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1、摘要本实验以紫心红薯为主要原料，配加不同含量的糖、明胶、卡拉胶、琼脂、分子蒸馏单甘脂、柠檬酸，研究低糖紫薯果脯的加工工艺。在传统果脯加工的基础上，改用淀粉糖浆来代替一部分蔗糖，并筛选出有显著影响的总糖含量、明胶含量、卡拉胶、琼脂、和分子蒸馏单甘酯三个因素，由L9（34）正交试验确定了主要影响因素的最佳配比为：总糖50%（其中白砂糖40%，淀粉糖浆60%），明胶2%，卡拉胶2%，分子蒸馏单甘酯2%，柠檬酸0.1%。此外，本实验还研究了不同烘烤温度和时间对产品质量的影响，确定了最佳条件为：在60温度下烘烤21h，产品含水量810%。所得产品饱满、外表光亮、香甜适宜、口感好。关键字：紫薯；果脯；正交
2、试验；加工工艺。AbstractIn this experiment, Purple Heart sweet potato as the main raw material, with addition of different amounts of sugar, gelatin, carrageenan, agar, molecular distilled monoglyceride, citric acid, of low-sugar preserves purple potato processing technology. Preserved in the traditional pr
3、ocess based on the use of starch syrup to replace part of the sugar, and filter out the significant impact of total sugar, gelatin content, carrageenan, agar, and molecular distilled monoglycerides three factors, from the L9 ( 34) orthogonal test to determine the optimum proportion of the main facto
4、rs were: total sugar 50% (of which 40% sugar, starch syrup 60%), 2% gelatin, carrageenan 2%, molecular distilled monoglycerides 2 %, 0.1% citric acid. In addition, this study also examined the different baking temperature and time on product quality, optimum conditions: temperature baking at 60 for
5、21h, product moisture content 8 to 10%. The product was full, shiny appearance, suitable sweet taste good。Keywords: purple sweet potato; preserved; orthogonal test; processing technology. 目 录1引言11.1紫薯的起源与分布11.3紫薯制品及其发展方向21.4本实验研究的目的与意义32材料与方法42.1材料与仪器设备42.1.1材料42.1.2仪器设备42.2实验内容与方法52.2.1工艺流程52.2.2操作
