速冻调理紫薯薯条及其生产工艺研究

范会平，陈万东，艾志录，王 娜，李 真，赵天学

（1.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002；2.河南省冷链食品工程技术研究中心，河南郑州 450002；3.上蔡县质量技术监督局，河南上蔡 463800；4.河南省薯类淀粉工程技术研究中心，河南郸城 477150）

速冻调理紫薯薯条及其生产工艺研究

范会平1，2，陈万东1，3，*艾志录1，王 娜1，李 真1，赵天学4

（1.河南农业大学食品科学技术学院，河南郑州 450002；2.河南省冷链食品工程技术研究中心，河南郑州 450002；3.上蔡县质量技术监督局，河南上蔡 463800；4.河南省薯类淀粉工程技术研究中心，河南郸城 477150）

为了研究紫薯全粉的加工特性，同时为了提高紫薯薯条的酥脆感，将豌豆淀粉按照不同比例添加到紫薯全粉中，通过加水、和面、揉成团、制条、冷冻、油炸等工艺流程制作紫薯薯条，再利用响应面优化试验进行优化。结果表明，以紫薯全粉为基准，紫薯薯条工艺的最佳条件为豌豆淀粉添加量8.2%，用水量56%，黄油添加量1.5%，白砂糖添加量5%，油炸温度180℃，油炸时间129 s，冷冻时间6 h，在此条件下制得紫薯薯条的感官评分最高。

紫薯全粉；紫薯薯条；响应曲面

0 引言

紫甘薯是指薯肉及薯皮为紫色的甘薯，称为紫薯、黑薯，它除了含有普通甘薯具有的营养成分外，还有其本身独特的营养及其保健成分[1]。紫薯中富含多种功能性成分，如硒、花青素、膳食纤维、矿物质、维生素等，其中花青素是一类天然红色素，具有抗氧化、抗突变、减轻肝功能障碍及心血管疾病等作用[2]。经常食用紫薯可明显增强人体的免疫能力，对消化道、心脑血管疾病有较好的预防效果[3]。紫薯受到许多消费者的青睐[4]，市场发展前景非常广阔。目前，市场上出现了许多以紫薯为原料加工成的产品，如薯条、面包、饼干等，其中紫薯薯条得到了广大消费者的喜爱[5]。

新鲜紫薯水分含量较高，对贮藏条件要求较严格，容易发生霉变、腐烂，病害损失严重，贮藏时间短[6]。通过一定工艺将新鲜紫薯加工成紫薯全粉[7]，不但有利于长途贮藏和运输，延长紫薯供应时间，而且基本保持了新鲜紫薯的营养、风味和口感。目前，对紫薯全粉的研究主要集中于花青素研究、紫薯全粉的加工工艺、紫薯全粉的功能性食品开发，尚未见直接用紫薯全粉开发油炸调理食品[8]的相关报道。利用全粉加工薯条不仅丰富紫薯制品加工种类，而且能最大限度地保留紫薯特有的风味、口感和其他营养成分，对于研究紫薯全粉的加工特性、深化紫薯资源的开发利用具有重要的意义和应用前景。

1 材料与方法

1.1 试验材料

紫薯全粉，河南天豫薯业股份有限公司提供；精制豌豆淀粉，河南优聚生物科技有限公司提供。

1.2 试验仪器

FA2004A型电子天平，上海精天电子仪器厂产品；MIC-TW2110J型电磁炉，江苏松桥电器有限公司产品；MDF-U5412型医用低温箱，三洋电机会社产品；HY-81型油炸锅，广州汇利食品机械有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 紫薯薯条加工工艺

配方称量→和粉→制条→摆盘→冷冻→油炸→定型→包装。

在不锈钢盆中加入55～60℃温水，再加入白砂糖、黄油和淀粉，融解均匀后加入全粉和豌豆淀粉。将和成的粉揉成表面光滑的粉团，用擀面杖擀成片（厚度约6 mm），然后用刀切成长度为6 cm，宽度为6 mm的条状。将切好的条放在不锈钢托盘上，盖上保鲜膜，放于-40℃下的冰箱冷冻6 h，然后在180℃油温中油炸2 min左右，将成品摆放在不锈钢托盘中，恢复至室温完成定型。

