技术领域
本发明属于食品制造领域，具体涉及一种非热力物理保鲜红薯全 粉的制备方法。
背景技术
红薯又名山芋、地瓜、甘薯等，为旋花科甘薯属蔓生性草本植物。 红薯不仅富含淀粉和可溶性糖、膳食纤维、氨基酸、维生素、矿质 元素等营养物质，还含有多种能维护血液酸碱平衡、防止动脉粥样硬 化、预防衰老、预防糖尿病和肥胖疾病的功能活性成分，包括黄酮类 化合物和亚麻油酸等挥发性化学成分以及胰蛋白酶激活剂和抑制剂 等。因此，具有极高的营养与药用价值，有“长寿食品”之美誉。随 着我国产业结构的调整和人们饮食结构的变化，充分认识红薯加工利 用的现状，积极探索红薯产品开发显得尤为重要。
红薯的深加工可提高红薯的经济效益，但是其保鲜问题一直是困 难红薯深加工的难题，已有相关研究者开发多种红薯保鲜工艺，例如： 中国专利申请号CN201210044901.1“一种红薯罐头制备方法”、中 国专利申请号CN200810151098.5“一种红薯防腐保鲜组合物”等 等。研究内容均是以传统的热力杀菌，然后进行真空罐装的方式或灭 酶后，使用化学物质浸泡处理的方式，对红薯进行保鲜。然而，热力 杀菌的方式不可避免的会对红薯的品质如颜色、口感和营养价值造成 影响，化学物质浸泡处理也存在食品安全隐患问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种能长时间保 鲜、且保持红薯全粉的色泽、口感和营养价值的非热力物理保鲜红薯 全粉的制备方法。
本发明技术方案为：通过超临界CO2萃取的方法将红薯中的酚类 物质提取出来，再进行破碎、磨浆、干燥、杀菌后真空包装置得到红 薯全粉制品。
所述超临界CO2萃取时，以乙醇作为夹带剂。
所述红薯在进行超临界CO2萃取的同时进行超声震荡以强化萃取 效果。
进一步的，上述制备方法可以包括以下步骤：
(1)切片：将经挑选、清洗后的红薯切成5～10mm的薄片；
(2)浸泡：将上述预处理后的红薯片浸没在超纯水中，以隔绝 氧气；
(3)超临界CO2萃取的同时超化震荡：将红薯片装入料筒，然 后放进萃取釜中进行超临界CO2萃取，控制萃取温度为38～42℃，萃 取压力9～14MPa，分离温度38～42℃，萃取时间30～60min，CO2流量 6～10L/min，夹带剂为摩尔分数3～6％的乙醇溶液，用量为所称取红薯 片质量的15～20％；在超临界CO2萃取的同时对红薯片进行超声震荡 以强化萃取效果；
(4)破碎：将经萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初浆，得到料 浆；
(5)胶体磨磨浆：将上述料浆进一步用胶体磨研磨至粒径为 0.090mm～0.150mm，即得到湿红薯全粉；
(6)冷冻干燥：将湿红薯全粉进行冷冻干燥，使干燥后的红薯 全粉含水量降至7％～9％(w/w)，然后使用PE塑料袋将进行真空包装；
(7)辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线对真空包装的红薯全粉进行 辐照处理后二次真空包装即得。
所述步骤(3)中，控制所述超声震荡的超声频率为15～20KHz， 超声功率为160～200W。
所述步骤(4)中，在使用所述磨浆机磨浆过程中加入质量分数 30％-50％的乙醇溶液，用量为所称取红薯片质量的20～30％。
所述步骤(6)中，控制干燥室压力120～150Pa,加热板温度为 40～45℃，降温速率为-0.2～-0.4℃/min。
所述步骤(7)中，辐照冷杀菌剂量为7～10kGy。
本发明步骤(3)中，利用超临界CO2萃取工艺可以将红薯片中 的酚类物质萃取出来，从而可以减少红薯褐变，保护制粉后红薯全粉 的色泽；所选择的萃取温度为38～42℃，温度选择过高不仅会造成热 敏性营养成分的破坏，而且选择较高的温度会一定程度上提高超临界 CO2的萃取能力，造成红薯产品营养物质的流失；所选择的萃取压力 为9～14MPa，萃取压力提高不仅对设备的抗压能力提出更高要求，而 且会提高超临界CO2的萃取能力，造成红薯产品营养物质流失；所选 择的萃取时间为30～60min，萃取时间不宜过长，但要满足红薯与极 强渗透力的超临界CO2充分接触，使超临界CO2能够穿透红薯深层； 所选择的CO2流量为6～10L/min，流量的选择过大，既会造成CO2的浪 费，也会一定程度上提高超临界CO2的萃取能力，造成红薯产品营养 物质的流失，但过低的CO2流量萃取红薯中的酚类物质效果不佳。
夹带剂选用乙醇能够进一步提高酚类物质的萃取效果，优选使用 摩尔分数3～6％的乙醇溶液，用量为所称取红薯片质量的15～20％，过 多会造成红薯产品营养物质的流失，过少对萃取红薯中的酚类物质效 果不佳。
进一步的，发明人在研究中意外发现，在超临界CO2萃取的同时 进行超声震荡能显著提高超临界CO2萃取酚类物质的效果，优选超声 频率为15～20KHz，超声功率为160～200W，过高的超声频率和功率会 对超声设备提出更高的要求，且会造成红薯产品营养物质流失，过低 的超声频率和功率则对超临界CO2萃取能力的提升不显著。
在步骤(4)的磨浆过程中加入了乙醇，乙醇的挥发可带走热量， 保证破碎磨浆在低温进行，避免在破碎磨浆过程中产生的热量破坏红 薯料浆中热敏性物质，优选使用质量分数30％-50％的乙醇溶液，用量 为所称取红薯片质量的20～30％。破碎过程中未挥发的余量乙醇在冷 冻干燥过程中也能容易被除去。
步骤(6)中，采用了冷冻干燥替代传统的热力干燥以除去湿红 薯全粉的水份，采用冷冻干燥可以使红薯中维生素和亚油酸等不耐热 易氧化成分能够尽可能得到保留，通过降低水分含量，也能够抑制微 生物的生长，延长贮存期。
(1)使用非热力的处理方式，能够很好的保护红薯中的热敏性 成分，保持食品的原味，提高红薯全粉的营养价值。(2)整个制备工 艺过程中不使用化学物质浸泡处理，避免了化学物质带来的食品安全 隐患问题。(3)超声震荡与超临界CO2萃取同步进行，比单纯使用超 临界CO2萃取能够更多的萃取出红薯中酚类物质，进一步有效的减少 了红薯褐变，保证了红薯全粉的色泽稳定。(4)采用冷冻干燥处理， 红薯中维生素和亚油酸等不耐热易氧化成分能够尽可能得到保留，通 过降低水分含量，也能够抑制微生物的生长，延长贮存期。(5)经辐 照冷杀菌，杀灭里面的微生物，从而达到更好的护色保鲜的目的。(6) 本发明方法制备的红薯全粉在1～5℃条件下冷藏保鲜可达90天以上， 其色泽、口感及营养价值得到了有效保证，具有广阔的市场应用前景。
具体实施方式
实施例1
