地瓜干加工创新工艺研究
亚热带农业研究
SubtropicalAgricultureResearch
第1卷第2期
2005年5月
地瓜干加工创新工艺研究
翁仁发,杨卓亚,施能浦,刘金莲,刘国栋,徐福乐,江继镇,吴成勇
(1.福建超大现代农业科技研究所,福建福州350003;2.福建超大连城食品有限公司,
福建连城366200)
摘要:针对地瓜干传统加工法存在高硫(>1000mg?kg),高糖(总糖含量60%一
70%),高杂菌,低水分(≤15%)的严重
问题,研究出了无硫护色剂,臭氧灭菌,微波一蒸汽协同杀菌等先进技术和设备,应
用到地瓜干加工中,生产出低硫(mg?ks),低糖(总糖含量为40%左右),低杂菌(低于商业标准),高水分(水分大于20%)
的地瓜干产品.规模生产实践
表明,本工艺安全可靠,操作简便,易于实现生产自动化;产品安全卫生,口感好,色泽
佳,已畅销日本,韩国,美国等市场.
关键词:地瓜干;无硫护色剂;臭氧灭菌;微波一蒸汽协同杀菌
中图分类号:S531文献标识码:A文章编号:1673-0925(2005)02-0055-06
Researchonnewtechniquesfordriedsweetpotatoprocessing
WENGRen—fa,YANGZhou—ya,SHINeng—pu,LIUJin—lian,LIUGuo—dong,XUFu
—le,JIANGJi—zhen,
wuCheng—yong
(1.TechnologyResearchInstitute,FujianChaodaModemAgricultureGroup,Fuzhou,Fujia
n350003,China;2.FujianChaodaLi—
anchengFoodCo.,Ltd.,Liancheng,Fujian366200,China)
Abstract:Thetraditionalwaytoprocessedsweetpotatohasfourdefects,i.e.hi.shs曲
rcontent(>1000mg?kg),high
sugarcontent(60%一70%),highbacterianumberandlowmoisture(≤
15%).Theadvancedtechnologiesdevelopedbythere—
searchprojectincludedesulfuratedfixative,ozonesterilizationandsterilizingbymicrowave
—steam.Thesetechnologieshavebeen
印
phedtoproducehighqualitydriedsweetpotatoproductsthathavelowsulfurcontent(mg?kg),lowsugarcontent(the
maximumcontentisabout40%only),lowbacterianumber(wellmeetthecommercialstanda
rds)andhighmoisture(over20%).
Commercialproductionhasprovedthatnewtechnologiesarereliable,safe,easytooperatean
dconvenientforautomaticproduction.
Newproductshavethecharacteristicsofsafety,sanitationanddainty.Theyaresalableinthem
arketsofJapan,KoreaandAmerica
etc.
Keywords:driedsweetpotato;desulfuratodfixative;ozonesterilization;sterilizingwithmic
rowaveandsteam
地瓜(又称红薯,白薯,甘薯,番薯,红苕,山芋)是一种高级营养保健食品原料.据测定,
每500g地瓜
产生热量2654300J,含蛋白质11.5g,糖145g,VB106mg,胡萝卜素6.55mg,Vc150mg,
尼克酸2.5mg,磷
100mg,钙90mg,铁2mg,还含有赖氨酸,色氨酸,苯丙氨酸等17种氨基酸.地瓜的Vm
和V肚为米面的2
倍,V为小麦的9.5倍,纤维素为米面的10倍,V和V的含量均比米面高,而大米为
零.地瓜是"生理
碱性"食物,所含的钾,钙,镁等矿物质,可以中和体内因常吃肉,蛋,鱼,米,面等酸性食
品而产生的过多的
酸,以保持人体内的酸碱平衡.由于地瓜的高营养和保健价值,其加工产品已风靡
国内外.日本,韩国以
及东南亚诸国将其列为高档营养保健品,美国国家宇航局从许多作物中筛选出地
瓜干作为"太空食品".
国内很早以来就把地瓜干(红薯果脯)作为营养保健的休闲食品….
我国地瓜常年种植面积达670万hm,总产近3000万t,居世界首位;福建省的种植
面积也达28万
hm,总产136万t,是仅次于水稻的第二大作物;具有百年地瓜干加工历史的福建省
连城县,常年种植0.67
万hm,20多万t的产量,为加工红心地瓜干提供了丰富的原料.但是传统的加工方
法加工出的地瓜干存
在着"三高一低",即含硫量高(>1000mg?kg),含糖量高(60%一70%),含杂菌量高
(严重超商业标
收稿日期:2005—02—28
基金项目:福建省重大科技项目(2002S004)
作者简介:翁仁发(1938一),男,工程师.研究方向:化工及食品加工.
