珠芽魔芋产品初加工与质量控制

一、产品采收与质量

魔芋是多年生草本植物，繁殖系数低下。生产用种一直是制约魔芋产业发展的重要因素之一。魔芋地下球茎体积大、皮薄、水分多、组织柔嫩、易受创伤和感染病害，种芋极不易贮藏。因此，魔芋收挖后种芋的挑选和贮藏是第二年种芋数量和质量的制约因素。若贮藏过程中控制不好温度和湿度，便容易使种芋发生冻伤、烂种、干瘪等现象，种芋损失较大；若种芋带病带菌，翌年种植发病率将增大，直接影响翌年魔芋的病害发生程度和收成。因此，种芋的科学采收和贮藏，是翌年魔芋增产增收的重要保证。

魔芋的采收

魔芋的采收时间、采收质量、采收时的气候、运输损伤程度以及处理方法等直接关系种芋贮藏水平，为了获得高水平的贮藏效果，魔芋种芋在收割前应注意以下几点。

(1)适时采收 魔芋通常于10月中旬后采收，商品魔芋自然倒伏7~10天后开始收获，而做种的魔芋则应当延迟30~40天，此时干物质含量增高、含水量降低，球茎更趋成熟，对贮藏极为有利。为确定魔芋的最佳采收期，可选择在80%的魔芋植株倒苗（即叶柄开始倒伏，地上部分开始枯萎）后的15- 20天，昼夜平均温度在10℃以下，随机选收10株魔芋植株挖开观察，当离球茎基部5厘米处叶柄上硬下软，用手即可拔掉叶柄且脱落处光滑时，表明已成熟，可以采收。采收时日，平均最低气温应不低于5℃，否则将发生低温冷害，造成魔芋的生理病变。收挖过早，易导致产量降低和不耐贮藏；收挖过晚，气温下降，易遭冻害。收挖时最好选择土壤干爽的晴天，要做到轻挖、轻放、轻运，勿损伤表皮，并保护好顶芽。

目前采收方式有机械和手工两种，无论哪种采收方式都容易造成魔芋表皮和芽的机械损伤。对于有损伤和病虫害的魔芋必须及时处理，否则将增加病菌的感染，容易引发软腐病等病害。需要注意的是，最好选择在晴天进行采收采摘后晾晒表皮，适当风干，这样可以避免因表面带水造成不利于运输、贮藏等。采收后的魔芋晾晒3-4天后用50％克菌可湿性粉剂或50％多菌灵500倍液喷施1~2次，或用硫黄粉：生石灰：草木灰＝1：1：1复混粉喷撒其表面或周围灭菌。

(2)种芋的选择 商品芋和种芋要分别贮藏，应严格剔除有伤病和病虫害的球茎。种芋的精选标准为：成熟度好，皮色嫩黄、表面光滑无创伤，球茎上端口平、窝眼小，整个球茎锥状或芋头状，形状整齐，鳞芽肥壮粗短，具有本品种的特征，适应性强，产量高，较抗病或耐病，质量在250~500克为佳。

二、产品初加工与质量

1．魔芋初加工利用

魔芋球茎的含水量非常高，采收的新鲜魔芋球茎含水量高达85%左右，在采挖运输等过程中，因磨擦、碰撞等原因容易产生损伤，如有外界微生物的侵入，更容易发生腐烂，引起变质，难以长期贮存。因此，新鲜的魔芋球茎需要进行初加工后才能进行较长时间的贮存、运输以及进一步加工利用。

魔芋初加工是指利用人工或机械方法将新鲜魔芋球茎加工成含水量≤14%的干魔芋片（条）和魔芋粗粉产品的过程，根据我国农业行业标准《绿色食品魔芋及其制品》(NY/T 2981-2016)，对魔芋的感官要求如下：同一品种或相似品种；芋形完整，表面清洁无物；滋味正常，无异味；无裂痕，不腐烂；不干皱；无机械损伤和硬伤；无病虫害造成的损伤；无畸形、冻害、黑心；无明显斑痕；无异常的外来水分。

