全 文 ：文章编号 :100028551 (2008) 052661204
马铃薯片变温压差膨化干燥影响因素研究
毕金峰　魏益民
(中国农业科学院农产品加工研究所 ,北京　100193)
摘 　要 :采用变温压差膨化干燥技术 ,研究了切片厚度、预干燥后含水率、膨化温度、停滞时间、抽空温度、
抽空时间和压力差等因素对膨化马铃薯脆片的含水率和脆度的影响。结果表明 :马铃薯片膨化的最佳
厚度为 2mm ;马铃薯片可不经过预干燥阶段直接膨化干燥 ;膨化温度、抽空温度和抽空时间是影响其膨
化质量的关键因素 ;停滞时间和压力差在一定范围内对膨化产品的质量影响不大 ,可选择停滞时间为
10min、压力差为 013MPa。
关键词 :马铃薯片 ;变温压差 ;膨化干燥
EFFECT OF PROCESSING FACTORS OF EXPLOSION PUFFING ON POTATO CHIPS QUALITY
BI Jin2feng 　WEI Yi2min
( Institute of Agro2food Science and Technology , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100193)
Abstract :The effect of thickness , water content after pre2drying , explosion puffing temperature , vacuum drying temperature
and time , dwell time and pressure difference on water content , crispness of explosion puffed potato chips were analyzed by
using the technology of explosion puffing. The result showed that the thickness of the potato chips used was 2mm ; potatoes
could be puffed directly without pre2drying. The major factors that affected the quality of the products were explosion puffing
temperature , vacuum drying temperature and time. Dwell time and pressure are not the major factors influencing the quality of
the products , so 5min and 011Mpa were applied.
Key words :potato chips ;variable temperature and pressure difference ;explosion puffing
收稿日期 :2008204205 　接受日期 :2008205228
基金项目 :科研院所技术研究开发专项 (NCSTE220062J KZX2291 ;NCSTE220072J KZX2288)
作者简介 :毕金峰 (19702) ,男 ,吉林辉南人 ,副研究员 ,博士 ,主要从事果蔬精深加工与综合利用技术研究。E2mail :bijinfeng @1261com　　马铃薯 (potato)营养丰富 ,其干物质中淀粉占 75 %～80 % ,主要是支链淀粉 ,有优良的糊化特点 ,并易于被人体吸收 ;蛋白质可利用价值高 ,且为全价蛋白 ,含人体必需的八种氨基酸。同时 ,它还具有解毒、消炎的功效 ,可和胃、健脾、益气 ,并能预防心血管系统的脂肪沉积 ,保持动脉血管的弹性 ,还可预防肝脏、肾脏中结缔组织的萎缩 ,保持呼吸道、消化道的滑润[1～3 ] 。因此 ,各国对马铃薯的生产、加工和研究都很重视[4～9 ] 。在欧美发达国家 ,马铃薯加工数量约占马铃薯总产量的 70 %～80 %。我国是马铃薯生产大国 ,年产量约为6000 万吨 ,但受多种因素制约 ,马铃薯加工业总体水平比较落后 ,约有 50 %用作鲜食、饲用和留种 ,而加工淀粉、粉丝粉条、全粉、薯条、薯片等约占总产量的 14 % ,其他用途约占 36 %。国内市场一向对马铃薯类食品较青睐 ,但其高价位难以被广大中低收入消费者接受 ,因此亟待开发物美价廉的马铃薯深加工产品[10～12 ] 。变温压差膨化干燥是近几年兴起的一种新型非油炸果蔬干燥技术 ,用其干燥的产品具有绿色天然、营养丰富、色泽鲜亮、口感酥脆、保质期长等特点[13～16 ] 。但国内外对马铃薯变温压差膨化干燥研究较少 ,研究的系统性不够[17～23 ] 。本文研究膨化干燥过程中的各种影响因素 ,旨在应用变温压差膨化干燥技术生产出优质非油炸马铃薯脆片。