56?亚热带农业研究第1卷
准),含水量低(约15%),严重影响了地瓜干的口感和品质.为了克服传统加工方法
存在的不足,福建超
大现代农业科技研究所经过3年的精心研制,开发出低糖,低硫,低杂菌,高水分地
瓜干的新型加工工艺,
生产出符合出口日本等国严格标准的新产品,目前已成功应用于生产.
1新工艺原理与工艺流程
1.1无硫多元有机酸的作用原理
地瓜中富含赖氨酸和多酚氧化酶等物质,去皮加工过程中易发生酶促褐变和非酶
褐变.酚类物质在
酚酶的催化下氧化成邻醌,再迅速通过聚合作用,形成褐色素或黑色素,严重影响
产品的色泽.
传统工艺中采用二氧化硫或亚硫酸盐(如 Na~SO,)作为护色剂.SO:或亚硫酸盐类
的作用是抑制多
酚氧化酶的活性,阻止酶促褐变的发生;再之,sO:能参与糖一氨反应,与羰基起加成
反应,防止非酶褐变
的发生;SO:还能使花青素类色素褪色,起着漂白作用 J.由于上述的作用,加工的地
瓜干具有良好的护
色效果,但SO:也严重超过GB2760—1996规定的标准(>500mg?kg).硫和氧结合
生成SO:,遇水后
就成亚硫酸,是种极毒物质,严重危害人体健康.
根据褐变形成机理,课题组摈弃使用硫护色,研究用多种有机酸复配制成无硫护色
剂代替有硫护色
剂,做到护色无硫化.其中,植酸是强金属离子螯合剂,能螯合甘薯表层的金属离子,
防止氧化变质;柠檬
酸能对酶中金属离子进行螯合,还能调节pH 值,使pH保持在4.0-4.5 之间,起到酸
化防腐作用J.这类
有机酸天然,无毒,无味,不仅能抗氧化,还能保护 V.巯基氨基酸(如蛋氨酸,胱氨酸,
半胱氨酸等),对
多酚氧化酶具有复合作用,且一 SH 中硫的价态较 SO:的价态更低,对酚酶抑制的
效果更好.一SH 还具有
还原剂作用,抑制非酶褐变的发生,延迟褐变及降低褐变速度.同时,氨基酸对人体
无害,不存在残留问
题,安全可靠并可补充食品营养.聚合磷酸盐类,特别是焦磷酸盐(Na2S:0)与柠檬酸
复合,在加工果脯
时能稳定地封锁金属离子,防止金属离子对天然色素的变色,褪色,同时可以降低
地瓜中某些涩味,改善和
保持地瓜干的特殊风味.
1.2 臭氧灭菌技术原理
中国已有 7000 多万人患糖尿病,低糖果脯是发展的趋势.但传统的地瓜干加工经
过多次浸糖,使总
糖含量达 60%-70%,通过保持高糖来抑制杂菌,达到延长产品的保质期的目的.研
究表明,当含糖量达
70%以上时,果脯保质期可达 12 个月以上;当含糖量降至 50%以下时,保质期缩短
至2 个月以内.为延
长低糖产品的保质期,课题组研发出臭氧减菌技术,臭氧超净技术,臭氧无菌包装
等技术.1984 年德国化
学家发明了臭氧技术,已在制药,污水处理,食品加工中得以应用,但还没有应用到
地瓜干的加工中去.臭
氧(0,)之所以能灭菌,是因为 O,能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶,使细菌死亡;
二是直接破坏细胞
器和 DNA,RNA,使细菌新陈代谢受阻,导致细菌死亡;三是穿透细胞膜组织,作用
于外膜脂蛋白和内部的
脂多糖,使细菌发生通透性畸变而溶解死亡 l6】.臭氧由0:和0 组成,具有不稳定性,
携带的氧原子除氧
化外,剩余的又组合成 0:,进入稳定状态.因此,在臭氧灭菌过程中,没有二次污染,既
安全有效,又符合
环保要求.
1.3 新工艺流程设计
将研制各自独立的工序,组装成新工艺流程,如图 1.其中,地瓜皮及其边角料,另外
用来加工成膳食
纤维食品,使原料薯无废弃物,得以充分利用.
2 工艺创新技术内容
上述工艺流程中,无硫护色,臭氧灭菌,变压保温浸糖,无菌包装,微波一蒸汽协同杀
菌处理是保证地
瓜干低硫,低糖,低杂菌,高水分的关键工序,对产品的品质有着重要影响.其他工序
与传统工艺相似,本
文不再赘述.
第2 期翁仁发等:地瓜干加工创新工艺研究?57?