6、要点52.3感官质量评价62.4工艺条件的确定62.4.1白糖和淀粉糖浆量的确定62.4.2烘烤温度的不同与烘烤时间的不同对果脯质量的影响62.4.3赋形剂的选择62.4.4卡拉胶含量的单因素试验72.4.5 明胶胶含量的单因素试验72.4.6 乳化剂的选择72.3.7 正交试验73 结果与讨论83.1单因素实验83.1.1乳化剂的选择83.1.2白糖和淀粉糖浆量的确定93.1.3烘烤温度及时间对果脯影响的最佳效果93.1.4赋形剂的选择结果103.2正交试验优化104结论111引言1.1紫薯的起源与分布紫薯又叫黑薯，英文名称 Purple Potato，薯肉呈紫色至深紫色。它除了具有普通红薯
7、的营养成分外，还富含硒元素和花青素。近年来，紫薯在国际、国内市场上十分走俏，发展前景非常广阔。当今，各国育成了不少紫红薯良种，我国目前各地栽培的紫红薯品种有：山川紫。该品种从日本引进，色素含量高，比普通紫红薯的花青素含量高2倍以上，除食用外还可用来提取色素。667平方米产量一般在1500公斤以上，薯形细长，整齐度差，主蔓茎长6米7米。用该薯的嫩茎叶（尖）做菜，口感比空心菜还好。美国黑薯。该品种由美国培育而成。口味细腻甜滑，香味浓郁。此薯萌芽性强，分枝多，粗壮，最长1米，不旺长，半直立。一般667平方米产量3000公斤，其营养丰富，赖氨酸和锰、钾、锌等微量元素，以及具有抗癌作用的碘、硒均高于美国
8、黑红薯，色、香、味、形均佳属目前最为理想的健康食品。它还可用于提取色素。德国黑薯。2002年引进中国，中蔓，分枝多，薯块大小整齐，肉质细腻，香甜可口，抗病性较强，一般667平方米产量4000公斤5000公斤，单株结薯可达10公斤以上，最大单薯重5.7公斤。除食用外，还可提取色素，是紫红薯品种中最佳品种之一。 我国目前已育成的紫色红薯品种有：济薯18号。该品种为山东省农科院作物研究所育成，667平方米产量3000公斤以上。广薯135。该品种为广东省农科院育成，667平方米产量为2000公斤2500公斤。宁紫4号。该品种为江苏省农科院粮油作物研究所育成，667平方米产量为500公斤左右。以上3个品
9、种还可鲜食，而且均具有抗旱、耐瘠薄、适应性强、产量较高、薯块均匀、薯皮光滑、色泽鲜艳和肉质细腻等特点，适宜广大红薯产区种植。京薯6号。该品种由巴西红薯与我国红薯杂交而成，茎蔓长，薯皮薯肉均为紫色，甜度高，品质好，667平方米产量为1500公斤2000公斤，出干率高，用途广泛、开发前景广阔，有良好的增值潜力和市场前景。1.2紫薯的营养价值紫薯中含有丰富的蛋白质，18种易被人体消化和吸收的氨基酸，维生素C、B、A等8种维生素和磷、铁等10多种天然矿物质元素。其中铁和硒含量丰富。而硒和铁是人体抗疲劳、抗衰老、补血的必要元素，特别是硒被称为“抗癌大王”，易被人体吸收，可留在血清中，修补心肌，增强机体免
10、疫力，清除体内自由基，抑制癌细胞中DNA的合成和癌细胞的分裂与生长，预防胃癌、肝癌等癌病的发生。紫薯富含纤维素，可增加粪便体积，促进肠胃蠕动，清理肠腔内滞留的粘液、积气和腐败物，排出粪便中的有毒物质和致癌物质，保持大便畅通，改善消化道环境，防止胃肠道疾病的发生。紫薯含有大量药用价值高的花青素，法国科学家马斯魁勒博士发现花青素是天然强效自由基清除剂。花青素对100多种疾病有预防和治疗作用，被誉为继水、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的第七大必需营养素。花青素是目前发现的防治疾病、维护人类健康最直接、最有效、最安全的自由基清除剂，其清除自由基的能力是维生素C的20倍、维生素E的50倍。
