热风干燥条件对马铃薯全粉糊化品质的影响

尹慧敏，吴文福，窦建鹏※，成荣敏，陈俊轶



热风干燥条件对马铃薯全粉糊化品质的影响

尹慧敏1,2，吴文福1，窦建鹏1※，成荣敏3，陈俊轶2

（1. 吉林大学生物与农业工程学院，长春130022；2. 吉林农业大学工程技术学院，长春130118； 3. 吉林大学化学学院，长春 130012）

为了改善马铃薯脱水制品的干燥工艺，该文以薄层干燥试验为基础，研究了不同热风温度（40、50、60、70、80、90 ℃）、风速（0.5、1.0、1.5、2.5、3.5 m/s）和切丁长度（2.5、5、10、15 mm）对马铃薯全粉的糊化特性的影响。采用扫描电子显微镜和差示扫描量热仪对马铃薯全粉的微观结构和糊化特性进行分析，并测定了其吸水性。研究表明，糊化焓值可以表征马铃薯全粉的糊化水平，焓值越高，糊化水平越低；糊化起始温度的范围为62.31～64.96 ℃，终止温度的范围为70.16～74.19℃，比纯淀粉制品糊化温度高；高于糊化温度进行干燥时，淀粉不会完全糊化；0.5～2.5 m/s 风速干燥的样品糊化焓值没有显著差异（>0.05），3.5 m/s干燥的样品焓值显著小于其他风速干燥样品；马铃薯全粉焓值随切丁长度增大而显著减小（<0.05）；不糊化样品吸水性没有显著差异（>0.05），吸水性随糊化程度的增强而显著增强；热风干燥条件为温度70 ℃，风速1.0 m/s和切丁长度10 mm时，马铃薯全粉的糊化程度较低。研究可为热风干燥制备未糊化的马铃薯全粉提供理论基础。

干燥；微观结构；品质控制；马铃薯；糊化性能；吸水性

0 引 言

马铃薯富含蛋白质、膳食纤维、维生素及矿物质等人体所需的营养物质，产量高，早已被西方国家，特别是欧盟国家作为主粮[1-2]。2015年年初，中国农业部提出了马铃薯主食化战略，将马铃薯列为中国的第4种主粮，并提出要将马铃薯加工转化成符合中国居民饮食习惯的大众型马铃薯主食[3]。虽然中国的马铃薯产量居世界首位，但是由于受多种因素制约，加工和利用还远远落后于发达国家，加工关键技术及装备多依赖国外相关技术及设备的引进和改造。中国马铃薯多以鲜食为主，深加工产品所占比例低，且加工产品单一，营养和附加值低，缺乏适合中国居民饮食习惯的马铃薯主食产品，极大限制了马铃薯加工与消费的可持续增长[4-5]。

马铃薯脱水制品是马铃薯深加工的主要产品之一，热风干燥（hot air drying，AD）因其具有操作简单、成本较低以及对环境、场地和设备等要求不高等特点，在干制品加工中得到广泛应用[6]。糊化特性影响马铃薯脱水制品的可再加工性，糊化程度越高，可再加工性越差，越难以应用于中国传统的需蒸煮的主食中[3,7]。目前，国内外对薯类干燥过程和品质的研究很多，如孟岳成等研究了12种数学模型在熟化红薯热风干燥中的适用性[8]；尹慧敏等研究了Weibull分布模型在马铃薯热风干燥中的应用[9]；Ji等研究了紫薯和红薯热风干燥温度对硬度、色泽、花青素等品质的影响[10]；Iyota等研究了过热蒸汽和热风干燥温度对马铃薯微观结构和色度的影响[11]；Nattriya等研究马铃薯片气体射流冲击和红外联合干燥对收缩、颜色和质地结构的影响[12]；Sukhcharn等研究了甜薯片在热风干燥中预处理和温度对色度和复水性的影响[13]。但干燥条件对马铃薯脱水制品糊化品质的影响研究未见报道。

因此，本研究通过改变马铃薯薄层热风干燥的热风温度、风速、切丁长度，探讨干燥条件对马铃薯全粉的微观结构、糊化性能和吸水性的影响，为干燥低糊化程度的马铃薯全粉提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

马铃薯品种为大西洋，产于河北省张家口市张北县，体积均匀、无损伤和青绿，采用105 ℃恒温干燥法测得平均含水率为3.21 g/g（干基）[13]，保湿冷藏在（4±1）℃保鲜柜中备用。

