王家良 陳光遠 王改玲

(蚌埠學院食品科學與工程系1，蚌埠 233010)

(安徽皖龍農業(yè)科技發(fā)展有限公司2，蚌埠 233030)

提高紅薯淀粉得率的浸泡工藝研究

王家良1陳光遠2王改玲1

(蚌埠學院食品科學與工程系1，蚌埠 233010)

(安徽皖龍農業(yè)科技發(fā)展有限公司2，蚌埠 233030)

為提高紅薯淀粉的得率，對紅薯淀粉生產過程中的不同浸漬工藝進行了研究。通過單因素試驗和正交試驗確定紅薯干先粉碎，再浸泡的較佳工藝條件為:紅薯干粉碎粒度60～100目、石灰乳用量0.05%、浸泡時間8 h、浸泡溫度25℃時，紅薯淀粉的得率在75%左右。將紅薯干直接浸泡較佳的工藝條件為:石灰乳用量0.06%、浸泡時間10 h、浸泡溫度30℃時，紅薯淀粉的得率在73%左右。2種工藝比較而言，將紅薯干粉碎后提取淀粉，其工藝條件易于控制、提取時間縮短2 h，且得率比紅薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

紅薯干 淀粉 浸泡工藝

紅薯又名白薯、甘薯、地瓜等，為旋花科一年生草本植物，原產于美洲，大約在16世紀中葉傳入中國。中國是世界紅薯產量最大的國家。據資料，中國甘薯種植面積達1 000萬hm2以上，年產鮮薯約1.5億噸，占世界總產量的80%以上［1］。紅薯富含淀粉，據其品種不同，淀粉質量一般占鮮薯質量的15% ～25%［2］。紅薯淀粉在食品工業(yè)中主要應用于粉絲、粉條的加工，其加工的粉絲、粉條的口感人們普遍認為比其他淀粉制得的粉絲柔軟、可口，很受市場歡迎［3－5］。紅薯淀粉可由鮮薯和薯干進行加工，鮮薯由于不便運輸和貯存，一般在收獲后在生產地立即加工，季節(jié)性很強。所以，鮮薯淀粉多為家庭作坊式生產。工業(yè)化生產主要以薯干為原料生產淀粉，在生產過程中，原料浸漬是很重要的一道工序，它對淀粉的得率及后工序進行的難易有很大的影響?，F有的研究報告多涉及紅薯淀粉的流變性能及應用研究［6－9］，而對紅薯淀粉的提取工藝研究較少。李洪艷等［10］將鮮甘薯直接切塊后，打漿提取淀粉，得率約為20%;林曉嵐等［11］將紫甘薯干浸泡后，利用檸檬酸為提取劑提取淀粉，得率為70%左右;而對于如何改進薯干的浸漬工藝，提高紅薯淀粉的得率研究較少。本研究在參考大量文獻和考察實際生產的基礎上，探討在不同工藝下，改變浸泡條件對紅薯淀粉得率的影響，以期為工業(yè)化生產提供一定的試驗依據。

1 材料與儀器

1.1 材料

紅薯:市購;CaO、NaOH、HCl均為分析純。

1.2 儀器

DFT－250型粉碎機:廣州匯新機械設備有限公司;SGJ400型攪拌機:上海尚貴流體設備有限公司;SIGMA 4－25型離心機:上海晶儀科學儀器有限公司;9070(A)型鼓風干燥箱:南京沃環(huán)科技實業(yè)有限公司。

2 試驗方法

2.1 工藝流程

方法1:將薯干粉碎至設計粒度后，按料液質量比為5∶1加入清水，然后按試驗設計加入不同量的石灰乳溶液，依據試驗設計的溫度及時間浸泡。浸泡完畢后使用磨漿機磨碎，將所得的紅薯糊先通過80目篩粗濾，濾液再通過120目篩細濾，過濾時應不斷淋水。在篩分所得的淀粉乳中加入稀NaOH溶液，控制pH為12，加堿的目的是使胚芽、纖維和蛋白質等與淀粉進一步分離，以60 r/min速度攪拌30 min，靜置，虹吸除去上層廢液，重復清洗2次使淀粉乳液為中性，抽濾(在酸性條件下，淀粉易水解，導致得率下降，因此，采用堿處理即可)。所得的濕淀粉餅磨碎后置于鼓風干燥箱中控制溫度60℃烘至含水率為 16%，計算淀粉得率［12－13］。

