康巧娟 顧振宇 張婷婷

(浙江省食品安全重點(diǎn)實(shí)驗室浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，杭州 310035)

紫甘薯呈紫色或深紫色，具有很高的花青素含量。紫甘薯所含的花青素是一類具有保健功能的天然活性物質(zhì)，可以清除自由基，抗誘變，抗癌活性并且具有降壓等功效［1］。由于其特殊的色澤、營養(yǎng)和保健功能，紫甘薯越來越受重視［2］。目前世界各國對紫甘薯的研究主要集中在品種選育、栽培技術(shù)、色素提取、色素功能性質(zhì)等領(lǐng)域［3－5］。對其產(chǎn)品開發(fā)度不大，紫甘薯市場仍有廣闊的開拓空間。

真空低溫油炸是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的食品加工新技術(shù)，它能很好地保存果蔬的營養(yǎng)和風(fēng)味，同時避免油脂氧化劣變和產(chǎn)生致癌物質(zhì)［6］。目前尚未見真空油炸紫薯片的報道。紫甘薯含有特殊的花青素，使其在油炸過程中容易出現(xiàn)褐變反應(yīng)造成黑斑和花青素的流失［7］，因而真空油炸紫薯片在質(zhì)量控制上不同于普通的油炸薯片。薯片的色澤是檢驗其質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志，它取決于原料的組成成分和加工工藝，因此要控制好原料的初步褐變和油炸過程中的美拉德等褐變反應(yīng)。真空油炸前適度的漂燙預(yù)處理［8］、冷凍預(yù)處理［9］、浸漬處理［10］以及酵母發(fā)酵處理［11］等可以大大減少產(chǎn)品的褐變及吸油，提升產(chǎn)品的脆度和感官品質(zhì)。

本研究通過對真空油炸預(yù)處理條件的比較，探索并改進(jìn)真空油炸紫薯片的預(yù)處理生產(chǎn)工藝，為紫甘薯充分利用提供新思路，并為休閑食品的開發(fā)提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

紫甘薯:浙江省農(nóng)科院作物與核技術(shù)利用研究所;棕櫚油:上海達(dá)豐化工貿(mào)易有限公司。

1.2 試劑與儀器

檸檬酸、L－半胱氨酸、亞硫酸鈉、無水氯化鈣、石油醚、無水乙醇、鹽酸(均為分析純):成都科龍化工試劑廠。

AI－F2104E愛仕達(dá)電磁爐:浙江愛仕達(dá)電器股份有限公司;DW－FL超低溫冷凍儲藏箱:中科美菱低溫科技有限責(zé)任公司;VFI真空油炸機(jī):煙臺海瑞食品設(shè)備有限公司;TA－XT2i.Plus質(zhì)構(gòu)儀:英國Stable Micro System公司;SZC－索氏抽提器:杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司;UV－2600紫外可見分光光度計:上海尤尼柯儀器有限公司;FIRST－015電動切片機(jī):奧地利First Austria公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝要點(diǎn)及參數(shù)的確定

1.3.1.1 工藝流程

紫甘薯→去皮→切片→洗片→護(hù)色→硬化→漂燙→冷凍→真空油炸

1.3.1.2 紫薯真空油炸過程中的工藝條件初選

按照上述工藝分別用 0.4%CaCl2硬化 15 min［12］、用護(hù)色劑進(jìn)行護(hù)色，采用不同切片厚度，不同漂燙時間，不同漂燙溫度，不同冷凍時間(用水冷卻至室溫后在－20℃冷凍柜中進(jìn)行冷凍)等預(yù)處理的紫薯片在真空度為 －0.094～ －0.098 MPa，90 ℃油中油炸15 min，離心脫油，通過對產(chǎn)品感官評分、脂肪含量、花青素含量、含水量和質(zhì)構(gòu)的測定比較，選定工藝條件的適當(dāng)范圍。

1.3.1.3 真空油炸預(yù)處理工藝條件的優(yōu)化

在1.3.1.2試驗基礎(chǔ)上，確定影響產(chǎn)品品質(zhì)的主要決定因素和合適的水平，進(jìn)行正交試驗。

1.3.2 分析方法

1.3.2.1 含水量的測定

按照GB/T 5009.3—2003，將樣品研磨后進(jìn)行。

1.3.2.2 脂肪含量的測定

按照GB/T 5009.6—2003，將樣品研磨后進(jìn)行。

1.3.2.3 花青素含量的測定

紫薯片研磨，稱取1 g左右，用50 mL酸化乙醇(95%乙醇和 1.5 mol/L HCl，體積比為 85∶15)，在60℃水浴中提取75 min，離心，過濾，100 mL容量瓶定容后，于1 cm比色皿中，波長為535 nm處測定吸光度值［13］?？偦ㄇ嗨睾坑嬎愎饺缦拢?4］:

總花青素含量/mg/g=E×V/(98.2×m)

