渗透预处理对薯片微波干燥效果影响

穆 琳

（北京市怀柔区中医医院，北京 101400）

红薯（Ipomoea batatas Lam），又称地瓜、甘薯等，为旋花科（Convolvulaceae）一年生草本植物，是重要的粮食、饲料及工业原料，广泛种植于世界上100 多个国家，其总产量在世界粮食总产量中列于第7 位（FAO，2002）。红薯富含多种营养物质，每100 g 红薯块根中约含蛋白质1.8 g，糖29.5 g，脂肪0.2 g，β-胡萝卜素1.1 mg。杨志坚[1]研究发现不同部位中脱氢表雄酮（DHEA）含量为薯皮126.03 μg/100 g，薯肉16.23 μg/100 g，叶片5.74 μg/100 g，叶柄2.55 μg/100 g。王悦等人[2]研究发现红薯中矿物质含量为干物质总质量的2.64%，其中K 含量最高为1.49%，其次是Fe 0.78%，Mg 0.12%，Na、Ca 各0.05%，Mn 0.04%，Al 0.02%，非金属元素中Cl 0.12%，S 0.06%，P 0.06%。此外，张立明等人[3]发现红薯中含有丰富的维生素，其中维B10.08 mg/100 g、维B20.05 mg/100 g，维C 20 mg/100 g，王玉霞[4]发现单位质量的红薯中维C 含量是苹果、葡萄的10～30 倍，维B1和维B2含量分别比大米高6 倍和3 倍，维E 是小麦的9.5 倍。

我国食品工业“十二五”发展规划（2011）里明确列出，粮食加工业的未来发展方向为，在甘薯、马铃薯的主要产地，发展鲜甘薯年处理量4 万t 及以上的加工基地，薯类将是继水稻、玉米、小麦之后前景最为广阔的农作物。据测算，我国粮食产后损失率达到7%，远高于发达国家的1%（《十二五规划，2011》），因此国家大力支持农民和专业的机构合作以改善贮藏、保鲜等设备设施条件，减少农产品的产后损失，提升入市品级。《十二五规划》中同时强调果蔬脱水贮藏加工行业的发展，重点开发耦合干燥、节能环保干燥等技术，发展香菇、甘薯类等脱水产品。由此可见，果蔬脱水干燥将拥有更多的发展机遇，与此同时，选择节能、环保、高效的干燥技术应被提上日程。

采用渗透预处理的微波干燥方式进行脱水干燥工艺。渗透脱水过程以渗透液组成为变量，进行直接微波干燥，并以非渗透的直接微波干燥组为对照，利用Origin 8.5 进行绘图，得出红薯片渗透过程中的失水率和固形物得率，以及干燥过程中的湿含量变化曲线。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

红薯，购自当地超市；新鲜，无病虫害，形状均匀；蔗糖、氯化钠，均为国产分析纯。MP120-1型电子天平，上海第二天平仪器厂产品；恒温水浴锅，沈阳科瑞永兴化玻仪器有限公司产品。

1.2 试验方案

新鲜红薯清洗、去皮，切片厚度为5 mm，然后分别浸入60%蔗糖、50%蔗糖+10%氯化钠、55%蔗糖+5%氯化钠溶液中3.5 h（溶液温度30 ℃，料液比1∶10），再分别进行梯度为80，100，120 W 的微波干燥处理，烘至干基含水量为0.15 g 水/ g 干物质。渗透过程中每隔15 min 称量薯片质量，微波干燥过程中每隔5 min 称量薯片质量。

2 结果与分析

2.1 渗透过程含水量的变化

红薯渗透过程中含水量的变化见图1。

图1 红薯渗透过程中含水量的变化

由图1 可知，红薯在渗透过程中含水量逐渐降低，且前120 min 内下降趋势显著，而后逐渐趋于平缓。由于渗透初期，溶液浓度较大，形成较高的渗透压，使得红薯片脱水速率较高，随着渗透时间的延长，溶液中的溶质分子进入到红薯的组织结构中，降低了溶液渗透压，故脱水速率降低，含水量变化趋于平缓。

2.2 失水率和固形物得率

红薯渗透过程中失水率随时间变化曲线见图2，渗透过程中固形物得率随时间变化曲线见图3。

图2 红薯渗透过程中失水率随时间变化曲线

图3 渗透过程中固形物得率随时间变化曲线

由图2、图3 可知，在30 ℃下，60%蔗糖溶液渗透过程中，红薯的固形物得率和失水率随着渗透进程逐渐增大，在渗透时间为3.5 h 时，红薯的有效指数（Efficiency Index，EI）最高，此时失水率高，固形物得率低，为最佳渗透时间。