方法2:將薯干直接按料液質量比為5∶1加入清水，其他后工序同方法1。

2.2 石灰乳配制

石灰乳處理的主要作用為控制浸泡液的pH在堿性范圍，并引入Ca2+。浸泡液為堿性一方面可破壞蛋白質的網絡結構，使淀粉易于析出;另一方面使色素易于滲出，提高淀粉的白度。同時堿性溶液可抑制微生物活動，防止雜菌污染。Ca2+同時可以與薯干中的膠體物質羧基形成橋聯結合，降低薯糊黏性，使紅薯糊易于篩分［14－15］。

由于氫氧化鈣在水中的溶解度較小，所以一般將其配成懸濁液使用。試驗得出，當氧化鈣∶水(質量比)=1∶3時，可形成穩(wěn)定的懸濁液。

2.3 單因素試驗設計

紅薯淀粉的提取試驗中，在方法1浸泡工藝中影響得率的主要因素是:紅薯干的粉碎粒度、浸泡時間、浸泡溫度及石灰乳的用量;方法2浸泡工藝中影響得率的主要因素是:浸泡時間、浸泡溫度及石灰乳的用量。本研究只探討浸泡工藝對紅薯淀粉得率的影響，故單因素試驗設計為:在保持后續(xù)工藝條件不變的前提下，進行單因素試驗。

2.4 正交試驗

根據單因素試驗結果以及L9(34)正交表確定正交試驗各因素的水平數，方法1進行四因素三水平的正交試驗，因素及水平表見表1。方法2進行三因素三水平的正交試驗，因素及水平表見表2。

表1 方法1因素水平表

表2 方法2因素水平表

3 結果與分析

3.1 單因素試驗

3.1.1 石灰乳用量對淀粉得率的影響

本研究方法1為先將薯干粉碎至80目再進行浸泡;方法2為直接浸泡薯干。在試驗設計中固定浸泡時間為12 h，浸泡溫度為常溫(20℃)，改變石灰乳的添加量進行試驗。

圖1 石灰乳加入量對淀粉得率的影響

由圖1可以看出，隨石灰乳用量的增加，淀粉得率亦增加，當石灰乳達到一定用量，淀粉得率基本不變。方法1石灰乳用量超過0.03%時，其得率基本穩(wěn)定在68.4%左右，而方法2石灰乳用量需超過0.05%，其得率才能基本穩(wěn)定在66.5%左右。其主要原因是:方法1為薯干粉碎后浸泡，相比較薯干直接浸泡工藝，浸泡液中的Ca2+易于與紅薯干的蛋白質結合，破壞其網絡結構，使淀粉易于析出，因此，所需濃度較低。

3.1.2 浸泡時間對淀粉得率的影響

在浸泡過程中，薯干吸收水分膨脹，使其纖維及蛋白質網絡松散，淀粉易于析出。方法1采用先將薯干粉碎至80目，石灰乳用量為0.03%;方法2采用石灰乳用量為0.05%，直接浸泡的工藝。浸泡溫度為常溫(20℃)，改變浸泡時間進行試驗，結果見圖2。

圖2 浸泡時間對淀粉得率的影響

由圖2可以看出，方法1在0～8 h內淀粉得率隨浸泡時間的延長而增加，8 h后得率呈下降趨勢。方法2在0～10 h內淀粉得率隨浸泡時間的延長而增加，10 h后得率呈下降趨勢。其主要原因是:方法1為薯干粉碎后浸泡，其顆?？偙砻娣e遠遠大于薯干直接浸泡，因此浸泡過程中粉碎后的薯干吸水速度超過未粉碎薯干，其淀粉析出速度大于后者;另外，浸泡時間均不可過長，否則淀粉由于微生物作用開始降解而導致得率下降。

3.1.3 浸泡溫度對淀粉得率的影響

考慮工業(yè)化生產的能源消耗問題，本研究的浸泡溫度盡量選擇與環(huán)境溫度相符合的水溫進行試驗。方法1采用先將薯干粉碎至80目，石灰乳用量為0.03%，浸泡時間8 h;方法2采用石灰乳用量為0.05%，浸泡時間10 h，直接浸泡的工藝。二者均改變浸泡溫度進行試驗，結果見圖3。