1.2 试验设备

JDKY-I型薄层干燥试验台（长春吉大科学仪器设备有限公司）；DHG-9125A型电热恒温鼓风干燥箱（上海一恒科技有限公司）；AR3202CN通用型电子天平（奥豪斯仪器（上海）有限公司，精度0.01g）；CHD-100型切丁机（山东银鹰炊具机械有限公司）；Testo410-2型多功能风速仪（德图仪器国际贸易有限公司）；DFY-250摇摆式粉碎机（山东顶厉医疗器械有限公司）；TA Q2000差示扫描量热仪（美国热分析仪器公司 TA Instruments）；Pro飞纳台式扫描电镜（复纳科学仪器（上海）有限公司），KDC-40低速离心机（科大创新股份有限公司）。

1.3 干燥工艺

首先使热风干燥薄层试验台的温度、风速达到预定的水平，然后人工去除马铃薯的表皮，用切丁机切成丁后置于水中防止褐变并洗掉颗粒表面的淀粉。用筛子过滤、沥水后称取（270±1）g的马铃薯丁，均匀平铺在物料盘上放入试验台干燥室内，设定相应试验条件，记录样品随干燥时间质量的变化，根据马铃薯全粉安全储藏的水分值将干基含水率下降到1.1 g/g以下结束试验[14-15]。为了便于进行后续的各项检验，将干燥后的样品粉碎后过100目筛。

对热风温度、风速和切丁长度进行单因素试验，分别考察这几个因素对马铃薯全粉糊化性能的影响。干燥试验方案如表1所示。

表1 干燥试验设计

注：马铃薯切丁的横截面积不变，为10 mm×10 mm。

Note: The potato diced cross-sectional area is10 mm×10 mm, and it is constant.

1.4 指标测定与方法

1.4.1 微观结构测定

采用扫描电子显微镜观察马铃薯全粉的颗粒形貌。使用双面胶导电纸将马铃薯全粉样品固定在金属样品台上，然后在真空条件下进行喷金处理。

1.4.2 糊化（热）性能测定

马铃薯的主要成分为淀粉，采用差示扫描量热仪（differential scanning calorimeter，DSC）测量淀粉的糊化度[16]。将马铃薯全粉与蒸馏水以3∶7质量比混合均匀，用20L微量移液器移取（12±1）mg置于铝盘底部平铺后，加盖密封。25 ℃室温下平衡2 h，以空坩埚作为对照，扫描温度范围为20～100 ℃，升温速率为10 ℃/min。用TA Univeral Analysis软件分别计算出T（起始温度）、T（峰值温度）、T（终止温度）及焓值的变化情况。

1.4.3 吸水能力的测定

参照淀粉膨胀度的测量方法检测常温下马铃薯全粉的吸水能力[17]。在离心管中加入1 g马铃薯全粉样品和 10 mL蒸馏水，充分搅拌使其完全分散，室温静置10 min，3 500 r/min离心20 min，倒出上清液，称沉淀物质量，吸水能力按下式计算

式中W为样品的吸水能力，%；m为样品吸水前的质量，g；1为样品吸水后的质量，g

1.5 数据分析

每个试验指标做3个平行检测，统计值使用“平均值±标准差（standard deviation，SD）”表示，数据统计分析用SPSS19软件进行单因素方差分析，样品之间的显著性差异检验用LSD方差分析，<0.05时差异显著。

2 结果与分析

2.1 干燥条件对马铃薯全粉微观结构的影响

扫描电镜是揭示微观粒子颗粒形貌的有效方法。马铃薯淀粉多为卵形或球形，表面光滑、颗粒完整，粒径范围为15～100m，大小不一[18-19]。淀粉必须是在充足的水分以及高于糊化温度的条件下才发生糊化。淀粉糊化是颗粒内部结晶区的氢键被破坏，淀粉不可逆的迅速吸收大量水分，体积膨胀破裂熔融发生聚集，淀粉颗粒变为不规则的形状[17,20]。Iyota研究了不同干燥温度对马铃薯干制品微观结构的影响，发现在170和240 ℃条件下干燥，马铃薯片表面区域可观察到完整的细胞结构和未糊化的淀粉颗粒，内部淀粉颗粒则发生糊化[11]，但风速和物料大小对马铃薯干制品微观结构的影响未进行研究。