1.3.2 各单因素对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响

将原料紫薯全粉添加量定为60 g，油炸温度设定为180℃，其他原料以紫薯全粉为100%按照如下试验方案设定的比例添加。

（1）用水量对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响。固定黄油添加量1.5%，白砂糖添加量5%，豌豆淀粉添加量9%，油炸时间130 s，用水量分别为50%，52%，54%，56%，58%，60%，按照上述工艺流程制备紫薯薯条，比较用水量对紫薯薯条感官品质的影响，从而确定用水量。

（2）豌豆淀粉添加量对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响。固定黄油添加量1.5%，白砂糖添加量5%，用水量56%，油炸时间130 s，豌豆淀粉添加量分别为0，4%，9%，13%，17%，按照上述工艺流程制备紫薯薯条，比较豌豆淀粉添加量对紫薯薯条感官品质的影响，从而确定豌豆淀粉添加量。

（3）白砂糖添加量对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响。固定黄油添加量1.5%，豌豆淀粉添加量9%，用水量56%，油炸时间130 s，白砂糖添加量分别为0，1%，3%，5%，7%，9%，按照上述工艺流程制备紫薯薯条，比较白砂糖添加量对紫薯薯条感官品质的影响，从而确定白砂糖添加量。

（4）黄油添加量对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响。固定用水量56%，白砂糖添加量5%，豌豆淀粉添加量9%，油炸时间130 s，黄油添加量分别为0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，按照上述工艺流程制备紫薯薯条，比较黄油添加量对紫薯薯条感官品质的影响，从而确定黄油添加量。

（5）油炸时间对速冻调理紫薯薯条感官品质的影响。固定黄油添加量1.5%，白砂糖添加量6%，豌豆淀粉添加量9%，用水量56%，油炸时间分别为100，115，130，145，160 s，按照上述工艺流程制备紫薯薯条，比较油炸时间对紫薯薯条感官品质的影响，从而确定油炸时间。

1.3.3 响应面法对速冻调理紫薯薯条生产工艺优化

综合单因素的试验结果，根据Box-Behnken设计原理，在单因素试验的基础上，以用水量、豌豆淀粉添加量、黄油添加量、油炸时间为自变量，以感官评分为响应值，设计四因素三水平的响应曲面试验。

1.3.4 综合感官品质评价建立10人感官评定小组，进行感官评价[9]。紫薯薯条的感官评价见表1。

表1 紫薯薯条的感官评价

1.4 数据处理

单因素试验结果采用Excel中单因素方差分析，Box-Behnken响应面试验设计采用Design Expert 8.0.6软件分析。

2 结果与分析

2.1 原料配方对紫薯薯条感官评价的影响

2.1.1 用水量对速冻调理紫薯薯条感官评价的影响

用水量对紫薯薯条感官评价的影响见表2。

表2 用水量对紫薯薯条感官评价的影响

原料中水分含量对薯条品质有很大影响。用水量过少会导致粉团过硬，用水量过多又会使粉团过软，影响油炸后薯条的品质。由表2可知，用水量不同，紫薯薯条的感官评分存在显著性差异。在用水量小于56%时，粉团含水量低，切成的薯条不光滑，炸后的薯条口感偏硬，且表面粗糙；在用水量大于56%时，随着用水量的增加，一方面粉团难以成型，另一方面水分过多打破了水分迁移平衡[10]。在固定的时间内，原料中水分残留量大，使得油炸后的薯条含水量高，降低了薯条酥脆感[11]。综上，选择用水量为56%。

2.1.2 豌豆淀粉添加量对速冻调理紫薯薯条感官评价的影响

豌豆淀粉添加量对紫薯薯条感官评价的影响见表3。

表3 豌豆淀粉添加量对紫薯薯条感官评价的影响

由表3可知，在豌豆淀粉添加量小于9%时，随着淀粉添加量的增加，感官评价逐渐升高；在豌豆淀粉添加量大于9%时，随着豌豆淀粉添加量的增加，感官评价逐渐下降。原因是油炸过程中，脂类与豌豆淀粉形成了淀粉-脂类复合结构，这种结构抑制了淀粉颗粒的膨胀，使其糊化温度升高[12]，降低了口感；另一方面豌豆淀粉添加量多，掩盖了紫薯香味，整体组织结构变差，薯条感官评价下降。综上，选择豌豆淀粉添加量为9%。

