预煮法制备山药粉及其品质的研究

金金，许学勤，潜媛媛

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江南大学食品学院，江苏无锡，214122)

预煮法制备山药粉及其品质的研究

金金，许学勤，潜媛媛

(江南大学食品科学与技术国家重点实验室，江南大学食品学院，江苏无锡，214122)

为了改善山药粉的冲调品质，采用预煮熟化工艺使山药块茎中的淀粉达到完全糊化的状态，然后将其加工成山药粉。结果表明:预煮熟粉与生山药粉相比不仅保存了良好的色泽，而且在冲调品质方面优于生粉。具体表现为熟粉较生粉的分散时间缩短了48.7%;分散稳定时间增加了1.62倍;黏度提高了1.75倍，并且熟粉较生粉的营养性和储藏稳定性改变都很小。

山药熟粉，预煮，液质，冲调性

山药独特之处为山药含大量黏液质，黏液质是一种多糖与蛋白的复合体。黏液蛋白具有预防心血管系统脂肪沉淀、保持血管弹性、防止动脉粥样硬化的功效，并能避免出现肥胖，对冠心病患者有益［1］。黏多糖可刺激或调节免疫系统，增加血液中白细胞和增强白细胞吞噬能力，可作为抗肿瘤和化疗的辅助药及用来治疗糖尿病［2］。

山药多以出售新鲜块茎为主，然而鲜山药水分含量大、占地面积大，长时间保存和远距离运输都存在困难。因此，对山药进行加工研究，提高产品的附加值，具有重要的现实意义［3－4］。国内有关山药粉制备工艺的报道主要集中为生粉的制备，且这些报道均未对山药粉的冲调性进行系统性描述［3－12］。实验证明，山药生粉的冲调性很差，冲调所得山药糊体系不稳定，极易出现沉淀分层现象，严重影响山药粉冲调感官品质。鉴于山药中含有大量淀粉，本研究旨在通过预煮熟化工艺使山药中的淀粉达到完全糊化，从而制成熟粉，力求改善山药粉的冲调性，拓宽山药粉的产品应用领域。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

山药，购自无锡欧尚超市;Na2SO3，国药集团化学试剂有限公司，分析纯试剂。

PB203－N型电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;SQ2119DX多功能食品加工机，上海帅佳电子科技有限公司;101－1－BS电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进医疗器械厂;EP184智能多功能电磁炉，广东美的生活电器制造有限公司;LXJ－Ⅱ型离心沉淀机，上海医用分析仪器厂;BX51显微镜，OLYMPUS;CR－400色差仪KONICA MINOLTA SENSING，ING.MADE IN JAPAN;NDJ－79型旋转式粘度计，同济大学机电厂;Pyris 1差示扫描量热仪(DSC)，PerkinElmer Instruments。

1.2 实验方法

1.2.1 工艺流程

选料→清洗→沸水煮制→冷却→去皮→切片→护色→干燥→粉碎

1.2.2 流程简述

流程简述:将光滑无病斑的新鲜山药，用流动水冲洗干净，然后将其在沸水中煮制一定时间，浸入冷水中冷却至室温。用不锈钢削皮器去除山药外表皮，并挖除黑色斑眼，切成2～3mm左右的薄片后浸泡在0.3%的Na2SO3护色剂当中2 h。然后将山药片平铺于电热恒温鼓风干燥箱内，在60℃［7－8］下进行干燥。干燥期间不时翻动物料，使其充分干燥。干燥初期应适当增加翻动次数，每隔2～3 h翻动1次物料，以避免表面发生硬化，干燥后期可适当延长间隔时间。干燥后粉碎过80目标准筛。以未煮制所得山药粉作为生粉参照。

1.2.3 预煮熟化工艺研究

1.2.3.1 预煮时间与山药糊化程度关系试验

洗净的山药块茎于沸水浴煮制不同时间(10、20、25、30 min)，然后置于冷水中冷却，以未煮制的山药样品作为空白对照测定各自DSC曲线。

1.2.3.2 预煮时间与山药浆及山药黏液质黏度关系试验

煮制不同时间(10、20、25、30 min)的山药经冷却去皮切块后，在高速捣碎机中打成浆液，采用NDJ－79型旋转式黏度计测定煮制时间对山药浆黏度的影响。

将新鲜山药洗净去皮后直接切块捣碎得山药原浆后经一定离心条件离心，除去下层沉淀得上清液，用I2－KI试剂检验，证明上清液不含淀粉，从而得到半透明的山药黏液质。将黏液质在沸水浴中保温不同时间(10 min、20 min、25 min、30 min)，立即冷却至室温，采用NDJ－79型旋转式黏度计测定煮制时间对山药黏液质黏度的影响。

1.2.3.3 预煮对山药黏液质糖及蛋白质影响的试验

依照1.2.2.2中的方法得山药黏液质，并采用相同方法对黏液质进行热处理后测定糖、蛋白质含量，比较煮制时间对黏液质糖、蛋白质含量的影响。测蛋白质含量时，黏液质需离心后取上清液进行测定。