2.1.1 热风温度对马铃薯全粉微观结构的影响

图1为风速1.0 m/s，切丁长度为10 mm条件下，不同干燥温度制备的马铃薯全粉的SEM图。从该组图可见，在考察温度范围内，淀粉颗粒散布于粉碎的样品中，在每个样品中都可见体积较大的未糊化的脱水马铃薯小块，细胞壁紧紧包裹着内部的淀粉颗粒[21]。样品中散布着薄片状物体，此为马铃薯丁粉碎过程中破损的细胞壁，它的主要成分为纤维素和果胶，这种膳食纤维可以有效预防冠心病、消化道溃疡和肥胖[22-23]。在干燥温度低于60 ℃的情况下，样品淀粉颗粒保持原始形态，干燥温度为70 ℃时，可见少量的形状不规则、棱角分明的块状体，80和90 ℃干燥温度下，块状结构增多，即随着温度的升高糊化淀粉颗粒增多。根据Iyota的研究可知，糊化主要发生在马铃薯丁的内部，而丁表面淀粉不发生糊化[11]。

a. 40 ℃b. 50 ℃ c. 60 ℃d. 70 ℃ e. 80 ℃f. 90 ℃

在前期研究中可知，干燥物料温度是小于等于干燥介质的温度[9]，因此，只有当干燥介质温度高于淀粉的糊化温度时，马铃薯丁中才会发生糊化，但是干燥初期，物料表面失水迅速，水分蒸发使物料表面湿球温度在45～55 ℃左右，低于糊化温度，表面不糊化，到干燥中后期，物料表面含水率低于糊化含水率40%时[20]，表面淀粉颗粒不糊化；马铃薯丁内部干燥初期温度较低，淀粉不能糊化，到干燥中后期，由于水分迁移路径变长，失水变慢，淀粉颗粒含有足够使其糊化的水分（含水率大于40%），且温度由外部传导到内部，当物料温度达到糊化温度时淀粉发生糊化[11]。

2.1.2 风速对马铃薯全粉微观结构的影响

图2为热风温度70 ℃、切丁长度为10 mm时，不同干燥风速下制备的马铃薯全粉SEM图。从该组的每个样品中都可以观察到糊化的淀粉块和未糊化的淀粉颗粒，除3.5 m/s风速干燥的样品糊化的不规则块状增加外，其余样品差异不大。

根据以上结果知，风速对马铃薯的糊化影响较小。使用0.5～2.5 m/s风速对马铃薯进行干燥时，淀粉颗粒几乎不发生糊化，当风速达到3.5 m/s时，可能由于脱水速率较高而使物料表面结壳严重[9,24]，阻碍了马铃薯丁内部水分的转移，导致内部淀粉的糊化。

2.1.3 切丁长度对马铃薯全粉微观结构的影响

图3为热风温度为70 ℃，风速为1.0 m/s条件下，不同切丁长度干燥后马铃薯全粉的SEM图。从该组图中可见，在2.5和5 mm切丁长度下干燥后的样品中没有发现糊化的淀粉，而切丁长度为10和15 mm时，可见糊化的淀粉，且切丁长度为15 mm样品发生糊化的淀粉增多。通过前期研究可知，减小切丁长度可极大地缩短干燥时间[9]，从而可能导致马铃薯内部的水分来不及参与淀粉的糊化就已被从干燥物料中脱除。

a. 0.5 m·s-1b. 1.0 m·s-1 c. 1.5 m·s-1d. 2.5 m·s-1 e. 3.5 m·s-1

a. 2.5 mmb. 5 mm c. 10 mmd. 15 mm

2.2 干燥条件对马铃薯全粉糊化性质的影响

马铃薯的干物质质量分数为15%～28%，淀粉质量分数为12.6%～18.2%，蛋白质质量分数为0.6%～2.1%，膳食纤维质量分数为1%～2%，马铃薯块茎的干物质主要由淀粉组成，干燥后的马铃薯制品热特性主要取决于淀 粉[25]。物料热风干燥的过程是质热转移的过程，热量由外向里转移，水分由里向外转移，水热变化使马铃薯淀粉发生物理变性。在这个过程中，马铃薯中的淀粉的热特性相应的发生变化。差示扫描量热仪常用在淀粉糊化热特性检测中，当待测样本发生热变化时，其温度会与参照样本不一致，仪器就会记录待测样本和参照样本的温度差随温度或时间变化的过程。淀粉糊化过程中的能量变化在DSC图谱上表现为凹陷峰，相变起始温度T、吸热峰值温度T、相变终止温度T的大小取决于分子之间的结合力以及淀粉结晶区的分子构造等，糊化焓值与相变过程中双螺旋链的解开和熔融所需要的能量相关[26]。由上可知，物料糊化焓值越大，其糊化程度越低。