.H晤冒针强冒晶¨
鲜地瓜
1.r
分选
◆
清洗
■
-曼氧水减菌清洗
1.r
淋沈
1-r
修整去皮
切条切J
}地瓜坏料分检
无硫护色
1.r
I 热汽烫漂预煮
l 金属检出检测
臭氧无菌包装
▲
半成品分捡
图1 地瓜干加工工艺流程
Fig.1Flowchartfordriedsweetpotatoprocessing
2.1 无硫护色剂的研制
根据上述有机酸的作用原理,本课题筛选出柠檬酸,乳酸,植酸以及氨基酸等多元
有机酸及其盐类,配
制成多元有机酸无硫护色剂,代替传统的含硫护色剂,生产出无硫的地瓜干产品.
试验结果表明,传统加
工法采用亚硫酸钠护色的 SO:为 1310mg?kg(连城某厂产品,黑龙江日报 2004 年
12 月7 日报道);而
本课题采用无硫护色剂,sO:含量严格标准(≤3Omg?
kg)还低.结果表明,无硫护色剂可以代替有硫护色剂,生产出色泽更为自然的无(微)
硫地瓜干.
2.2 臭氧灭菌技术
2.2.1 臭氧对加工环境及器具的灭菌效果在研究出常温下臭氧水适宜浓度的基础
上,利用臭氧水处理
地瓜干加工过程的物体表面,结果(表 1)表明,灭菌效果达 91.67%一 100.oo%,处理
时间达3min,效果几
乎达100%.
表1 臭氧水表面处理的灭菌效果
Table1Effectofozone—watertreatmentfordriedsweetpotatosterilization
2.2.2 臭氧对原料薯的灭菌效果从田园中收获的
鲜地瓜带有大量的微生物,特别是一些耐酸,耐热的
微生物会给产品终端杀菌带来压力.低糖,高水分
地瓜干极难贮藏,只能靠严格,高效的杀菌才能达到
较长的保质期.采用臭氧减菌技术,从原料薯开始
就进行有效的杀菌,减菌处理.试验表明,可把原料
薯微生物总数从105—106 减到102—103,残存的
表2 臭氧气体在地瓜泥加工操作中的灭菌作用
Table2Sterilizationeffectofozone—gastreatmentfor
driedsweetpotatomudprocessing
操作方法菌落数/(cfu?g)
直接用洗净的手在空气中操作
用塑料袋在空气中直接操作
用塑料袋在臭氧气体中直接操作
336
32
微生物细胞组织也受到了严重损伤,而被热力杀菌所杀灭,为成品终端低温杀菌创
造条件.
58?亚热带农业研究第1 卷
2.2.3 臭氧对地瓜干的灭菌效果图 2 表明,利用臭氧气体处理地瓜干,处理 30rain,
灭菌效果达100%;
处理15rain,灭菌尚不彻底.
300
250
l53
处理时问/min
300
250
200
150
毒l00
壤
祖5O
Ol53O
处理时间/win
图2 昊氧气体处理地瓜干的杀菌效果
Fig.2Effectofozone—gastreatmentfordriedsweetpotatosterilization
2.2.4 臭氧对地瓜泥的灭菌效果表 2 表明,地瓜泥加工中采用臭氧气体消毒处理,
检得的菌落仅为2cfu
?g～,不到空气中处理的1/10.
2.2.5 臭氧在包装过程中的灭菌效果地瓜干包装过程极易受生产环境,设备和操作
人员的二次污染.
应用臭氧超净技术,杀灭生产环境,设备,操作人员身上的微生物,可有效地防止地
瓜干半成品在包装操作
过程中二次污染,达到洁净生产的目的.表 3 是不同环境下制作地瓜干细菌总数的
比较.从表中可以看
出,应用臭氧超净技术,使产品的细菌总数比对照大幅降低.
表3 臭氧超净技术对地瓜干制作与包装的效应
Table3Effectofozonicultra —
cleantechnologyfortheprocessingandpackagingofdriedsweetpotato
2.2.6 臭氧对包装袋的处理对包装袋和包装袋内的地瓜干也采用臭氧杀菌;某些糖
度特别低,水分特别
高的地瓜干,则可采用填充臭氧的无菌包装技术,确保包装后食品中无活菌存在.
2-3 浸糖液新配方的研制与变压保温浸糖
2.3.1 浸糖液新配方课题组研制了浸糖液新配方.这个配方无硫,低糖,能有效地护
色,抗菌,防霉,保
持一定水分活度和含水量.其配比如下(以下百分率指占液体总重量的百分数):
蔗糖:30%一40%..
护色剂:由柠檬酸,植酸和巯基氨基酸联合组成的护色添加剂和pH 值调节剂.柠檬
酸添加量为0.1%
一
0.5%,植酸添加量为0.025%-0.1%,巯基氨基酸为0.005%一0.1%,pH值可稳定在4.0
—4.5.
抗菌防霉添加剂:由乳酸盐,丙酸盐,醋酸盐组成抗菌防霉添加剂.乳酸盐添加量为