式中:E為535 nm處直接測定的吸光度值(A535);V為離心液測定時稀釋的總體積/mL;m為樣品質(zhì)量/g;98.2為1%的花青1 mol消光系數(shù)。

1.3.2.4 質(zhì)構(gòu)的測定

采用TA－XT2物性測定儀測量紫薯片的破碎力。在室溫條件下，利用穿刺試驗測定馬鈴薯脆片的破碎力。將紫薯片放置在一個圓筒上面，一個不銹鋼球型探針(P/0.25 s)距離紫薯片5.0 mm，以5 mm/s的速度將紫薯脆片破碎。利用質(zhì)構(gòu)專家軟件(v6.06)從作用力和距離曲線上獲得最大作用力(MF)，以MF作為馬鈴薯脆片的破碎力，所有的試驗結(jié)果以g為單位。

1.3.2.5 真空油炸紫薯感官評分

選定感官評定人員10名，對感官評價人員進(jìn)行一定的培訓(xùn)，熟悉真空油炸產(chǎn)品的品質(zhì)組成因素，進(jìn)行5分快感標(biāo)度接受性試驗，感官評定的評分指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)見表 1［15］。

表1 感官評定的評分指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)

1.3.3 統(tǒng)計分析

水分含量、脂肪含量、花青素含量均重復(fù)測定3次，以平均值作為測定結(jié)果。

破碎力重復(fù)測定6次，取平均值作為測定結(jié)果。

根據(jù)GB/T 15682—2008對感官品評數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后以各項的平均值加權(quán)后作為感官評定結(jié)果。

采用Excel和SPSS18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 預(yù)處理條件的確定

2.1.1 切片厚度對紫薯片質(zhì)量的影響

取不同厚度的切片，護(hù)色硬化，95℃漂燙4 min，－20℃冷凍24 h后進(jìn)行真空油炸。

圖1 切片厚度對真空油炸紫薯片質(zhì)量的影響

油炸產(chǎn)品的脂肪含量與薯片的表面積和總體積的比例密切相關(guān)，厚薯片比薄薯片吸油量更少。由圖1可見，隨切片厚度增大，雖然脂肪含量有所下降，但產(chǎn)品色澤變深，表面起泡，且泡內(nèi)含油，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀品質(zhì)且使產(chǎn)品色澤不均，感官品質(zhì)下降;厚度過小，則產(chǎn)品吸油量過大，油脂過多導(dǎo)致產(chǎn)品色澤變差，油炸時容易變形容易產(chǎn)生碎片，感官品質(zhì)不佳。選擇2～4 mm切片厚度較佳。

2.1.2 漂燙溫度對紫薯片質(zhì)量的影響

選擇3 mm切片，護(hù)色硬化，分別在不同溫度的水中漂燙4 min，－20℃冷凍24 h后進(jìn)行真空油炸。

真空油炸前的高溫短時處理一方面可以鈍化酶的活性，排除組織中的空氣，脫除少量水分;另一方面使其表面淀粉凝膠化，減少紫薯片在油炸時吸油。由圖2可知，紫薯片的脂肪含量會隨溫度下降，85℃最低，然后緩慢升高。漂燙溫度不夠，則造成滅酶不充分，產(chǎn)品褐變嚴(yán)重，還可能使速凍時形成冰晶體過小，使得真空狀態(tài)下脫水速率減緩，產(chǎn)品脆度達(dá)不到要求。感官品質(zhì)在85～95℃比較穩(wěn)定。

圖2 漂燙溫度對真空油炸紫薯片質(zhì)量的影響

2.1.3 漂燙時間對紫薯片質(zhì)量的影響

漂燙過程是真空油炸預(yù)處理工藝中的重要環(huán)節(jié)，不僅改善了原料的風(fēng)味，也改變了物料的質(zhì)感，同時減少漂燙過程中營養(yǎng)物質(zhì)的損耗［8］。

選擇3 mm切片，護(hù)色硬化，在90℃下進(jìn)行漂燙時間的試驗，－20℃冷凍24 h后真空油炸。

由圖3可知，脂肪含量和感官評分均隨著漂燙時間出現(xiàn)一定的變化規(guī)律。薯片的脂肪含量與薯片的多孔性密切相關(guān)，漂燙處理破壞了薯片緊密的質(zhì)地，從而影響產(chǎn)品的脂肪含量。隨著漂燙時間的延長，紫薯片組織變軟，5 min紫薯片已基本變形，甚至軟爛，無法生產(chǎn)出高品質(zhì)的紫薯片。所以漂燙時間選擇在3.5 ～4.5 min之間。

圖3 漂燙時間對真空油炸紫薯片質(zhì)量的影響

2.1.4 冷凍時間對紫薯片質(zhì)量的影響

選擇3 mm切片，護(hù)色硬化，在90℃條件下進(jìn)行漂燙4 min，冷凍不同的時間后進(jìn)行真空油炸。如圖4所示，冷凍處理可明顯改善紫薯片的外觀和組織酥脆度。含油量隨著冷凍時間的延長先下降再上升。