2．加工环节的影响

目前魔芋加工一般采用粉碎法、磨浆法和熟制法，企业普遍采用的是先将魔芋清洗去皮切片烘干，研磨成魔芋精粉，然后根据生产工艺的需要待用。在整个操作过程中，唯一的关键控制点就是烘干。烘干时采用石炭烘烤则可省去熏硫增白工序，如果采用煤烘烤，则要进行硫熏蒸，魔芋精粉GB/T 18104-2000规定其二氧化硫含量不超过2.0克／千克，这就要求烘干过程中硫的使用量必须严格控制。一般每立方米空房用硫0.5克，或按魔芋量的1.5%将硫黄粉撒在炭火上，炭火不能带烟，否则会熏黑芋片，使品质降低。

前期控制是指在初加工时利用改进干燥方式或利用低硫或其他护色剂等方式进行灭酶处理，从而使二氧化硫残留量达到低残留或无残留标准（柳敏等，2021）。

(1)改进干燥方式 干燥方式主要有自然干燥、高热（温）空气干燥、真空冷冻干燥、微波干燥和热泵干燥等方式。自然干燥易使魔芋发生氧化褐变，从而影响魔芋粉的品质，一般不采用该方式干燥。高热（温）空气干燥不仅能灭酶防止褐变，还能达到快速干燥的目的，且成本相对较低，是企业和农户普遍用来给魔芋干燥的方式。

真空冷冻干燥技术利用冷冻后物质酶化作用弱，可防止氧化褐变，可以保持产品的色泽和营养成分，在果蔬加工产品中应用广泛。毕振举等研究了自然干燥、热风干燥和真空冷冻干燥对富硒魔芋颜色、葡甘聚糖含量等的影响，结果表明采用真空冷冻干燥技术对富硒魔芋颜色影响程度最小，且提高干燥后富硒魔芋中葡甘聚糖含量。但是，由于魔芋葡甘聚糖的特殊性质和结构，经过真空冷冻干燥后的葡甘聚糖易受冻而被破坏，冷冻后的魔芋片易受潮，影响后期粉碎工艺，且真空冷冻干燥设备投资大、运行成本高，目前还未得到推广运用。

微波干燥具有能量利用率高、干燥速率快、效果均匀、易实现自动化控制等优点，在食品加工中应用很广。但微波干燥设备成本较高，加热不均会局部焦化也会破坏魔芋葡甘聚糖结构，使微波技术在魔芋初加工中的应用还在探索研究阶段。李静研究了烘箱加热、微波炉加热和微波惰性气体加热3种加热方式对花魔芋护色效果的影响，结论是加热方式对魔芋护色效果起决定作用，微波惰性气体加热护色效果最好，而烘箱加热和微波炉直接加热效果差距不大。

热泵干燥利用被加热的热空气与被干燥物料的对流进行热交换，使热空气中水分冷凝、脱水达到干燥的目的，具有低能高热的优点，是近年来研究的一个热点。热泵干燥技术在农产品加工、纺织等领域应用研究较多。热泵干燥技术在魔芋干燥领域研究较少，但其高效节能、环保、可以回收余热等优点，将会使其在魔芋干燥领域有较大的发展空间。叶维等为解决魔芋干燥过程中褐变问题，用热泵低温干燥技术结合护色剂处理，对魔芋进行了干燥研究，采用柠檬酸、L半胱氨酸和抗坏血酸组合护色，白度指标值可达83. 53。热泵干燥技术有望成为魔芋初加工的主要干燥新技术。

(2)低硫或无硫护色剂 二氧化硫具有漂白性和抗氧化性，也可作防腐齐9，具有抑制霉菌的生长、价格相对便宜的优点，因此二氧化硫是现今最经济有效控制褐变的护色剂。但加工中用二氧化硫护色不好控制用量，容易使食品中二氧化硫残留超过国家标准或行业标准，存在食品安全问题。近年来，人们开始研究用含硫溶液浸泡魔芋片来护色，有学者先用0.05%焦亚硫酸氢钠溶液浸泡魔芋片，将魔芋片干燥6小时后再磨成粉末，得到的魔芋粉既保证魔芋粉色泽度，又使二氧化硫残留量低于o．9克／千克，符合国家标准，但需将浸泡的魔芋片干燥后再加工成魔芋粉，使得加工成本较高。