Kamran alvani等研究了11个品种的马铃薯淀粉热力性能，T范围为58.71～62.45 ℃，T范围为62.52～ 66.05 ℃，T范围为68.67～72.27 ℃，范围为15.13～19.37 J/g[27]。观察图4～6中a图，在马铃薯干制品的糊化行为中只出现了一个热流峰，该热流峰的起始温度T的范围为62.31～64.96 ℃，T的范围为66.40～68.48 ℃，终止温度T的范围为70.16～74.19 ℃，该峰与Kamran alvani等[27]研究的马铃薯淀粉的热流峰相近，是由于马铃薯淀粉吸水后相变吸收热量形成的，但比纯淀粉糊化焓值低，这与小米粉和大米粉的研究结果一致，可能是由于脂类与淀粉颗粒中直链淀粉形成复合物，加速了颗粒无定形区的崩溃，直接表现糊化焓值的降低[28-29]；糊化的初始和峰值温度均比马铃薯纯淀粉的值高，这与余世锋等的研究结果是一致的，可能是由于蛋白体紧密包裹在淀粉体四周，阻止了水分的进入，于是需要更多的初始能量来破坏这一结合体，因此表现为糊化熔点和峰值升高，说明马铃薯全粉较纯淀粉难糊化[30]。

2.2.1 热风温度对马铃薯全粉糊化性能的影响

图4a为风速1.0 m/s，切丁长度为10 mm条件下，不同干燥温度制备的马铃薯全粉的DSC图，图4b为不同热风温度干燥的脱水制品糊化参数变化图。由图4b可见，干燥介质温度对糊化起始温度T影响很小，对糊化终止温度T和峰值温度T影响较大，T随干燥介质温度的升高先升高然后几乎不变，在70 ℃时T最大，T随干燥介质温度的升高先升高后降低，在60 ℃时T达到最大；糊化焓值随介质温度升高有减小趋势，低于糊化温度（40～60 ℃）时干燥的样品糊化焓值没有显著差异（>0.05），高于糊化温度（70～90 ℃）干燥的样品糊化焓值不为零，但显著变小（<0.05），说明在高于糊化温度干燥时，马铃薯样品中的淀粉没有完全糊化，但糊化程度增强。

结合电镜检测，干燥介质温度高于糊化温度时，由于糊化使淀粉双螺旋结构氢键解开，糊化焓值显著降低；而干燥介质温度低于糊化温度时，淀粉颗粒没有发生糊化，糊化焓值变化不明显，但是物料在水分和温度作用下，淀粉内部的分子链或与其他分子链发生交互作用，聚合物的结构更加紧密，导致糊化温度上升。

注：风速为1.0 m·s-1，切丁长度为10 mm。

综上可见，马铃薯全粉焓值越高，糊化水平越低。从该组试验中可知，为了获得较短的干燥时间和糊化程度低的脱水制品，选择干燥热风温度为70 ℃左右比较合理。

2.2.2 风速对马铃薯全粉糊化性能的影响

图5a是热风温度为70 ℃，切丁长度为10 mm时，不同风速干燥的制品的DSC检测结果。如图5b可见，随着风速的增大，糊化温度变化不明显，糊化焓值先增大后减小，在1.0 m/s时，达到最大。除3.5 m/s干燥样品之外，其他样品糊化焓值无显著差异（>0.05）。

据报道，湿热作用不会引起淀粉形态的变化，但可以使淀粉的双螺旋结果变得松散，焓值降低，其作用与温度、含水率、作用时间等因素有关[20,31-33]。风速对马铃薯干燥时间几乎没有影响，但是会大大提高干燥初始速率，减小干燥后期降水速率，加快物料升温速度[9]。因此干燥风速会对脱水制品的糊化焓值产生影响。由此推断，在小风速干燥情况下脱水制品的糊化焓值的变化是湿热作用导致的；当风速达到3.5 m/s时，可能由于表面结壳严重，导致内部淀粉颗粒糊化程度增强和表面湿热作用增强，使脱水制品的糊化焓值显著降低。电镜检测图2验证了假设的正确。