1.2.4 山药熟粉与山药生粉的品质对比

对山药熟粉与山药生粉进行以下内容比较:显微结构观察［13］(包括偏光十字图和碘染色图)、色泽、冲调性及玻璃化转变温度［14］

1.2.5 测定方法

1.2.5.1 山药糊化程度的测定

运用DSC检测仪器测定煮制时间对山药中淀粉糊化程度的影响。取样约10 mg左右，在50～100℃内，以10℃/min的加热速率升温，记录吸热曲线，观察吸热峰所代表的吸热焓值变化［15－16］。

1.2.5.2 黏度测定

采用NDJ－79型旋转黏度计，在常温条件下控制一定转速进行样品的黏度测定。

1.2.5.3 糖含量的测定

直接滴定法［17］。

1.2.5.4 蛋白质含量的测定

凯氏定氮法，参见GB/T5009.5－2003。

1.2.5.5 山药粉品质测定

(1)显微结构观察。将山药粉配制成1%的悬浮液，取1～2滴于载玻片上，然后用200倍偏光显微镜拍摄其偏光十字图，同时取1～2滴于载玻片上，经0.01%碘液染色后拍摄其碘染色图。

(2)色泽的测定。用色差计分别测定样品的L、a*、b*值。同时，根据L、a*、b*的值算出白度W。本试验主要以L值和W值作为山药褐变程度的指标，L值和W值越大，表示颜色越白，褐变越轻。

式中:L表示颜色透明度;a表示红绿方向;b表示黄蓝方向。

(3)冲调性测定［18－19］。采用 80℃的水配制浓度为5%的山药粉悬浮液，用玻璃棒搅拌，同时记录从加水开始到完全分散所需时间，以此作为样品分散时间;之后将液体搅拌均匀，静置同时计时，待液体完全分层后停止计时，以此为样品分散时间。冲调过程中观察有无团块，杯底有无沉淀，体系是否均一稳定。然后将其搅拌均匀后测黏度，方法见1.2.5.2。每项测定均重复3次，取其平均值。

(4)玻璃化转变温度的测定。采用DSC分析仪器，称取10 mg左右样品，密封在样品盘中，然后在30～100℃内，以10℃/min的加热速率升温，记录吸热曲线。

2 结果与讨论

2.1 预煮熟化工艺研究

2.1.1 预煮时间对山药淀粉糊化程度影响

图1 不同煮制时间山药块茎的DSC曲线图

由图1中可以看出，随着煮制时间延长，DSC曲线上的峰所代表的单位质量淀粉吸热焓值逐渐减小。从最初的20.870 6 J/g到25 min时的0.074 6 J/g，说明随着时间的延长，淀粉糊化程度依次升高。当达到30 min时，峰形消失，曲线变平，说明在此煮制工艺条件下，30 min时山药块茎中淀粉将不再随着煮制时间的延长而继续糊化。还可看出随着煮制时间的延长，淀粉糊化峰值温度向右移动，均处于70℃～80℃。淀粉糊化要吸收一定能量，热能增大了水分子及淀粉分子的动能，使氢键断开，水分子进入淀粉团粒无定形区并进一步与淀粉分子形成氢键，淀粉分子发生润胀和水合作用，同时淀粉分子因动能增加而增大了链的活动性，导致了微晶的破坏。所以随着加热时间的延长，山药淀粉的糊化程度逐渐提高。根据结果将30 min作为山药熟粉加工中预煮熟化工艺的时间参数。

2.1.2 预煮对山药浆黏度及其黏液质黏度影响的试验

图2 煮制时间对山药浆及山药黏液质黏度的影响图

对山药进行预煮后，其浆液和黏液质都显现出热稳定性影响。从图2可看出，随着预煮时间的延长，山药黏液质黏度逐渐下降，25 min后下降幅度趋于缓慢，基本不变。因为随着温度的上升，聚合物分子热运动加剧，氢键发生断裂，使凝胶的流动活化能Ev降低，从而黏度下降［1］。黏液质黏度的下降与多糖－蛋白复合结构的破坏也有关。0－25 min之间浆液下降趋势缓慢，30 min时黏度达最大，之后呈现下降趋势。因为在25 min前山药浆的黏度主要受黏液质黏度的影响，糊化造成的黏度升高表现不明显。30 min时淀粉达到最大程度糊化，表现出最大黏度值。之后因淀粉粒膨胀至极限而破裂以及黏液质的低黏度，导致浆液下降幅度增加。

图2 煮制时间对山药浆及山药黏液质黏度的影响图

2.1.3 预煮对山药黏液质糖及蛋白质影响的试验

实验过程中发现随着对黏液质热处理时间延长，液体出现一定浑浊。此工艺对黏液质中糖及蛋白含量的影响见图3。

图3 预煮时间对黏液质中糖及蛋白含量影响图

从图3可看出，随着预煮时间的延长，糖含量基本维持不变，很小幅度的下降有可能是由于多糖-蛋白质的复合结构发生破坏，两者之间发生一定的美拉德反应。蛋白质方面，从图3中可看出，在前期0～10 min时，由于加热使蛋白质发生热变性从清液中溶出产生沉淀，致使蛋白质含量呈现下降趋势;10～25 min之间，热变性影响很小，蛋白含量基本维持不变;30 min时，出现了较大幅度的下降。这种蛋白热变性将有可能影响到山药粉的冲调溶解性。由于山药经煮制后淀粉膨胀导致黏液质无法分离，所以对黏液质单独采用热处理后考察糖和蛋白的热稳定性，结果数值只是在一定程度上定性说明这种影响。