天然褐变抑制剂（如柠檬酸、硫醇类、抗坏血酸、草酸等）可以通过钝化多酚氧化酶(PPO)的活性或改变酶作用的条件达到护色的效果，早已广泛应用于果蔬加工中。目前，有关天然褐变抑制剂在魔芋中的研究仅有部分报道，有学者研究了花魔芋和白魔芋褐变机理并探讨了无公害酶促褐变抑制剂植酸、抗坏血酸、柠檬酸和L—半胱氨酸对魔芋褐变的抑制效果，得出用0.01% L-半胱氨酸单一护色剂浸泡5分钟，并在60℃下烘烤得到的白魔芋干片颜色较白；用0.15L-半胱氨酸+1%柠檬酸+1%植酸+0.01%抗坏血酸组合抑制剂浸泡5分钟，在60℃下烘烤，得到的花魔芋干片颜色很白。叶维等人在魔芋真空冷冻干燥的环境下进行了护色剂筛选试验，通过研究柠檬酸、抗坏血酸和EDTA等5种护色剂的单一护色效果，用Box-Behnken响应面优化法得出护色效果好的柠檬酸、抗坏血酸和L—半胱氨酸3种护色剂最佳配比，不仅减少了单一护色剂的用量，同时还提高了护色的效果。

此外，还有部分研究者对H2 02等特殊性质的其他褐变抑制剂对魔芋护色进行了研究。叶凌利用H2 02-柠檬酸- 40%乙醇体系对魔芋微粉进行纯化漂白得到魔芋粉，其增白、除臭效果明显，黏度、凝胶强度及KGM含量基本没变化。无硫褐变抑制剂护色效果不稳定，成本高、使用量较大，且魔芋中葡甘聚糖吸水膨胀且黏性强，褐变抑制剂浸泡会增加后期魔芋干片制粉成本，使褐变抑制剂在魔芋初加工中还未实际应用起来。随着人们对食品安全问题的重视及魔芋绿色食品行业标准越来越严格，褐变抑制剂的多元互配使用护色效果更显著，极有可能推动无硫褐变抑制剂在今后魔芋护色中的应用。

(3)酸碱溶液浸泡护色 多酚氧化酶的活性易受温度、酸碱度的影响，在抑制果蔬酶促褐变中，常用酸碱溶液处理护色。魔芋中PPO活性适宜温度为30~35℃，温度超过100℃时，PPO活性完全丧失，活性最适pH为5.5，pH小于2和大于8时可以完全抑制PPO活性。调节浸泡溶液温度或酸碱性结合护色剂的使用可成为防止魔芋褐变的一个研究方向。

(4)后期脱硫处理 为提高魔芋精粉的品质，确保魔芋及其制品的质量安全，某些加工企业会对出口类型的魔芋精粉进行脱硫处理。当前成熟的脱硫技术为醇洗法，即用乙醇溶液洗涤魔芋粉，既能使硫残留降至安全标准，又提高KGM的纯度和色泽。夏俊等人对魔芋精粉用过氧化苯甲酰和过氧化钙化学脱硫、活性炭脱硫、乙醇回流法3种脱硫方法开展对比试验，得出3种脱硫方法均能使二氧化硫含量低于50毫克／克，乙醇回流法可使魔芋精粉含硫量降低至20毫克／克，且白度高、黏度大、淀粉含量低，但该方法步骤多、酒精消耗大、所耗时间较长、限制因素多，不利于企业工厂化生产。有学者设计了一种降低魔芋精粉二氧化硫含量的装置，该装置将过氧化氢水溶液和酒精通过三通管混合后在简体内壁喷头上喷出，在水平转轴的转动下与魔芋精粉充分混合，魔芋精粉又沿螺旋式通道前进在出料口落人接料斗中，静置一段时间使过氧化氢水溶液与二氧化硫充分反应完成二氧化硫的脱除工序，整个过程自动进行，无须人工操作，不仅降低人工劳动强度，同时可有效降低魔芋精粉中二氧化硫含量。魔芋精粉后期脱硫获得的品质高，符合绿色产品的行业标准，但是加工工艺流程多、洗脱剂用量大、回收困难、环境污染大、加工成本高等技术瓶颈使脱硫技术没有在工业生产中全面应用起来。