166　核 农 学 报　2008 ,22 (5) :661～664Journal of Nuclear Agricultural Sciences
1 　材料与方法
111 　材料
11111 　供试材料 　马铃薯 ,购于北京市海淀区蔬菜批
发市场。
11112 　仪器设备 　德丰牌 FA2200 切片机 ,广东省南
海市德丰电热设备厂 ;DHG29123A 电热恒温鼓风箱 ,上
海精宏实验设备有限公司 ;QDPH1021 变温压差果蔬膨
化干燥设备 ,天津勤德新材料科技有限公司 ;美能达
(MINOLTA)色彩色差计 CR2400Π410 ,日本 ;Ta. XT 2iΠ50
物性分析仪 ( texture analyzer) , 英国 ; Foss FIBERTEC
System 2010 ,丹麦福斯公司 ;S2570 扫描电镜 ,日本日立
公司。
112 　试验设计
变温压差膨化干燥工艺流程 :原料 →清洗 →去皮
→切片 →预干燥 →膨化干燥 →冷却 →分级 →包装 →成
品。
对马铃薯变温压差膨化干燥工艺中切片厚度、预
干燥后含水率、膨化温度、抽空温度、抽空时间、停滞时
间和压力差 7 个因素进行逐一的单因子试验 ,考察它
们对脆度和含水率的影响。
膨化温度指物料膨化时膨化罐内所显示的温度 ,
单位为“℃”;压力差指物料膨化前膨化罐内压力和真
空罐内压力的差值 ,单位为“MPa”;停滞时间指从膨化
罐到达膨化温度和膨化压力开始到泄压膨化终止所需
的时间 ,单位为“min”;抽空温度指物料在膨化罐中膨
化以后 ,到真空干燥截止时整个干燥过程的平均温度 ,
单位为“℃”;抽空时间指物料在膨化罐中膨化以后 ,到
真空干燥截止所需的时间 ,单位为“min”;预干燥指马
铃薯片在膨化干燥前进行的脱除部分水分的过程。
113 　试验及测定方法
11311 　水分测定方法 　取膨化样品 8～10g ,适当粉碎
后 ,用干燥器皿放于 105 ℃的烘箱内烘制恒重 ,测定被
干燥样品烘干前后的重量差 ,计算出样品含水率 ,单位
为“%”。
11312 　脆度测定方法和条件 　取单个膨化样品 ,用质
构仪测定[34 ]脆度 ,3 次重复 ,取平均值。测定条件为 :
模式为下压过程中测量力 ;测试前速度 110mmΠs ;
测试速度 110mmΠs ;测试后速度 1010mmΠs ;测试距离
310mm ;启动模式为自动 ;数据采集速率 500 次Πs ;探头
0125s。
脆度结果用硬度值表示 ,硬度值等于质构图中显
示力的最高峰值 ,即使膨化脆片断裂所需要的最大力 ,
用“g”来表示。数值越大 ,产品越硬 ;硬度值在一定范
围内与产品酥脆性呈正相关。
11313 　马铃薯变温压差膨化干燥操作过程 　将经过
预处理的马铃薯原料 ,放于膨化罐内 ,试验时尽量减少
不同批次间的差异 ,然后密封。先使空气压缩机加压
达 017～018MPa ,通过蒸汽管道通入热蒸汽 ,使温度慢
慢升至膨化温度 ,保持在膨化温度一段时间 ,通过控制
压缩空气进气阀罐内压力准确。在此之前 ,开启真空
泵使之达到 - 01098～ - 0101MPa ,开启泄压阀 ,原料瞬
间膨胀并被抽真空 ;迅速将蒸汽管道中通入冷却水 ,将
温度降至抽空温度 ,抽空一定时间后通入冷却水将温
度降至 20 ℃～25 ℃;关闭泄气阀 ,维持 5～10min 后 ,打
开通气阀门 ,恢复常压后开罐取出样品。
114 　统计分析
单因子试验的指标采用 DPS v7155 专业版进行分
析 ;各处理间的差异采用 Duncan 新复极差比较法分
析。
2 　结果与分析
211 　切片厚度对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切成不同厚度的马铃薯片 ,在膨
化条件为膨化温度 110 ℃、压力差 013MPa、停滞时间
10min、抽空温度 100 ℃、抽空时间 30min ,测定不同切片
厚度对膨化产品质量的影响 ,结果见表 1。
表 1 　切片厚度对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 1 　Effect of thickness on the quality of potato chips
处理号
treatment No.