基于该组试验，选择1.0 m/s风速进行干燥可以得到糊化程度低的脱水样品。

注：热风温度为70 ℃，切丁长度为10 mm。

2.2.3 切丁长度对马铃薯全粉糊化性能的影响

图6a是热风温度为70 ℃，风速为1.0 m/s情况下，不同切丁长度的马铃薯全粉的DSC检测结果，图6b为切丁长度对糊化参数的影响图。由图6b可见，切丁长度为2.5～10 mm时，糊化初始温度T和峰值温度T几乎不变（>0.05），切丁长度为15 mm时，T和T值显著增大（<0.05）；糊化终止温度T则随着切丁长度的增大而增大，在切丁为5和10 mm时，T没有显著差异（>0.05）；随着切丁长度的增大，脱水制品的糊化焓值显著降低（<0.05）。

结合图3电镜检测和DSC检测结果，推断造成脱水制品糊化温度和糊化焓值变化可能是由于湿热作用造成的，随着切丁长度增加，干燥时间越长，失水速率减慢，淀粉颗粒的湿热作用增强[9]。

从该组试验可见，减小干燥样品的长度，可抑制淀粉颗粒的糊化。综合考虑生产工艺的合理性，提高制丁效率，减少干燥时间，采用切丁长度为10 mm进行干燥较为合适。

2.3 干燥条件对马铃薯全粉吸水性的影响

2.3.1 热风温度对马铃薯全粉吸水性的影响

图7a是风速为1.0 m/s，切丁长度为10 mm情况下，不同热风温度干燥的样品吸水性能图。由图可见，热风温度对吸水性能的影响以70 ℃为分界线，低于70 ℃干燥的脱水制品的吸水性没有显著性差异，高于70 ℃时随着热风温度的升高吸水性显著升高。

造成吸水性能差异的原因可能是，40～70 ℃干燥的样品，淀粉保持颗粒形态，结晶区和非结晶区交替排列形成层状胶束结构，亲水能力弱[34]；80和90 ℃热风干燥情况时，温度越高，糊化的淀粉颗粒越多，淀粉结晶区氢键打开越多，与水结合能力增强，吸水能力显著增强。可见，马铃薯全粉的吸水性与糊化特性有关，不糊化时吸水性几乎不变，糊化越多吸水性越强。

2.3.2 风速对马铃薯全粉吸水性的影响

图7b热风温度为70 ℃，切丁长度为10 mm情况下，不同干燥风速干燥的样品吸水性能图。由图可见， 3.5 m/s时干燥的样品吸水性显著高于其他样品，其余风速干燥的样品吸水性没有显著差异，其中1.0 m/s样品的吸水性最小，此样品的糊化焓值最高。

结合图7a、b以及2.2.2节中的推断，湿热作用会引起吸水性的增大，但影响效果小于糊化作用。

2.3.3 颗粒长度对马铃薯全粉吸水性的影响

图7c热风温度为70 ℃，风速为1.0 m/s情况下，不同切丁长度干燥的样品吸水性能图。由图可见，切丁长度在2.5、5、10 mm时，对马铃薯干制品的吸水性影响不显著（>0.05），切丁长度为15 mm的干燥制品吸水性显著高于其他样品。

此组试验验证了，不糊化的马铃薯粉其吸水性几乎不变，而湿热作用对吸水性影响效果小于糊化作用。

3 结 论

使用扫描电镜和差示扫描量热仪分别对干燥后的样品进行微观结构和糊化特性的定性和定量分析，分析了干燥条件对脱水制品的糊化特性影响。

1）在高温的干燥条件（温度大于70 ℃）下，热风干燥的马铃薯脱水样品没有完全糊化。

2）马铃薯全粉的糊化焓值可以表征其糊化程度，糊化焓值越大，糊化程度越低；升高热风温度、加大风速和切丁长度都会使脱水制品的糊化焓值减小。

3）脱水制品的糊化程度会显著影响其吸水性，脱水制品若未糊化，其吸水性没有显著差异（>0.05）;而脱水制品糊化程度越高，吸水性越强。

4）热风温度70 ℃，风速1.0 m/s和切丁长度10 mm条件下，脱水马铃薯制品糊化程度较低，其糊化焓值为 9.828 J/g。

本研究可为热风干燥马铃薯脱水制品提供理论基础和用于指导生产实践。

[1] 林亚玲，杨炳南，杨延辰. 马铃薯加工现状与展望[J]. 农业工程技术(农产品加工业)，2012 (11)：18－21.

[2] Wang Yue, Guojun Shi, Bo Yuan, et al. Chemical elemental compositions and nutrition quality of yacon sweet potato and potato[J]. Journal of Modern Agriculture, 2013, 2(2): 21－27.