11、花青素具有小分子结构，是惟一能透过血脑屏障清除自由基保护大脑细胞的物质，同时能减少抗生素给人体带来的危害。1.3紫薯制品及其发展方向目前，紫薯主要用做鲜食、淀粉工业、发酵工业以及食品加工原料等。随着科学技术的不断发展，紫薯除蒸煮、烘烤食用和加工传统食品外，其食品的研制和生产开发得到较快的发展，加工的产品种类和数量不断增加，质量亦不断提高。目前，紫薯食品主要有以下几大类：第一，紫薯淀粉类食品加工，如粉条、粉丝等；第二，发酵食品的加工，如白酒、食醋等；第三，罐头、薯脯、薯酱的加工，如糖水罐头、甘薯沙棘果酱等；第四，糖果、糕点类；第五，饮料类；第六，红薯片类6。我国的紫薯种植面积位居世界第一，红薯的
12、年产量也居世界首位，但我国紫薯深加工利用率低。紫薯食品开发存在的问题归纳起来主要有以下几点：一，缺乏适宜加工不同产品的专用型品种；二，紫薯的综合利用率低；三，缺乏产业化加工的技术与设备；四，加工周期短；五，没有形成良好的流通网络7。因此，总体来说加工水平有待于进一步提高。在当今强调食品保健功能的前提下，紫薯朝着营养保健品的方向发展。我国紫薯的综合利用率普遍较低，未能充分发挥紫薯的使用价值，造成了资源浪费，随着科学技术的发展，对于紫薯的市场需求主要有以下几个方面。一、紫薯保健品的开发：由于人们越来越重视生活质量的提高，对于食品更加看重其保健功能，紫薯保健产品的开发有着很大的发展空间。二、对紫薯淀
13、粉进行深加工和开发利用：紫薯作为工业生产原料，提高其附加值，刺激农民种植红薯的积极性，增加红薯作物的产量，对促进农业发展具有重要的意义。三、开发紫薯系列食品：作为人类的辅助食品，紫薯虽然从人类的主食中慢慢地退出，但还是人们食谱中不可或缺的一部分。发展以紫薯为原料的系列产品，可以丰富和扩大人们的饮食文化8。1.4本实验研究的目的与意义传说最早是明朝御膳房独家生产的，后来传入民间，距今已有300多年历史。原来用蜂蜜加工，现在都使用糖来代替蜂蜜，但习惯上仍称为蜜饯果脯。曾于1913年在巴拿马国际博览会上获奖。北京果脯蜜饯的品种很多，果脯和蜜饯的区分，按照在北京的习惯，把含水分低并不带汁的称为果脯。例
14、如：苹果脯、梨脯、杏脯、桃脯、沙果脯、香果脯、海棠脯、枣脯（又称金丝蜜枣）青梅脯、红果脯等。因为以上果脯是把原料经过处理，糖煮，然后干燥而成，其色泽有棕色、金黄色或琥珀色，鲜亮透明，表面干燥，稍有粘性，含水量在20%以下。这种果制品，也称“北果脯”或“北蜜”，是北方形式的果脯蜜饯意思。而冬瓜条、糖荸荠、糖藕片、糖姜片等表面挂有一层粉状白糖衣的称为糖衣果脯，也叫“南果脯”或“南蜜”，是来自福建、广东、上海等南方果脯蜜饯的意思，其质地清脆，含糖量多。蜜饯是经蜜或糖煮不经干燥工序的果制品，表面湿润柔软，含水量在30%以上，一般浸渍在糖汁中，如蜜饯海棠、蜜饯山楂等，但是近年来，这种产品只有一些前店后厂
15、的自产自销的商店生产，因为它不易储存和运输。果脯的营养果脯蜜饯中含糖量最高可达35%以上，而转化糖的含量可占总糖量的10%左右，从营养角度来看，它容易被人吸收利用。另外，还含有果酸、矿物质和维生素，由此可见，果脯蜜饯是营养价值很高的食品。传统的果脯是含糖量很高，随着现代社会的发展和经济水平的提高，人们跟多的关注食品对自身健康的影响，市场上的多为高糖果脯，不满足市场需求，因此，如何在满足口感实在满足需求成了科研者的探讨焦点。本实验以紫薯为原料，在保持其本身颜色不做太多改变的情况下，精加工制成风味独特、健康方便、具有保健功能的低糖果脯。通过对其含糖量和感官品质的影响因素进行分析和研究，优化低糖紫薯
16、果脯的工艺参数，提高低糖果脯的质量和延长保质期。本项目的研究成功，对于紫薯的深加工和促进食品工业的发展，以及增加农民收入，实现农业的可持续发展，有着重要的科学意义和应用价值。2材料与方法2.1材料与仪器设备2.1.1材料紫薯:购买于海南省海口市海甸区南国超市，选用皮称肉色偏紫，肉呈深紫色。品种：纤维少、细长、根直的。白砂糖：市场购买，理化指标符合GB-276-86。淀粉糖浆：市场购买，理化指标符合QB/T2347-1997。食品添加剂（明胶、卡拉胶、琼脂、柠檬酸、分子蒸馏单硬脂酸甘油酯）：食品级2.1.2仪器设备电热鼓风恒温干燥箱：101-2型，常州市华普达教学仪器有限公司测水分仪器：上海精密