厚度
thickness(mm)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 1 201185 ± 43129Cc 4168 ±0108Bc
2 2 257130 ± 82197Cc 4156 ±0109Bc
3 3 947181 ± 73176Bb 8108 ±0106Ab
4 4 1428180 ±139163Aa 8149 ±0114Aa
注 :数字后不同小写和大写字母分别表示处理间在 0105 和 0101 水平上
差异显著。下表均同。
Note : The data followed by different small and capital letters indicate significant
at 0105 and 0101 levels , respectively. The same as following tables.
　　表 1 显示 ,随着厚度的增加 ,膨化产品的含水率、
脆度也增加 ,处理 1、处理 2 的脆度值和含水率差异不
显著 ,它们与处理 3、处理 4 差异极显著 ;处理 3 和处理
4 间的含水率无极显著差异 ;各处理的膨化产品色泽
均较好。综合口感、运输、销售和成本等多方面因素 ,
确定脆度较强、色泽较佳、口感较好、耐挤压碰撞的厚
度为 2mm。
212 　预干燥后含水率对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,通
266 核　农　学　报 22 卷
过预干燥后达到不同的含水率。在膨化条件为膨化温
度 110 ℃、压力差 013MPa、停滞时间 10min、抽空温度
100 ℃、抽空时间 30min 时 ,测定预干燥后含水率对膨
化产品质量的影响 ,结果见表 2。
表 2 　预干燥后含水率对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 2 　Effect of water content of pre2dried products
on the quality of potato chips
处理号
treatment
No.
预干燥后含水率
water content of
pre2dried products( %) 脆度crispness(g) 含水率water content( %)
CK 82102 237117 ± 45109Cc 6147Aa
1 79106 492140 ± 71122Bb 4195BCb
2 67195 551158 ±105125ABb 5188ABa
3 32193 649171 ± 84129Aa 4135Cb
4 18161 274190 ± 45145Cc 3108Dc
注 :CK为新鲜马铃薯片。
Note : CK indicates fresh potato chips.
　　表 2 显示 ,随着预干燥马铃薯含水率的降低 ,膨化
产品的含水率逐渐降低 ,各处理间存在显著性差异 ,但
含水率均已较低 ;脆度值差异很大 ,处理 3 的脆度值较
大 ,与 CK、处理 1、处理 4 存在极显著差异 ,与处理 2 存
在显著差异。就产品色泽而言 ,除 CK外 ,其他处理获
得的产品色泽均发生不同程度的褐变 ,说明预干燥后
因产品水分含量较低 ,致最终产品质量较差。综合考
虑各种因素 ,认为马铃薯片膨化前不经过预干燥过程 ,
即可达到较理想的膨化效果。
213 　膨化温度对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,直
接进行膨化干燥。设置不同的膨化温度 ,其他膨化条
件为压力差 013MPa、停滞时间 10min、抽空温度 100 ℃、
抽空时间 30min ,测定膨化温度对膨化产品质量的影
响 ,结果见表 3。
表 3 　膨化温度对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 3 　Effect of explosion puffing temperature
on the quality of potato chips
处理号
treatment No.