[3] 沈存宽，王莉，王韧，等. 不同干燥工艺对马铃薯全粉理 化性质的影响[J]. 食品与发酵工业，2016，42(10)：117－121. Shen Cunkuan, Wang Li, Wang Ren, et al. Influence of drying techniques on the physicochemical properties of potato flours[J]. Food and Fermentation Industries, 2016, 42(10): 117－121.

[4] 徐芬，胡宏海，张春江，等.不同蛋白对马铃薯面条食用品质的影响[J]. 现代食品科技，2015，31(12)：269－276. Xu Fen, Hu Honghai, Zhang Chunjiang, et al. Effects of different types of proteins on the eating quality of potatonoodles[J]. Modern Food Science and Technology, 2015, 31(12): 269－276.

[5] 刘刚，赵鑫，周添红，等. 我国马铃薯加工产业结构分析与发展思考[J].农业工程技术:农产品加工业, 2010 (8): 4-11.

[6] Fernandes Fabiano, Rodrigues Sueli, Law Chung, et al. Drying of exotic tropical fruits: a comprehensive review[J]. Food and Bioprocess Technology, 2011, 4(2): 163－185.

[7] 窦媛媛. 马铃薯馒头诞生记[J]. 农产品市场周刊，2015 (27)：40.

[8] 孟岳成，王君，房升，等. 熟化红薯热风干燥特性及数学模型适用性[J]. 农业工程学报，2011，27(7)：387－392.Meng Yuecheng, Wang Jun, Fang Sheng, et al. Drying characteristics and mathematical modeling of hot air drying of cooked sweet potatoes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(7): 387－392. (in Chinese with Englishabstract)

[9] 尹慧敏，聂宇燕，沈瑾，等. 基于Weibull分布函数的马铃薯丁薄层热风干燥特性[J]. 农业工程学报，2016，32(17)：252－258. Yin Huimin, Nie Yuyan, Shen Jin, et al. Drying characteristics of diced potato with thin-layer by hot-wind basedon Weibull distribution function[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),2016, 32(17): 252－258. (in Chinese with Englishabstract)

[10] Ji Hoon Moon, Cheol-ho Pan, Won Byong Yoon. Drying characteristics and thermal degradation kinetics ofhardness, anthocyanin content and colour in purple-and red-fleshed potato (.) during hot air drying[J]. International Journal of Food Science & Technology, 2015, 50(5): 1255－1267.

[11] Iyota H, Nishimura N, Onuma T, et al. Drying of sliced raw potatoes in superheated steam and hot air[J]. Drying Technology, 2001, 19(7): 1411－1424.

[12] Nattriya Supmoon, Athapol Noomhorm. Influence of combined hot air impingement and infrared drying on drying kinetics and physical properties of potato chips[J]. Drying Technology, 2013, 31(1): 24－31.

[13] Sukhcharn S, Raina C S, Bawa A S, et al. Effect of pretreatments on drying and rehydration kinetics and color of sweet potato slices[J]. Drying Technology, 2016, 24(11): 1487－1494.

[14] 何贤用，杨松. 马铃薯全粉产品的品质与生产控制[J]. 食品工业，2005，26(3)：120－122.

[15] 食品安全国家食品中水分的测定GB 5009.3—2010: [S].

[16] Naidoo K, Amonsou E O, Oyeyinka S A. In vitro digestibility and some physicochemical properties of starch from wild and cultivated amadumbe corms[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 125: 9－15.

[17] 赵仲凯，木泰华，杨海燕，等. 不同加热-冻融循环处理对甘薯淀粉结构及物化特性的影响[J]. 现代食品科技，2015，31(11)：203－210，241. Zhao Zhongkai, Mu Taihua, Yang Haiyan, et al. Effect of gelatinization and retrogradation cycle treatments on thestructure and physicochemical properties of sweet potato starch[J]. Modern Food Science and Technology, 2015, 31(11): 203－210, 241. (in Chinese with Englishabstract)

[18] 汪明振，罗发兴，黄强，等. 蜡质马铃薯淀粉的颗粒结构与性质研究[J]. 食品工业，2008 (1)：13－15，12. Wang Mingzhen, Luo Faxing, Huang Qiang, et al. Granule structure and properties of waxy potato starch[J]. The Food Industry, 2008 (1): 13－15, 12.