2.1.3 白砂糖添加量对速冻调理紫薯薯条感官评价的影响

白砂糖添加量对紫薯薯条感官评价的影响见表4。

表4 白砂糖添加量对紫薯薯条感官评价的影响

添加白砂糖不仅可以起到增加甜味的作用，还有利于粉团的均匀混合。由表4可知，在白砂糖添加量小于5%时，薯条甜味较淡；白砂糖添加量大于5%时，随着白砂糖添加量增加，感官评价反而逐渐下降。原因是白砂糖添加量过多，在高温加工过程中糖和氨基酸发生美拉德反应[13]，使得薯条出现焦煳化现象，并伴有苦味[14]。因此，选择白砂糖添加量为5%。

2.1.4 黄油添加量对速冻调理紫薯薯条感官评价的影响

黄油添加量对紫薯薯条感官评价的影响见表5。由表5可知，当黄油添加量为1.5%时，紫薯薯条的感官评价达到最佳。当黄油添加量较少时，粉团的塑性不够，并且稍有黏弹性，成型不好[15]；随着黄油的增加，粉团黏弹性较好；当黄油添加量大于

表5 黄油添加量对紫薯薯条感官评价的影响

1.5 %时，感官评价逐渐下降。原因是黄油的香味掩盖了紫薯特有的风味，导致感官品质不佳。

2.1.5 油炸时间对速冻调理紫薯薯条感官评价的影响油炸时间对紫薯薯条感官评价的影响见表6。

表6 油炸时间对紫薯薯条感官评价的影响

由表6可知，在油炸时间较短时，随着油炸时间的增加，感官评价逐渐升高；在油炸时间大于130 s时，随着油炸时间的增加，感官评价逐渐下降。原因是油炸时间的延长，紫薯薯条中的水分含量逐渐降低，表皮厚度变硬。油炸过程中，水分蒸发与油脂渗入相互伴随着同时发生，相互影响、相互制约。当紫薯薯条表面被加热到水沸点温度时，表面的水分开始蒸发，不断脱水形成外皮壳。当均匀脱水结束时，紫薯薯条已炸熟[10]，此时水分蒸发和油脂分布逐渐达到平衡，外表皮接触的高温油脂，使得薯条发生淀粉糊化、蛋白质变性、焦糖化反应和美拉德反应等变化，从而形成美味可口的酥脆外皮壳。随着油炸时间增加，薯条中水分含量减少，水分过度迁移、蒸发造成外皮壳的硬度和厚度都不断增加，感官品质评分下降[16]。综上，油炸时间为130 s。

2.2 响应曲面分析结果

响应曲面试验因素与水平设计见表7，响应曲面试验结果与分析见表8。

由表8可知，共29个试验点，其中析因部分试验次数24次、中心点重复次数为5次。利用响应曲面法对所得数据进行回归分析。

表7 响应曲面试验因素与水平设计

表8 响应曲面试验结果与分析

回归模型方差分析见表9。

利用Design Expert 8.0.6统计软件，对表9的试验数据进行多元拟合分析，可得以上试验因子对紫薯薯条感官评价的影响，该影响可用以下回归方程表示：

回归方程中，二次项的系数均为负值，因此可知该方程为开口向下的抛物线，具有最大值，可进行最优结果分析。各变量对响应值感官评价影响的显著性，由F值判定，且概率p的值越小，则相应变量的显著程度越高。由表9回归分析结果可知，模型的F值为69.64，p＜0.01，说明该模型适用性好。失拟度F值为2.96，且p值为0.152 1＞0.05，即失拟项差异不显著，该回归方程对试验的拟合程度好。二次项A2，B2，C2，D2偏回归系数p＜0.01都达到显著水平，说明豌豆淀粉添加量、用水量、黄油添加量、油炸时间对紫薯薯条感官评定具有极显著性影响。交互项BC极显著。模型校正决定系数R2Adj=0.955 6，说明模型能解释96%响应值的变化，有总变异的4%不能用此模型解释；对薯条感官评价的影响顺序为用水量＞豌豆淀粉添加量＞油炸时间＞黄油添加量。模型的复相关系数为R2=0.970 6，说明该模型拟合度良好，该方程拟合的4个因素感官评价可行。

表9 回归模型方差分析

2.3 响应面分析结果

采用Design Expert 8.0.6进行响应面分析处理上述试验设计，曲面图的形状可反映出单因素对感官评分的影响，曲面越陡峭，影响越显著。

豌豆淀粉添加量与用水量对紫薯薯条感官评价的响应曲面见图1，黄油添加量与油炸时间对紫薯薯条感官评价的响应曲面见图2，油炸时间与豌豆淀粉添加量对紫薯薯条感官评价的响应曲面见图3，黄油添加量与用水量对紫薯薯条感官评价的响应曲面见图4。