(1)、挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成10mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯，浸没在超纯水中，以隔绝 氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中进行 超临界CO2萃取，选择萃取温度为42℃，萃取压14MPa，分离温度42 ℃，萃取时间60min，CO2流量10L/min，夹带剂为摩尔分数6％的乙醇 溶液用量为所称取红薯质量的20％；同时进行超声震荡强化超临界CO2萃取过程，超声频率为20KHz，超声功率为200W。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数50％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的30％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨至 0.110mm，即得到湿红薯全粉。
(8)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力120Pa, 加热板温度为45℃，降温速率为-0.4℃/min，使湿红薯全粉含水量 降至7％～9％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真 空包装。
(9)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂 量为10kGy。
(10)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉 进行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的 小袋。
(11)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
实施例2
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成7mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯，浸没在超纯水中，以隔绝 氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中进行 超临界CO2萃取，选择萃取温度为39℃，萃取压力12MPa，分离温度 39℃，萃取时间45min，CO2流量7L/min，夹带剂为摩尔分数4.5％的 乙醇溶液，用量为所称取红薯质量的17％；同时进行超声震荡强化超 临界CO2萃取过程，超声频率为17KHz，超声功率为180W。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数40％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的25％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨0.090mm， 即得到湿红薯全粉。
(8)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力135Pa, 加热板温度为42.5℃，降温速率为-0.3℃/min，使湿红薯全粉含水 量降至8％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真 空包装。
(9)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂量 为8.5kGy。
(10)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉 进行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的 小袋。
(11)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
实施例3
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成7mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯片，浸没在超纯水中，以隔 绝氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中进行 超临界CO2萃取，选择萃取温度为39℃，萃取压力12MPa，分离温度 39℃，萃取时间45min，CO2流量6L/min，夹带剂为摩尔分数4％的乙 醇溶液，用量为所称取红薯质量的17％；同时进行超声震荡强化超临 界CO2萃取过程，超声频率为17KHz，超声功率为180W。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数40％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的25％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨至粒径 0.150mm，即得到湿红薯全粉。
(8)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力130Pa, 加热板温度为42℃，降温速率为-0.3℃/min，使湿红薯全粉含水量 降至9％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真空 包装。
(9)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂量 为8.5kGy。
(10)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉 进行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的 小袋。
(11)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
实施例4