[19] 洪雁，顾正彪，顾娟. 蜡质马铃薯淀粉性质的研究[J]. 中国粮油学报，2008，23(6)：112－115. Hong yan, Gu zhengbiao, Gu juan. Properties of waxy potato starch[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2008, 23(6): 112－115. (in Chinese with Englishabstract)

[20] 沈炜. 热处理对淀粉结构及理化性质的影响[D]. 武汉：华中农业大学，2013. Shen Wei. Effect of Heat Treatment on the Structure and the Physicochemical Properties of Starches[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2013. (in Chinese with Englishabstract)

[21] 吕为乔，韩清华，李树君，等. 微波流态化干燥姜片复水能力和物性分析[J]. 农业机械学报，2015，46(8)：200－205. Lü Weiqiao, Han Qinghua, Li Shujun, et al. Study on rehydration capacity and physical properties ofginger slices dried by microwave fluidization[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2015, 46(8): 200－205. (in Chinese with Englishabstract)

[22] 康文宇. 马铃薯颗粒全粉加工中细胞抗破损机理的初步研究[D]. 北京：中国农业科学院，2002. Kang Wenyu. Study on the Mechanism of Cell Brokenduring Proeessing of Potato Granules[D]. Beijing: Chinese Aeademy of Agrieultural Seiences, 2002.

[23] 曾凡逵，许丹，刘刚. 马铃薯营养综述[J]. 中国马铃薯，2015，29(4)：233－243. Zeng Fankui, Xu Dan, Liu Gang. Potato nutrition: A critical review[J]. Chinese Potato Journal, 2015, 29(4): 233－243. (in Chinese with Englishabstract)

[24] 曾绍校，梁静，郑宝东，等. 不同干燥工艺对莲子品质的影响[J]. 农业工程学报，2007，23(5)：227－231. Zeng Shaoxiao, Liang Jing, Zheng Baodong, et al. Effects of different drying technology on the quality of lotus-seed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2007, 23(5): 227－231. (in Chinese with Englishabstract)

[25] 周清贞. 马铃薯全粉的制备及其应用的研究[D]. 天津: 天津科技大学, 2010. Zhou qingzhen. Studies on Preparationof Potato Granules and ITS Application[D]. Tianjin: Tianjin University of Science & Technology. 2010. (in Chinese with Englishabstract)

[26] 肖湘，蔡莽劝，张欣欣，等. 酸处理绿豆的粉末结构形态及性质研究[J]. 现代食品科技，2012，28(6)：630－633，661.Xiao Xiang, Cai Mangquan, Zhang Xinxin, et al. Study on microstructure and paste viscosity of acid-modified[J]. Modern Food Science and Technology, 2012, 28(6): 630－633, 661. (in Chinese with Englishabstract)

[27] Kamran Alvani, Xin Qi, Richard F Tester. Gelatinisation properties of native and annealed potato starches[J]. Starch-Stärke, 2012, 64(4):297–303.

[28] 余世锋，杨秀春，Menager Lucile，等. 直链淀粉、蛋白质及脂类对大米粉热特性的影响[J]. 食品与发酵工业，2009 (4)：38－42. Yu Shifeng, Yang Xiuchun, Menager Lucile, et al. Effects of amylose, protein and lipid on the thermal properties ofrice flour[J]. Food and Fermentation Industries, 2009 (4): 38－42. (in Chinese with Englishabstract)

[29] 冷雪，曹龙奎. 利用差示扫描量热仪研究小米淀粉及小米粉的糊化特性[J]. 食品科学，2015，36(19)：60－66. Leng Xue, Cao Longkui. Gelatinization characteristics of millet starch and millet flour evaluated by differential scanning calorimeter[J]. Food Science, 2015, 36(19): 60－66. (in Chinese with Englishabstract)

[30] 周国燕，胡琦玮，李红卫，等. 水分含量对淀粉糊化和老化特性影响的差示扫描量热法研究[J]. 食品科学，2009，30(19)：89－92. Zhou Guoyan，Hu Qiwei，Li Hongwei, et al. DSC study of effects of water content on gelatinization and aging of starch[J]. Food Science, 2009, 30(19): 89－92. (in Chinese with Englishabstract)

[31] 扶雄，张明，朱思明，等. 湿热处理对玉米淀粉理化性质及消化性的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2015，43(2)：27－32，65. Fu Xiong, Zhang Ming, Zhu Siming, et al. Effects of heat-moisture treatment on physicochemical properties and digestibility of maize starch[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2015, 43(2): 27－32, 65 (in Chinese with Englishabstract)

[32] 杨凤，姚天鸣，叶晓汀，等. 湿热处理技术对淀粉理化特性影响的研究进展[J]. 粮油食品科技，2015，23(1)：21－24. Yang Feng, Yao Tianming, Ye Xiaoting, et al. Research progress in the effect of heat-moisture treatment on starch physicochemical properties[J]. Science and Technology of Cereals,Oils and Foods, 2015, 23(1): 21－24. (in Chinese with Englishabstract)

[33] Elessandra da Rosa Zavareze, Alvaro Renato Guerra Dias. Impact of heat-moisture treatment and annealing in starches: A review[J]. Carbohydrate Polymers, 2011, 83(2): 317－328.

