另一方面，薯泥增加，酥脆度下降，质地和色泽不佳。

根据感官评价结果，得分最高90分，为最适宜的薯泥和辅料的配比为1:

1。

3.1.2辅料中糯米粉和玉米粉的添加量

在薯泥和辅料的比例为最适比例1:

1时，以辅料中的糯米粉的百分比分别为15.0%，20.0%，25.0%，30.0%；玉米粉的百分比分别为6.0%，8.0%，10.0%，12.0%进行单因素试验，如图3-2所示，由于糯米粉多为支链淀粉，粘度较大，添加量较高时会粘牙的感觉；玉米粉多为直链淀粉，粘度很小，添加量较多时会使紫薯薯片口感很硬，并且带有浓重玉米味。

在糯米粉中加入适量的玉米粉，能够很好地改善紫薯薯片的口感，使其粘度和硬度都合适，口感酥脆。

制成薯片后，让感官评价人员进行评价，总分为100分，最终确定糯米粉和玉米粉的添加量。

图3-2糯米粉的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

由图3-2可以看出，糯米粉的添加量过多，薯片粘牙感明显，不够酥脆；糯米粉的添加量太少，紫薯薯片制备时又不易成型，而且浓重的玉米味比较突出，根据感官评价的结果，得分最高为93分，糯米粉的最合适的添加量为薯泥的25.0%。

图3-3玉米粉的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

如图3-3所示，玉米粉的添加量过少，粘牙感突出；玉米粉的添加量过多，谷物味浓重，咀嚼时颗粒感明显，根据感官评价结果，得分最高的为95分，较适宜的玉米添加量为薯泥的10.0%。

当糯米粉的添加量为薯泥的25.0%，玉米粉的添加量为薯泥的10.0%时口感最好，此时紫薯薯片在制备时易成型，不粘牙，无浓重的玉米味，酥脆感好，风味独特。

3.1.3大豆蛋白的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

大豆蛋白是一类优质蛋白，具有降低血胆固醇和预防心脑血管疾病等作用。

为进一步改善淀粉类薯片的营养构成，提高其蛋白质含量，选择添加大豆蛋白[6]，以达到营养强化的效果，添加量分别为2.5%，5.0%，7.5%，最后以满分为100分的感官评定的标准确定添加量。

图3-4玉米粉的添加量对紫薯营养薯片品质的影响

大豆蛋白是优质蛋白，在提高紫薯薯片的营养价值方面有着重要的作用，大豆蛋白的添加量过多，大豆味会掩盖紫薯原本的风味；大豆蛋白太少，在营养方面又没有太大的作用。

添加适量的大豆蛋白，能让紫薯薯片的口感更佳，酥脆度更好；蛋白质使薯泥团的粘连更好，制备薯片时更易成型，不仅不易粘黏，而且混合揉搓也更容易，因此，大豆蛋白的添加至关重要。

根据感官评价的结果，得分最高的为91分，较适宜大豆蛋白添加量为5.0%。

3.1.4泡打粉用量

泡打粉是一种复合疏松剂，主要用于淀粉类的快速发酵，具有省时、省力、卫生的特点。

在配方中以0.6%，0.8%，1.0%，1.2%用量添加到紫薯薯片中，最终以感官评定来确定较适宜的添加量。

泡打粉中含有明矾、白矾、钾矾、钾铝矾、碳酸氢钠、碳酸钙、淀粉、糖精钠、香兰素等成分，在向添加好的薯泥、糯米粉、玉米粉和大豆蛋白的粉团中添加时，粉团立刻变为蓝绿色，这是由于紫薯中含有大量的花青素，花青素是一种遇酸碱显色的色素，泡打粉中的碳酸氢钠、明矾等呈碱性，花青素和碱性物质产生化学反应变为蓝绿色，试验结果表明，紫薯营养薯片加工过程中不宜添加泡打粉。

3.1.5紫薯薯片正交试验的配方优化

在单因素实验的基础上，用正交试验表L9（34）对辅料的添加量进行优化。

表3-17薯片配方优化单因素表

单因素

A大豆蛋白/%

B空白

C玉米粉/%

D糯米粉/%

1

2.5

1

6.0

20

2

5.0

2

8.0

25

3

7.5

3

10.0

30

表3-18配方优化正交试验设计表

试验号

A

B

C

D

综合评价（100）

1

1

1

1

1

85.09

2

1

2

2

2

90.62

3

1

3

3

3

88.47

4

2

1

2

3

75.10

5

2

2

3

1

69.42

6

2

3

1

2

67.87

7

3

1

3

2

56.90

8

3

2

1

3

55.91

9

3

3

2

1

59.87

K1

264.18

144.72

208.86

214.38

K2

212.40

215.94

225.60

215.40

K3

172.68

216.21

214.8

219.48

k1

88.06

72.36

69.62

71.46

k2

70.80

71.98

75.20

71.80

k3

57.56

72.07

71.60

73.16

R

30.50

0.38

5.57

1.7

优水平

A1B1C2D3

主次因素

A，C，D，B

表3-19配方优化正交试验方差分析表

方差来源

偏差平方和

自度度

均方和

F比

显著性水平α

A

SA=1403.482

2

1403.482

5896.983

**

B

SB=0.238

2

0.238

-

-

C

SC=47.916

2

47.916

201.328

**

D

SD=4.862

2

4.862

20.429

*

总和

S=1456.498

8

F0.25（2,2）=3.00F0.05（2,2）