2.3 不同渗透液的渗透效果

不同渗透液中红薯片的固形物得率和失水率的变化见图4。

图4 不同渗透液中红薯片的固形物得率和失水率的变化

图4 反映的是在同一室温下，红薯片在不同糖盐比例的混合溶液中渗透3.5 h 后的失水率和固形物得率。由图4 可知，糖盐混合液的脱水效果比纯糖溶液显著，并且随着盐分比例的增加，溶液的脱水效果也显著增强。50%蔗糖+10%氯化钠溶液的脱水效果是这一系列总体积分数为60%的混合溶液中最好的，失水率达到42.8%，而55%蔗糖+5%氯化钠和60%蔗糖失水率分别为41.4%，31.1%。

由图4 可知，红薯片经渗透后，糖液中的固形物得率（7.1%）明显少于糖盐混合液的固形物得率，而混合液中，50%蔗糖+10%氯化钠溶液处理后红薯片的固形物得率为16.2%，显著高于55%蔗糖+5%氯化钠溶液处理后红薯片的固形物得率13.6%。

2.4 红薯片微波干燥过程中的水分变化曲线

不同渗透液下红薯片水分比随时间变化曲线见图5。

图5 不同渗透液下红薯片水分比随时间变化曲线

图5 显示的是红薯片的水分比在不同渗透液处理下的变化曲线，其特点是随着干燥的进行，红薯片的水分比逐渐减少，然后缓慢趋向平稳。在同一微波功率下，经糖盐混合液处理后红薯片的水分比纯糖溶液的下降趋势明显，且盐浓度含量越高，效果越显著；在同一渗透液下，微波功率越高，则下降趋势越明显。糖盐混合溶液渗透预处理样品比新鲜样品水分比下降趋势越明显，但60%蔗糖溶液渗透后，在干燥前40 min 内其水分比下降比鲜样快，而后小于鲜样。

2.5 数据处理方法

利用Origin8.5 制图，SPSS 软件进行显著性差异分析。

3 结论

探讨了不同预处理方式对红薯片微波干燥效果的影响，根据试验结果可知：

（1）渗透脱水有助于降低红薯的干基含水量，新鲜红薯干基含水量为2.66 g 水/ g 干物质，经50%蔗糖+10%氯化钠、55%蔗糖+5%氯化钠、60%蔗糖溶液脱水预处理后干基含水量分别降至0.69 g 水/ g干物质，0.76 g 水/ g 干物质，1.12 g 水/ g 干物质，糖盐混合液比纯糖溶液效果显著，其中50%蔗糖+10%氯化钠溶液脱水效果最好，是纯糖溶液的1.28 倍。

（2）糖盐混合液中随着盐浓度的增加，红薯片的固形物得率增加，失水率也增加，经50%蔗糖+10%氯化钠、55%蔗糖+5%氯化钠、60%蔗糖溶液脱水预处理后，红薯片的固形物得率分别为16.2%，13.6%，7.1%，失水率分别为42.8%，41.4%，31.1%，经50%蔗糖+10%氯化钠溶液渗透后红薯片的固形物得率和失水率最高，分别是60%蔗糖溶液的2.81 倍和1.38 倍。

（3）经渗透预处理后，将红薯片烘至干基含水量0.15 g 水/ g 干物质，干燥时间随着微波功率升高而缩短，经50%蔗糖+10%氯化钠渗透预处理后进行80，100，120 W 直接微波干燥，干燥时间分别为50，30，25 min，其中120 W 干燥时间最短，比80 W提高了1 倍。经渗透预处理后直接微波比新鲜样品直接微波干燥时间短，其中80 W 缩短了44.4%，100 W 缩短了57.1%，120 W 缩短了58.33%，其中120 W 效果最显著。

综上所述，确定出最优工艺参数为红薯片经过50%蔗糖+10%氯化钠混合溶液渗透预处理3.5 h 后，120 W 直接微波干燥25 min。渗透预处理脱去了红薯片中的一部分水分，有效缩短干燥时间，操作简便，重复性好，而且增加了固形物，赋予产品不同的风味和口感，对薯类脱水干燥技术的发展有一定的应用价值。