膨化温度
explosion puffing
temperature ( ℃)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 110 322160 ± 7129Cc 6112 ±0104Aa
2 120 390198 ±58162BCbc 5100 ±0117Bc
3 130 448138 ±30107ABb 5127 ±0107Bbc
4 140 542100 ±16129Aa 5156 ±0106ABb
　　表 3 显示 ,随着膨化温度的升高 ,膨化产品的含水
率变化不大 ;脆度值随膨化温度的升高而升高 ,处理 1
与处理 4 之间差异极显著 ;不同处理的产品色泽上变
化不显著。综合分析表明 ,膨化温度对产品脆度有较
大影响 ,但其影响规律需进一步探讨。
214 　停滞时间对膨化结果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,直
接进行膨化干燥。设置不同的停滞时间 ,其他膨化条
件为膨化温度 110 ℃、压力差 013MPa、抽空温度 100 ℃、
抽空时间 30min ,测定停滞时间对膨化产品质量的影
响 ,结果见表 4。
表 4 　停滞时间对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 4 　Effect of dwell time on the quality of potato chips
处理号
treatment No.
停滞时间
dwell time (min)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 0 639116 ±76168Aa 4194 ±0131Aa
2 5 542198 ±49115ABb 4186 ±0111Aa
3 10 492140 ±71122Bb 4195 ±0114Aa
4 15 485192 ±80102Bb 4185 ±0126Aa
5 20 489179 ±40146Bb 4156 ±0106Aa
　　表 4 显示 ,随着停滞时间的延长 ,膨化产品含水率
变化不显著 ,均较低 ;产品的脆度值逐渐降低 ,但各处
理间的差异并不显著 ;就色泽而言 ,随着停滞时间的延
长 ,产品色泽逐渐变深 ,停滞时间在 15min 以上颜色焦
糊 ,15min 内则差异不显著。故生产上可选择停滞时
间 10min。
215 　抽空温度对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,直
接进行膨化干燥。设置不同的抽空温度 ,其他膨化条
件为膨化温度 110 ℃、压力差 013MPa、停滞时间 10min、
抽空时间 30min ,测定抽空温度对膨化产品质量的影
响 ,结果见表 5。
表 5 　抽空温度对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 5 　Effects of vacuum drying temperature on the
quality of potato chips
处理号
treatment No.
抽空温度
vacuum drying
temperature ( ℃)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 100 286108 ± 47197Bc 4156Aa
2 110 639116 ± 76168Aa 4145Aa
3 120 542195 ± 56157Aab 3198Bb
4 130 523100 ±125148Ab 3166Cc
　　表 5 显示 ,随着抽空温度的升高 ,膨化产品的含水
率逐渐降低 ,处理 3、处理 4 和处理 1、处理 2 之间存在
极显著差异 ;处理 1 产品的脆度明显低于其他处理 ,且
差异极显著 ,说明抽空温度不宜过低 ;就产品色泽而
言 ,处理 1 的色泽较好 ,处理 2 的略有焦糊 ,随着马铃
薯抽空温度的升高 ,产品焦糊严重 ,表明抽空温度对马
铃薯片有较大影响。综合考虑各种因素 ,抽空温度不
366　5 期 马铃薯片变温压差膨化干燥影响因素研究
宜超过 110 ℃。
216 　抽空时间对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,直
接进行膨化干燥。设置不同的抽空时间 ,其他膨化条
件为膨化温度 110 ℃、压力差 013MPa、停滞时间 10min、
抽空温度为 110 ℃,测定抽空时间对膨化产品质量的
影响 ,结果见表 6。
表 6 　抽空时间对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 6 　Effect of vacuum drying time
on the quality of potato chips
处理号
treatment No.