圖3 浸泡溫度對淀粉得率的影響

溫度對淀粉得率的影響是較為復雜的，溫度低，蛋白質網絡及纖維部分難以松散，包裹在其中的淀粉顆粒溶出困難，導致淀粉得率降低;溫度過高，一方面淀粉易于降解，導致得率降低，另一方面淀粉易于糊化，給以后的加工工序帶來困難［16］。由圖3可以看出，方法1由于薯干粉碎后浸泡，在25℃時得率最高。當溫度超過30℃，隨溫度的升高，淀粉得率呈快速下降趨勢;方法2由于薯干直接浸泡，故對溫度的敏感性比方法1略低，在30℃時得率較高。超過30℃，得率雖然亦呈下降趨勢，但比方法1略為平緩。

3.1.4 方法1粉碎粒度對淀粉得率的影響

方法1采用控制石灰乳用量為0.03%，浸泡時間8 h，浸泡溫度20℃，將紅薯干粉碎至不同粒度進行試驗，結果見圖4。

圖4 粒度對淀粉得率的影響(方法1)

薯干粉碎的粒度越小，蛋白質及纖維越易被破壞，淀粉越易溶出;但當粒度過小，則淀粉的晶體結構越易于被破壞，淀粉越易降解導致得率降低，因此選擇粒度為60～100目為宜。

3.2 正交試驗優(yōu)化工藝參數

為優(yōu)化紅薯淀粉提取的工藝參數，根據單因素試驗結果，對方法1設計了四因素三水平的正交試驗(表3);對方法2設計了三因素三水平的正交試驗(表4)，評價指標為淀粉得率。

表3 L9(34)正交試驗結果(方法1)

由表3可以看出，對于方法1將紅薯干粉碎后提取淀粉，對得率的影響程度為B＞A＞D＞C，浸泡時間最為重要和關鍵，是工藝條件控制的主要因素，其次是石灰乳的加入量，浸泡溫度和粉碎粒度只要控制在一定范圍內對結果的影響不大，據正交試驗結果，較佳工藝參數為A3B2C2D2和A3B2C3D2。由于我國大部分地區(qū)年平均水溫在25℃以下，從節(jié)約能源角度出發(fā)，采用A3B2C2D2更為合適。在實際生產中紅薯干的粉碎粒度應控制在60～100目;浸泡溫度依據季節(jié)的變化控制在20～30℃即可。

表4 L9(33)正交試驗結果(方法2)

由表4可以看出，方法2對得率的影響為B＞C＞A，即將紅薯干直接浸泡提取淀粉，浸泡時間最為重要和關鍵，是工藝條件控制的主要因素，其次是浸泡溫度的影響，這與紅薯干粉碎后再浸泡有所不同，浸泡溫度高，便于紅薯干的軟化和破壞薯干的纖維結構及蛋白質網絡，使淀粉易于析出，對于石灰乳的加入量，只要控制在0.05% ～0.06%，對得率影響不大。據正交試驗結果，較佳工藝參數為A2B2C3。

方法1取紅薯干1 000 g粉碎至80目，石灰乳加入量為0.05%，在室溫(20℃)，浸泡8 h得率為75.5%;方法2取紅薯干1 000 g，石灰乳加入量為0.06%;控制浸泡溫度30℃，浸泡時間10 h直接浸泡得率為72.8%，基本符合試驗預期。

4 結論

4.1 將紅薯干先粉碎，再浸泡的主要工藝控制參數為浸泡時間。較佳工藝條件為:紅薯干粉碎粒度80目，石灰乳用量0.05%，浸泡時間8 h，浸泡溫度25℃時，紅薯淀粉的得率在75%左右。

4.2 將紅薯干直接浸泡的工藝控制參數為浸泡時間和浸泡溫度。較佳工藝條件為:石灰乳用量0.06%，浸泡時間10 h，浸泡溫度30℃時，紅薯淀粉的得率在73%左右。