图1 豌豆淀粉添加量与用水量对紫薯薯条感官评价的响应曲面

由表9和图1～图3可知，豌豆淀粉添加量和用水量、黄油添加量和油炸时间、油炸时间和豌豆淀粉添加量的交互作用不显著。

图2 黄油添加量与油炸时间对紫薯薯条感官评价的响应曲面

图3 油炸时间与豌豆淀粉添加量对紫薯薯条感官评价的响应曲面

图4 黄油添加量与用水量对紫薯薯条感官评价的响应曲面

由表9和图4可知，黄油添加量和用水量二者之间交互作用有一定的显著性。当用水量不变时，紫薯薯条的感官评价随黄油添加量的增加呈现先上升后下降的趋势；但当黄油添加量增加到一定值时，感官评价下降的幅度较小；当黄油添加量不变时，感官评价随用水量的增加呈现先上升后下降的趋势。同时，由等高线疏密程度可以判断，用水量对感官评价的影响较黄油添加量大。当黄油添加量1.5%，用水量56%时，感官评价达到最佳。

2.4 最佳制作工艺条件的确定及验证

为进一步确定本试验的最佳工艺参数，对所得方程进行逐步回归，确定最佳紫薯薯条的制作工艺条件为紫薯全粉添加量60 g，豌豆淀粉添加量8.21%，用水量56.19%，黄油添加量1.48%，白砂糖添加量5%，油炸温度180℃，油炸时间129.7 s，冷冻时间6 h；在该工艺下得出的紫薯薯条理论感官评价为92.72分。考虑到实际情况，将最优条件修正为紫薯全粉添加量60 g，豌豆淀粉添加量8.2%，用水量56%，黄油添加量1.5%，白砂糖添加量5%，油炸温度180℃，油炸时间129 s，冷冻时间6 h，经验证试验后，得到实际感官评价为92分，该试验值与理论预测值接近，重复性好，证实了此模型的可靠性。

3 结论

以紫薯全粉和豌豆淀粉为主要原料，采用感官评定的方法，通过响应面优化得到紫薯薯条的最佳制作工艺条件为紫薯全粉添加量60 g，豌豆淀粉添加量8.2%，用水量56%，黄油添加量1.5%，白砂糖添加量5%，油炸温度180℃，油炸时间129 s，冷冻时间 6 h，实际感官评价为92分。

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Study on Frozen Prepared Fried Purple Potato Strips and Its Production Process

FAN Huiping1，2，CHEN Wandong1，3，*AI Zhilu1，WANG Na1，LI Zhen1，ZHAO Tianxue4
（1.College of Food Science and Technology，He'nan Agricultural University，Zhengzhou，He'nan 450002，China；2.He'nan Engineering Research Center for Cold-chain Food，Zhengzhou，He'nan 450002，China；3.Shangcai Bureau of Quality and Technical Supervision，Shangcai，He'nan 463800，China；4.He'nan Province Potato Starch Engineering Technology Research Center，Dancheng，He'nan 477150，China）

Pea starch is added to the purple sweet potato powder in different proportions，with the aim of studying the processing characteristics of purple sweet potato powder and increasing the fried purple potato strips crisp sense.The purple sweet strips are processed by adding water，kneading into group，rolling up，slivering，freezing，and frying.On the basis of single factor test，response surface analysis is carried out to find out the optimum recipe.The results indicate that the optimum formula for the purple sweet potato strips process are pea starch content of 8.2%，water adding amount of 56%，butter content of 1.5%，sugar addition amount of 5%，frying temperature of 180℃，frying time of 129 s，freezing time of 6 h.Under such conditions，purple sweet potato strips sensory score is the best.

purple sweet potato powder；purple sweet potato strips；response surface

TS255.3

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.035

1671-9646（2016）12b-0027-05

2016-11-04

河南省重大科技专项（161100110100）；河南省科技厅重点科技攻关项目（162102110062）；科技部“十三五”国家重点研发计划重点专项（2016YFN010104）。

范会平（1972— ），女，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为农产品加工与贮藏、功能活性成分开发与应用。

*通讯作者：艾志录（1965— ），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为农产品精深加工。