抽空时间
vacuum drying
time (min)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 0 2 65146Aa
2 30 456142 ± 70102Aab 10169Bb
3 60 523100 ±125148Aa 3166Cc
4 90 381198 ± 90110Ab 2182Cc
　　表 6 显示 ,随着抽空时间的延长 ,膨化产品的含水
率变化较大 ,处理 3、处理 4 之间差异不显著 ,而处理
1、处理 2 与处理 3、处理 4 之间差异极显著 ;产品的脆
度也随抽空时间的延长逐渐增加 ,处理 1 含水率太高 ,
仪器没有测出其脆度数据 ,处理 3、处理 4 之间差异显
著 ;就产品色泽而言 ,随着抽空时间的延长 ,产品焦糊
严重 ,处理 1 的色泽很好 ,处理 2 的色泽略有焦糊。综
上所述 ,抽空时间也对产品质量有较大影响 ,在抽空温
度为 110 ℃的条件下不宜超过 30min。
217 　压力差对马铃薯片膨化效果的影响
鲜马铃薯去皮后 ,切分成 2mm 厚的马铃薯片 ,直
接进行膨化干燥。设置不同的压力差 ,其他膨化条件
为膨化温度 110 ℃、停滞时间 10min、抽空温度 110 ℃、
抽空时间 30min ,测定压力差对膨化产品质量的影响 ,
结果见表 7。
表 7 　压力差对马铃薯膨化产品质量的影响
Table 7 　Effect of pressure difference on potato chips
处理号
treatment No.
压力差
pressure difference
(MPa)
脆度
crispness(g)
含水率
water content ( %)
1 0 473174 ± 43113Aa 5172 ±0111Aa
2 012 476192 ±136136Aa 4183 ±0102Aa
3 014 492140 ± 71122Aa 4195 ±0114Aa
4 016 561135 ± 82142Aa 5175 ±1173Aa
　　表 7 显示 ,随着压力差的增加 ,膨化产品的含水
率、脆度变化不大 ,无显著性差异 ,并且对产品的色泽
影响也不显著。可见 ,压力差大小对膨化产品的质量
影响不大。综合考虑 ,可选择压力差为 013MPa。
3 　结论
通过对马铃薯变温压差膨化各影响因素的分析 ,
得出如下结论 :马铃薯膨化切片的最佳厚度为 2mm ;可
不经过预干燥阶段直接膨化干燥 ;膨化温度、抽空温度
和抽空时间是影响其膨化产品质量的关键因素 ;停滞
时间、压力差对产品质量的影响不大 ,可选择停滞时间
为 10min、压力差为 013MPa。
经过变温压差膨化干燥工艺优化 ,可以生产出质
地较好的非油炸马铃薯脆片。
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(下转第 589 页)
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2008 ,22 (5) :661～664
种子萌发率、DNA 单双链断裂和酶活性等[17 ] ,也有文
献分析了“马鞍型”曲线的产生原因[18 ] 。在本研究中 ,
虽然离子注入雪松花粉粒的效应曲线没有呈现出“马
鞍型”状态 ,但也存在着明显的“鞍点”,即当离子注入
剂量为 5 ×1015 ionsΠcm2 时所表现的花粉粒萌发状态。
基于这一观察结果 ,我们推测 ,在离子注入剂量效应曲
线中“鞍点”的产生主要归因于注入离子后细胞内的电
子阻止效应、细胞核阻止效应以及花粉粒内损伤与生
化修复机制的综合作用。根据现有的研究资料 ,在生
物体细胞内和组织中存在着特定的防御机制 ,特别是
当生物体处于不利于生长发育的逆境条件时其自我保
护功能就会显现出来[19 ] 。
本研究的结果表明 ,离子注入对雪松花粉管的生
长和花粉管形态特征有比较大的影响。从花粉管的生
长速率和花粉管畸形状态来看 ,离子注入对花粉管的
生长有明显的效应 ,即在一定生长时间内花粉管平均
长度显著低于对照组的平均长度 ;离子注入损伤花粉
粒还表现在引起花粉管畸形 ,主要是花粉管变宽和
(或)花粉管顶端肿胀。虽然在雪松花粉内包含有多个
细胞 ,但花粉粒萌发后所形成的花粉管是 1 个细胞 ,所
以 ,本研究结果在细胞水平上揭示了离子注入对植物
细胞的损伤效应。
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