4.3 2種工藝比較而言，將紅薯干粉碎后提取淀粉，其工藝條件易于控制，提取時間縮短2 h且得率比紅薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

粉碎后提取淀粉，其工藝條件易于控制，提取時間縮短2 h且得率比紅薯干直接浸泡提取淀粉得率提高2%。

［1］盧曉黎.紅薯加工產品種類及分析［J］.農產品加工，2009(12):13－15

［2］邵虹.論紅薯的營養(yǎng)價值與藥用價值［J］.食品工業(yè)科技，2002，23(5):78 －79

［3］夏慧玲，王水興，潘陽.紅薯直鏈淀粉的分離純化和檢測［J］.食品研究與開發(fā)，2006，27(11):47 －49

［4］洪雁，顧正彪.淀粉性質與粉絲消化性的研究［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(8):48 －51

［5］王家良，陳光遠，王改玲.無礬紅薯粉絲的研制及加工工藝［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2008，34(12):94 －97

［6］譚洪卓，谷文英，劉敦華，等.甘薯淀粉糊與綠豆淀粉糊流變行為的共性與區(qū)別［J］.農業(yè)工程學報，2006，22(7):32－37

［7］譚洪卓，譚斌，高虹，等.甘薯淀粉熱力學特性及其回生機理探討［J］.食品與生物技術學報，2008，27(3):21 －26

［8］Sodhi N S，Sina N.Morphological，thermal and rheological propertiesofstarches separated from ricecd fivars grownin India［J］.Food Chemistry，2003，80:99 －108

［9］Alandra Garci Alonso.Assessment of some parameters involved in the gelatinization and retrogration ofstarch［J］.Food Chemistry，1999，66(7):181 －187

［10］李洪艷，李建國，岳靜，等.提高甘薯淀粉出粉率的研究［J］.遼寧師范大學學報:自然科學版，2004，27(3):336－338

［11］林曉嵐，陳惠芳，陳麒麟.紫甘薯淀粉提取工藝優(yōu)化［J］.福建農林大學學報:自然科學版，2003，23(4):527－530

［12］杜連啟.甘薯淀粉加工機械性能分析［J］.農業(yè)機械學報，2005，36(1):150 －151

［13］高群玉.稻米淀粉的酶法研制［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2007，33(2):75 －77

［14］潘元風，唐書澤，譚斌.蠶豆淀粉濕法分離中浸泡條件的選擇［J］.食品與機械，2007，23(2):50－52

［15］閔燕萍，陳宗道，鐘耕，等.藕淀粉的加工性能研究［J］.農業(yè)工程學報，2007，23(1):259 －262

［16］Ju Z Y，Hettlarachchy N S，Rath N.Extraction，denaturation and hydrophobic properties of rice flour proteins［J］.Journal of Food Science，2001，66(2):229 －232.

Study on Soaking Technology in Improving Extraction Rate of Sweet Potato Starch

Wang Jialiang1Chen guangyuan2Wang Gailing1
(Department of Food Science and Engineering，Bengbu College1，Bengbu 233010)
(Anhui Wanlong Agriculture Science Develop Limited Company2，Bengbu 233030)

To improve the extraction rate of sweet potato starch，the different soak technology in the production process of sweet potato starch was studied.The processing technology for extract sweet potato starch by first crush and then soaking was optimized by single － factor experiments and orthogonal experiments.The results showed that the particle size was 60 ～100 meshes;the dosage of lime milk was 0.05%;soak time was 8 h;soak temperature was 25 ℃，and sweet potato starch yield was 75%or so.The optimum technology was to soak dried sweet potato as follows:the dosage of lime milk was 0.06%;soak time was 10 h;soak temperature was 30 ℃，and sweet potato starch yield was 73%or so.In comparison，the production process of sweet potato starch of first crush and then soaking was easy to control with the extraction time shortened for 2 h and the rate of extraction 2%higher than the direct soaking of dried sweet potato.In order to provide a pilot basis for the industrial production of sweet potato starch.

candied sweet potato，potato starch，soaking technology

TS235.2

A

1003－0174(2011)08－0017－05

國家星火計劃(2010GA710028)，安徽省高校自然科學研究項目(KJ2008－B225)

2010－10－10

王家良，男，1964年出生，副教授，食品加工