17、实验设备有限公司烘烤箱：上海精密实验设备有限公司精密电子天平：MP5002型，上海舜宇恒平科学仪器有限公司电磁炉：C16型，台湾东龙家电厂打浆机：DL-262型，广州隆特电子有限公司真空包装机：DZQ400-2SA型，温州鹿城华南包装机械厂2.2实验内容与方法2.2.1工艺流程紫心红薯挑选清洗去皮护色蒸熟配料打浆加料浓缩冷却初烘成型重烘包装成品2.2.2操作要点（1）原料处理选择无病虫害、无腐烂、无机械损伤的新鲜、成熟度好的紫薯原料，清洗除去附着在紫薯表面的泥沙及杂质等，并并人工剔除其蒂、须及根眼处的泥沙。（2） 护色处理配制0.1%的柠檬酸溶液，将紫薯切小块放入其中浸泡。20分钟左右。(3)
18、蒸料将清洗后的紫薯切成块，放入蒸锅内蒸熟，时间由红薯块大小而定，以熟透心为标准。(4)打浆加入适量的水，用打浆机将紫薯打成均匀、细腻的浆状。要求热打浆，这有利于出细浆顺利，彻底使浆与大纤维分离，亦有利于热拌料的进行.(5)配料向热的细浆中加入预制好的糖胶混合液，搅拌质粘稠状。(6)浓缩将粘稠状细浆装在烧杯里，置入100度左右的水浴锅中加热。是水分含量至50%以下。注意：加热时要停的搅拌，使细浆更均匀的混合，让里面的粘浆均匀受热。(7) 冷却将混合后的细浆摊平置入托盘内，放在干燥处冷却至可揭下。(8) 烘干将冷却后的半成品置入烤箱内烘干制成品。(9) 成型包装将以成型的果脯放入小包装袋密封保藏。
19、2.3感官质量评价质量评价小组共设十人，对不同配比的紫薯果脯的口感、色泽、香味进行评价，低糖紫薯果脯的感官评定参考标准如表2-114。表2-1 果脯感官评定参考标准级别项目色泽35分口感35分香味30分总分100分优良表面光亮、洁净，黄橙色，无杂物2835分甜香适中，风味协调，咀嚼软硬适中，有韧性2835分有浓郁的紫薯香味及特有的综合甜香气味2330分79100分一般表面洁净，黄橙色，无杂物2027分偏甜或偏淡，偏软或偏硬，韧性差2027分气味稍差，缺乏协调性1522分5576分较差表面暗淡无光，颜色暗淡20分以下太甜或太淡，太软或太硬，无韧性20分以下气味不正常，有异味15分以下55分以下2
20、.4工艺条件的确定2.4.1白糖和淀粉糖浆量的确定 在大量预实验过程中着重筛选较好配比的白糖和淀粉糖浆，如果淀粉糖浆含量太高不易烘烤，且成本较高，若麦芽糖浆含量太低，产品甜度偏高。以总糖含量40%及50%为例，白糖含量分别为总糖的25%，30%，35%，40%，45%，麦芽糖浆含量对应为75%，70%，65%，60%，55%。2.4.2烘烤温度的不同与烘烤时间的不同对果脯质量的影响本实验通过在不同的烘烤温度及时间下，每隔两小时测定果脯的水分含量，确定紫薯果脯的最佳烘烤温度及时间。2.4.3赋形剂的选择紫薯果脯中的淀粉加热成熟后，不易成形，加入合适的添加剂（赋形剂），有助于口感与外形很好的结合，
21、达到实验设计的要求11。根据实验室的实际情况及实验要求，以琼脂、CMC、卡拉胶、明胶、卡拉胶与明胶的复配添加量为研究对象。2.4.4卡拉胶含量的单因素试验在总糖含量为50%，单甘酯含量为1%时，做不同卡拉胶含量的单因素试验，明胶含量分别为0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%，研究卡拉胶含量对果脯的影响。2.4.5 明胶胶含量的单因素试验在总糖含量为50%，单甘酯含量为1%时，卡拉胶为1.5%，做不同明胶含量的单因素试验，明胶含量分别为1%，2%，3%, 5%，8%, 10%，研究卡拉胶含量对果脯的影响。2.4.6 乳化剂的选择紫薯中淀粉的含量很高，乳化剂可以与直链淀粉结合为稳定的络合物，因