3．魔芋加工方法

魔芋初加工分为干法加工和湿法加工两种。干法加工工艺简单、设备要求低，是产业化应用的主要加工方法，但加工出的魔芋精粉有二氧化硫残留，且含生物碱、单宁等有毒有害物质；湿法加工制得的魔芋精粉中具有二氧化硫含量低、生物碱含量较低、品质好、安全性高的优点，但湿法加工工艺复杂、设备投资建设和运行成本高，仅部分大型企业生产应用。因此，对干法或湿法加工工艺进行改进联合使用，采用半湿法加工方法将成为魔芋粉加工方法的发展方向。此外，寻找新的安全无害褐色抑制剂，多元互配使用代替效果不稳定、用量大、成本高单一褐变抑制剂，也将成为今后的研究热点。对千法和湿法工艺生产的魔芋精粉黏度进行检测，结果表明，湿法加工的葡甘聚糖黏度显著高于干法加工(P<0. 01)。采用干法加工，葡甘聚糖黏度的大小顺序是珠芽魔芋地下球茎>珠芽魔芋叶面球茎>白魔芋球茎>白魔芋芋鞭；采用湿法加工，大小顺序是花魔芋球茎>珠芽魔芋叶面球茎>珠芽魔芋地下球茎>白魔芋球茎>白魔芋芋鞭。干法加工的不同来源魔芋精粉黏度之间差异不明显，这很可能是因为干法加工粉碎过程的剪切力、干燥温度等都会对产品的品质产生影响，另外，干魔芋角中葡甘聚糖与淀粉的结合紧密程度比鲜魔芋角大，淀粉的分离困难，导致黏度下降。魔芋精粉的黏度存在种间差异，同时还与加工方法有关，改进加工方法、选用科学加工工艺是提高产品质量的有效途径。珠芽魔芋的葡甘聚糖含量、精粉的黏度各项指标均优，在基地试种还具有抗病耐热的突出优势(孙天玮等，2008)。

4．不同芋龄、种类种芋生产的商品芋加工品质

1龄种芋和2龄种芋生产的商品芋的综合加工品质，虽然在球茎折干率、精粉率、葡甘聚糖含量和精粉黏度等存在一定差异，但差异均不显著，说明二者的产品都能作为魔芋初加工的原料。

(1)不同芋龄魔芋 不同芋龄魔芋精粉葡甘聚糖的含量，按2002年农业部颁布的NY/T 494-2002标准进行测定。对去皮前后的鲜芋精粉率进行分析，发现去皮后精粉率与魔芋芋龄有一定的规律，芋龄小的精粉率高，芋龄大的精粉率低，差异较大。去皮前的精粉率实际是魔芋球茎的生产率，芋龄的大小与精粉生产率的关系不明显，差异不大。这主要是皮损率不同而缩小了差异的幅度+对于直接用鲜魔芋加工精粉的企业来说，就可以用各种芋龄的魔芋作生产原料，而不影响其效益。

人们对不同芋龄魔芋球茎的精粉率已进行了分析，在去皮前鲜球茎的精粉率与魔芋芋龄的关系大。对不同芋龄魔芋精粉黏度品质检测结果表明，魔芋精粉黏度差异主要与种芋大小有关，l龄芋在个体较小时精粉质量有所下降，但也达到一级精粉要求。

(2)不同种类魔芋 对3种魔芋主要成分葡甘聚糖的含量测定结果表明，白魔芋葡甘聚糖含量最高(51- 05%)，珠芽魔芋次之，花魔芋最低。珠芽魔芋叶面球茎、白魔芋芋鞭葡甘聚糖含量分别占干物质的47. 80%和46，59%，表明其同样可作加工葡甘聚糖的原料。鲜魔芋球茎含水量都在80%以上，珠芽魔芋地下球茎含水量与其他品种间具有显著差异(P<0.01)，而花魔芋和白魔芋之间差异不显著(P>0.05)。珠芽魔芋的葡甘聚糖含量、精粉的黏度各项指标均优，试种还具有抗病耐热的突出优势，这表明珠芽魔芋在海南橡胶林低海拔地区种植有较强的市场竞争力。