[34] 刘邻渭. 食品化学[M]. 郑州：郑州大学出版社，2011.

Influence of hot-air drying condition on dehydrated potato flour gelatinization quality

Yin Huimin1,2, Wu Wenfu1, Dou Jianpeng1※, Cheng Rongmin3, Chen Junyi2

(1.130022,;2.130118,;3.130012,)

In early 2015, Ministry of Agriculture put forward the strategy that potato is classified as the fourth staple food and transferred into popular principal food suitable for dietary habit in China. Even though the China’s potato production ranks the first in the world, the sustainable development of potato processing and consuming is still extremely restricted due to the following reasons: The percentage of potato deep processing remains low; the processing products of potato are single, and have low nutrition and add value; and the potato products as staple food suitable for our dietary habit are in lack. Potato flour is one of prime products in potato deep-processing, and hot air drying has been widely used in the drying for agricultural products because of its easy operation, low cost and simple requirements for environment, court and equipment. The potato gelatinization characteristics affect the reproducibility of dehydrated products of potato. The more highly gelatinized the potato, the worse the reprocessing property, and the more difficult the application of potato as China’s principle cooking food. Therefore, it has an important significance to the research of the effects of the hot air drying conditions on the gelatinization characteristics, the drying technology of dehydrated potato products and China’s strategy of potato as staple food. Based on thin-layer drying experiment, the paper researched the influence of different temperature (40, 50, 60, 70, 80, and 90 ℃), different air velocity (0.5, 1.0, 1.5, 2.5 and 3.5 m/s) and different dicing length of fresh-cut potato (2.5, 5, 10 and 15 mm) on potato flour gelatinization quality. Microstructure and gelatinization quality of potato flour were analyzed with the use of scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimeter, and the water-absorbing capacity was measured. The results showed that gelatinization enthalpy could represent the degree of potato gelatinization; the lower the gelatinization enthalpy, the lower the degree of gelatinization; the range of initial gelatinization temperature was 62.31-64.96 ℃, and the range of termination temperature was 70.16-74.19 ℃, which was higher than the gelatinization temperature of pure starch product; the starch was not completely gelatinized when drying under the temperature higher than gelatinization temperature; the samples dried under the air velocity of 0.5-2.5 m/s showed no significant difference in gelatinization enthalpy (>0.05), while the gelatinization enthalpy of the samples dried under the air velocity of 3.5 m/s was significantly smaller than that under other air velocities; the enthalpy of potato flour decreased significantly with the increase in dicing length (0.05); ungelatinized samples showed no significant difference in water-absorbing capacity, and water-absorbing capacity was strengthened as the degree of gelatinization got higher; the gelatinization degree of potato dehydrated products was low when the hot air drying was under the temperature of 70 ℃, the air velocity of 1.0 m/s and the cutting length of 10 mm. This research can provide theoretical basis for the production of ungelatinized potato flours with hot air drying method.

drying; microstructure; quality control; potato; gelatinization characteristics; water-absorbing capacity

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038

TS255.36

A

1002-6819(2017)-12-0293-08

2016-11-22

2016-12-20

国家重点研发计划项目“稻谷变温智能保质干燥关键技术与装备研发”（2016YFD0401001）资助。

尹慧敏，博士生，讲师，主要从事农业机械测试与控制技术、农产品加工技术研究。Email：yhm_jlau@126.com

窦建鹏，副教授，主要从事农业机械测试与控制技术、农产品加工技术、智能机械研究。Email：Doujp@jlu.edu.cn

尹慧敏，吴文福，窦建鹏，成荣敏，陈俊轶.热风干燥条件对马铃薯全粉糊化品质的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(12)：293－300. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038 http://www.tcsae.org

Yin Huimin, Wu Wenfu, Dou Jianpeng, Cheng Rongmin, Chen Junyi. Influence of hot-air drying condition on dehydrated potato flour gelatinization quality[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(12): 293－300. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.12.038 http://www.tcsae.org