22、此，淀粉制品冷却后直链淀粉难以晶体析出，所以有助与延缓淀粉的老化，是淀粉食品的柔软保鲜剂。本课题研究了单甘脂、蔗糖酯、大豆卵磷脂三种乳化剂对最终产品的影响。2.3.7 正交试验正交试验又称正交设计法或多因素选优法，是一种合理安排、科学分析多因素试验的有效的数学方法。它是在实践经验与理论认识的基础上，借助一种规格化的“正交表”，从众多的试验条件中确定若干个代表性较强的试验条件，科学地安排试验，然后再对试验结果进行综合比较、统计分析，探求各因素水平的最佳组合，从而求得最优或较优试验方案的一种数学方法。正交试验具有“整体设计，统计分析，综合比较”的特点。对正交试验的结果分析，有直观分析法和方差分析法
23、两种方法。直观分析法简单明了，便于推广，但不能估计试验过程中以及试验结果测定中必然存在的误差的大小。方差分析法可以对试验误差进行估计，并可进行各因素的显著性检验，适合于在正交试验中有空列存在或设置重复的试验结果的分析。本试验用这两种方法，同时借助正交设计助手软件对试验结果进行分析。 表2-2 因子、水平表水平总糖卡拉胶明胶单甘酯145%1%2%1.5%250%1.5%3%2%355%2%4%2.5%表2-3 L9(34)试验方案表因子序号A.总糖B.卡拉胶C.明胶D. 单甘酯11（45%）1（1%）1（2%）1（1.5%）21（45%）2（1.5%）2（3%）2（2%）31（45%）3（2%）
24、3（4%）3(2.5%)42（50%）1（1%）2（3%）3(2.5%)52（50%）2（1.5%）3（4%）1(1.5%)62（50%）3（2%）1（2%）2(2%)73（55%）1（1%）3（4%）2(2%)83（55%）2（1.5%）1（2%）3(2.5%)93（55%）3（2%）2（3%）1(1.5%)该试验中，根据已筛选出的3个显著因子，以其最优组合数据为出发点，选用L9（34）正交表，考察几个因素间的交互效应，并对其进行了条件优化。该试验因子、水平如表2-2，试验方案如表2-3。3 结果与讨论3.1单因素实验3.1.1乳化剂的选择紫薯中的淀粉易老化，使果脯变硬，影响其口感，而添加适
25、当的食品乳化剂可以与紫薯中的直链淀粉结合为稳定的络合物，因此紫薯果脯冷却后直链淀粉难以结晶析出，所以有助于延缓淀粉的老化13。本实验考察了不同含量通过研究，本研究中不同乳化剂的使用效果见表3-1。由表3-1可知，蒸馏单甘酯对直链淀粉复合力最强，抗淀粉老化效果最佳。表3-1 不同乳化剂的使用效果序号乳化剂用量产品状态1单甘脂2%防老化效果好，表面不宜结硬壳，口感柔软2蔗糖酯2%防老化效果较好，表面与内口感差别小3大豆卵磷脂2%防老化效果不明显，且泛黄3.1.2白糖和淀粉糖浆量的确定淀粉糖浆是淀粉水解 脱色后加工而成的粘稠液体,甜味柔和,容易为人体直接吸收.淀粉水浴加热并不断搅拌，淀粉浆逐渐糊化，
26、糊化完全后在7080用-淀粉酶不断搅拌使其液化，灭酶过滤，滤液冷却加糖化酶在6065恒温水浴糖化。所形成的混合型糖汁，主要是麦芽糖，还有葡萄糖，低聚糖、糊精等其他单糖和低聚糖的混合物。淀粉糖浆可以降低甜度，缓和糖的口感，防止淀粉老化，保湿性强，可以延长产品的保质期。通过对不同白糖与淀粉糖浆配比的果脯进行感官评价，发现40%的白糖和60%的麦芽糖浆配比是最佳的，口感、色泽都是最好的,见图3-1。 606570758085900%20%40%60%80%100%糖含量综合评分40%50%图 3-1 糖含量对果脯品质的影响3.1.3烘烤温度及时间对果脯影响的最佳效果烘烤的温度和时间对紫薯果脯的口感和