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成5mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯片，浸没在超纯水中，以隔 绝氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中进行 超临界CO2萃取，选择萃取温度为38℃，萃取压力9MPa，分离温度 38℃，萃取时间30min，CO2流量6L/min，夹带剂为摩尔分数3％的乙 醇溶液，用量为所称取红薯质量的15％；同时进行超声震荡强化超临 界CO2萃取过程，超声频率为15KHz，超声功率为160W。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数30％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的20％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨至 0.120mm，即得到湿红薯全粉。
(8)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力150Pa, 加热板温度为40℃，降温速率为-0.2℃/min，使湿红薯全粉含水量 降至9％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真空 包装。
(9)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂 量为7kGy。
(10)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉 进行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的 小袋。
(11)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
对比实例1：不使用超声强化超临界CO2萃取处理
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成 品的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成10mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯片，浸没在超纯水中，以隔 绝氧气。
(5)、破碎：将红薯片使用磨浆机磨成初浆，并在磨浆过程中加 入质量分数50％的乙醇溶液，用量为所称取红薯质量的30％。
(6)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨，即得到 湿红薯全粉。
(7)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力150Pa, 加热板温度为45℃，降温速率为-0.4℃/min，使湿红薯全粉含水量 降至8％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真空 包装。
(8)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂 量为10kGy。
(9)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉进 行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的小 袋。
(10)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
对比实例2：单纯使用超临界CO2萃取
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成10mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯片，浸没在超纯水中，以隔 绝氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中，选 择萃取温度为42℃，萃取压14MPa，分离温度42℃，萃取时间1h， CO2流量10L/min，夹带剂为摩尔分数6％的乙醇溶液用量为所称取红 薯质量的20％。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数50％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的30％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨，即得到 湿红薯全粉。
(8)、冷冻干燥：对湿红薯全粉进行冷冻干燥，干燥室压力150Pa, 加热板温度为45℃，降温速率为-0.4℃/min，使湿红薯全粉含水量 降至9％(w/w)，然后用PE塑料袋分装，每包装100g，然后进行真空 包装。
(9)、辐照冷杀菌：利用60Co-γ射线辐照处理，辐照冷杀菌剂 量为10kGy。
(10)、进行外包装：使用铝箔袋对上述处理的预封装红薯全粉 进行真空包装，并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂的 小袋。
(11)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
对比实例3：不使用冷冻干燥和辐照杀菌处理
(1)挑选及前处理：选用新鲜无腐烂、外形完整、薯心呈橙红 色，无老化组织的红薯，去除一些薯蔓、根、叶等杂物，以保证成品 的色泽及纯度。
(2)、清洗：将红薯用清水洗净，然后放入超声清洗设备中用超 纯水进行清洗1h。
(3)、切片：将红薯切成10mm的薄片。
(4)、浸泡：将上述预处理后的红薯片，浸没在超纯水中，以隔 绝氧气。
(5)、萃取：称取50g红薯片装入料筒，然后放进萃取釜中，选 择萃取温度为42℃，萃取压力14MPa，分离温度42℃，萃取时间60min， CO2流量10L/min，夹带剂为摩尔分数6％的乙醇溶液用量为所称取红 薯质量的20％；同时进行超声震荡强化超临界CO2萃取过程，超声频 率为20KHz，超声功率为200W。
(6)、破碎：将经超临界CO2萃取后的红薯片使用磨浆机磨成初 浆，并在磨浆过程中加入质量分数50％的乙醇溶液，用量为所称取红 薯质量的30％。
(7)、胶体磨磨浆：将上述的料浆进一步用胶体磨研磨，即得到 湿红薯全粉。
(8)、真空包装：使用铝箔袋对上述处理过的红薯全粉进行真空 包装，每包装100g,并在包装内按1％(w/w)放一包装有Fe粉脱氧剂 的小袋。
(9)、冷藏：在1℃条件下冷藏保鲜。
将实施例1-4和对比实施例1-3制得的红薯全粉制品在1℃贮藏 30天后，每个实施例随机选取3个样品去除铝箔包装和里面的PE塑 料袋包装，然后使用色差仪取样测量3个样品的白度值，另外取样测 量3个样品的含水量和菌落总数，并取平均值。
表1各实施例相关指标的实验结果