2.2 预煮熟化工艺对山药粉品质影响的试验

2.2.1 品质比较

2.2.1.1 山药生粉和熟粉的显微结构比较

图4和图5是山药生粉和熟粉的显微结构图。

图4 山药生粉和熟粉的偏光十字图(200×)

2组图表明熟粉较生粉的淀粉颗粒结构发生了明显破坏。生粉有着明显的淀粉颗粒结构，而熟粉的则消失。加热使得淀粉分子间氢键断裂，水分子进入内部与淀粉分子结合，淀粉胶束结构消失。需要指出熟粉显微图片呈现的小的颗粒有2种可能，一是山药预煮时，其淀粉颗粒未彻底糊化成淀粉溶胶，仍然保留一定的亚晶结构;另一种是部分预煮时吸水溶胀糊化的较完全的淀粉在干燥时脱水回生。但总的来说，大的完整淀粉颗粒结构的消失仍有利于山药粉冲调性的改善。

图5 山药生粉和熟粉的碘染色图(200×)

2.2.1.2 山药生粉和熟粉的色泽比较

肉眼观察可见，生粉较熟粉褐变现象严重，色泽较晦暗，熟粉颜色白皙。通过色差仪进行测定后见表1，从表1可以看出，熟粉的L和W值均大于生粉。说明熟粉在色泽品质方面优于生粉。

表1 山药生粉与山药熟粉的色泽比较图

2.2.1.2 山药生粉和熟粉的冲调性比较

山药生粉和熟粉冲调性(分散时间、分散稳定时间及黏度)方面的比较如图6、图7所示。

图6 山药生粉和熟粉的分散时间和分散稳定时间对比图

图7 山药生粉和熟粉的黏度对比图

从图6可看出:分散时间方面，熟粉较生粉易复水，表现为熟粉分散时间短于生粉的。分散稳定时间方面，熟粉较生粉有了大幅度的提高，说明熟粉冲调后所形成的山药粉糊悬浮液的稳定性有了大幅改善。从图7可看出，由熟粉冲调而得的山药粉糊的黏度大大高于生粉。说明预煮熟化工艺有利于所得山药粉冲调品质的改善。具体表现为熟粉较生粉的分散时间缩短了48.7%;分散稳定时间提高了1.62倍;黏度提高了1.75倍。冲调过程中发现生粉所得悬浮液有小结块、沉淀多且体系不均一，而熟粉则无结块、只有少量沉淀且体系较均一。

2.2.2 玻璃化转变温度的比较

从图8中可以看出，生粉Tg为55.53℃，熟粉Tg为53.42℃。Tg的大小和山药粉的固有无定形组织有关，从玻璃态转变为橡胶态意味着物质旧的平衡被打破，新的平衡形成。在玻璃化温度以下的环境中，分子链段埋藏在分子螺旋内部，运动的能力很差。制备熟粉时对山药进行了预煮，高温使山药中高分子热运动，即发生松弛过程，分子间的自由空间加大。所以生粉的Tg高于熟粉的Tg，在一定程度上说明了熟粉的储藏性稍逊于生粉，但是二者差异甚微，说明预煮熟化工艺对山药粉的储藏稳定性影响很小。两者的Tg均高于室温储藏温度(25℃)，说明山药粉在常温下处于玻璃态，储藏稳定性良好［14］。

图8 山药生粉和熟粉的DSC扫描图谱

3 结论

在预煮熟化工艺条件下，在煮制时间达到30 min时，山药块茎中淀粉将不再随着预煮时间的延长而继续糊化;山药熟粉较山药生粉无论在色泽、分散时间、分散稳定时间及黏度方面均有了大幅度的改善;山药熟粉较山药生粉对黏液质营养成分方面有一定的影响，主要体现在蛋白质的溶解性方面，但影响幅度不大;通过对Tg的比较，在一定程度上表明山药熟粉较山药生粉的储藏稳定性几乎没有改变。

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Study on Processing Method and Quality of Cooked Yam Powder

Jin Jin，Xu Xue-qin，Qian Yuan-yuan
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，School of Food Science and Technology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China)

In order to improve the reconstitutability of yam powder，pre－cooked the yam starch was gelatinized before processing into powder.The quality between cooked powder and uncooked yam was compared.The results showed that the cooked powder had not only a better color，but also had a better quality，including 48.7%shortened dispersion time，1.62 times increased dispersion stability，and 1.75 times higher of the viscosity.It also changed slightly on the nutrition and storage stability properties.

cooked yam powder，pre-cooked，mucilage，reconstitutability

硕士。

2010－06－29，改回日期:2010－09－25