27、外形具有显著影响，若开始的烘烤温度过高则易在果脯表面形成一层壳膜，影响内部水分外向蒸发及果脯的外观和口感，若温度太低烘烤的时间较长，见表3-2。表3-2 温度对果脯品质的影响烘烤温度（）50607080烘干时间（小时）26211815综合评分75848070从实验结果可以得出烘烤温度在60时烘烤21小时，果脯的色泽、风味是最好的。3.1.4赋形剂的选择结果通过对添加不同赋形剂的果脯进行感官评价，发现选用明胶为2%，卡拉胶为1-2%效果最佳，明胶含量过多，果脯较硬；卡拉胶含量过多，果脯较软。表3-3 赋形剂对果脯成品状态的影响序号赋形剂用量产品状态1卡拉胶2%成形好2明胶2%成形差，黏性好3CM
28、C2%成形差4琼脂2%成形差3.2正交试验优化表3-4 低糖紫薯果脯正交试验结果分析因素序号A.总糖B.卡拉胶C.单甘酯D.空白综合指标11（45%）1（1%）1（2%）1（1.5%）72.821（45%）2（1.5%）2（3%）2（2%）78.231（45%）3（2%）3（4%）3(2.5%)82.542（50%）1（1%）2（3%）3(2.5%)73.652（50%）2（1.5%）3（4%）1(1.5%)78.962（50%）3（2%）1（2%）2(2%)84.273（55%）1（1%）3（4%）2(2%)74.083（55%）2（1.5%）1（2%）3(2.5%)80.193（55%）3
29、（2%）2（3%）1(1.5%)83.2K1233.5220.4236.1235.9总和707.5K2235.7237.2236.0235.4K3238.3249.9235.4236.2K177.8373.4678.7678.63平均值之和235.83K278.5679.0678.6678.46K379.4383.3078.4678.73极差R1.69.80.230.22按照正交表的设计，根据3个因素的3个不同水平配制9种配比，对试验结果进行直接比较，求出在正交试验中综合指标最好的因素水平的组合，分别计算出各因素各水平的指标之和K值和平均指标K值，再计算各因素的极差R值，作出因素对试验指标影响
30、的主次顺序，并选出最优的处理组合，正交试验的直观分析结果如表3-4。在等水平的正交试验中，极差R值的大小直接表示该因素的水平变化对试验指标的影响大小，R值越大，因素对试验指标影响也越大，因素也就越重要；反之，R值越小，因素对试验指标影响也越小，因素也越不重要。根据R值的大小，找出影响低糖红薯果脯综合指标的因素主次顺序依次为A（砂糖加淀粉糖浆）B（明胶加卡拉胶）C（单甘酯）。 各因素、各水平的指标之和最大者，即是要选的最好水平。从表3-3中可以看出，砂糖含量为40%、淀粉糖浆含量为60%，明胶含量以2%、卡拉胶含量为1-2%，单甘酯含量以1%为最好，即最优处理组合为A2B3C1D2,它的综合指标
31、值分别为84.2。4结论本产品风味独特，保持了紫薯的风味，且营养丰富，是一种新型的保健食品。该试验通过一系列的筛选和正交试验后，筛选出了具有显著影响的因素并实现了条件的优化，从了确定了最佳组合，为以后的试验研究和果脯的生产提供了方便，节省了不必要的时间及原料的浪费，提高了效率同时增加了产量。糖果上述一系列的筛选和优化试验，最后由L9（34）正交试验确定了主要影响因素的最佳配比为：总糖50%（其中白砂糖40%，淀粉糖浆60%），明胶2%，卡拉胶2%，分子蒸馏单甘酯2%，柠檬酸0.1%。此外，本实验还研究了不同烘烤温度和时间对产品质量的影响，确定了最佳条件为：在60温度下烘烤21h，产品含水量810%。所得产品饱满、外表光亮、香甜适宜、口感好。本实验以紫薯为原料，在保持其本身颜色不做太多改变的情况下，精加工制成风味独特、健康方便、具有保健功能的低糖果脯。现代生活中人们摄入了太多的糖类、油类，对身体尤其不利，新型果脯的研究致力于体内的营养成分的需求，通过对其含糖量和感官品质的影响因素进行分析和研究，优化低糖紫薯果脯的工艺参数，提高低糖果脯的质量和延长保质期。本项目的研究成功，对于紫薯的深加工和促进食品工业的发展，以及增加农民收入，实现农业的可持续发展，有着重要的科学意义和应用价值。