圖4 冷凍時間對真空油炸紫薯片質(zhì)量的影響

油炸食品吸油是一種界面現(xiàn)象，產(chǎn)品的脂肪含量與其微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，經(jīng)冷凍處理后，原料內(nèi)部形成冰晶，在真空狀態(tài)油炸時冰晶受熱成為氣體，爆噴汽化逸出，形成均勻的多孔結(jié)構(gòu)［10，16］。紫薯片的凍結(jié)過程屬于慢速冷凍，隨著冷凍時間的延長，致使紫薯原有的結(jié)構(gòu)被破壞，細(xì)胞破壞程度加大，提高了紫薯片的滲透壓和通透性。在0～12 h之間由于凍結(jié)不充分，部分水分達(dá)到沸點(diǎn)后突然沸騰蒸發(fā)，形成大小深淺不均勻的孔隙，油炸后脂肪含量會急速上升，也致使花青素溶出流失。在12～24 h的冷凍過程中，冰晶繼續(xù)增多直至完全凍結(jié)，冰晶形成均勻，油炸后形成均勻的細(xì)小多孔結(jié)構(gòu)，脂肪含量趨于平穩(wěn)。隨著冷凍時間的延長，冰晶逐漸膨脹增大破壞原有的細(xì)胞，致使油炸形成的孔隙均勻不一，脂肪含量有所增加。同時冷凍處理加大了體積收縮率，使油炸薯片組織和質(zhì)地更嚴(yán)密［17］，從而提高了相對脆度，改善了紫薯片品質(zhì)等。綜合考慮選擇在12～36 h取值。

2.2 真空油炸預(yù)處理工藝條件的優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗結(jié)果可知，真空油炸預(yù)處理對真空油炸紫薯片對其含油量和感官品質(zhì)產(chǎn)生了影響，各個處理對水分的影響不顯著。由表2可知，真空油炸紫薯產(chǎn)品品質(zhì)還與花青素含量、破碎力有關(guān)，因此真空油炸預(yù)處理正交試驗的指標(biāo)應(yīng)該以由脂肪含量、油炸后花青素含量、破碎力和感官評定4個方面決定，然后對4個方面進(jìn)行相加平均，根據(jù)加和計算出最終的產(chǎn)品品質(zhì)得分。紫薯的真空油炸正交試驗的評分標(biāo)準(zhǔn)見表3。

根據(jù)試驗結(jié)果，以紫薯切片厚度、漂燙時間、漂燙溫度、冷凍時間為4個因素，采用L9(34)正交設(shè)計優(yōu)化組合，以產(chǎn)品品質(zhì)為評價得分為指標(biāo)，結(jié)果見表4。

表2 不同預(yù)處理對花青素含量及破碎力的影響

表3 紫薯的真空油炸正交試驗的評分標(biāo)準(zhǔn)表

由表4極差值可知，預(yù)處理對真空油炸紫薯片質(zhì)量的主次順序為:切片厚度＞漂燙溫度＞漂燙時間＞冷凍時間。說明切片厚度是影響紫薯片質(zhì)量的主要因素。正交試驗結(jié)果進(jìn)行驗證試驗。結(jié)果證明最優(yōu)預(yù)處理條件:厚度3 mm;漂燙時間3.5 min;漂燙溫度95℃。冷凍18 h后，花青素含量1.54 mg/g，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.40%，破碎力為468.9 N，產(chǎn)品得分為 15.10。

表4 正交試驗因素水平及分析表

3 結(jié)論

真空油炸產(chǎn)品的品質(zhì)不僅取決于真空油炸工藝本身，還極大程度上受到油炸前各種預(yù)處理技術(shù)的影響。試驗從前處理工藝入手，系統(tǒng)研究了其對花青素含量、脂肪含量、感官評分、破碎力等的影響。通過本試驗確定真空油炸紫薯片最佳預(yù)處理工藝為切片厚度為3 mm，漂燙液溫度95℃漂燙3.5 min，－20℃冷凍時間 18 h，在真空度為 －0.092～－0.096 MPa，90℃油炸15 min。在此工藝條件下生產(chǎn)出的真空油炸紫薯片最大程度地保存了紫薯營養(yǎng)價值，花青素含量 1.54 mg/g，脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.40%，破碎力為 468.9 N，帶有清晰的紋理，口感酥脆，無油膩感，并帶有紫薯特有的薯香味。

［1］Lila M A.Anthocyanins and Human Health:An in vitro investigative approach［J］.Journal of biomedicine and biotechnology，2004(5):306 －313

［2］Mano H，Ogasawara F，Sato K，et al.Isolation of a regulatory gene of anthocyanin biosynthesis in tuberous roots of purplefleshed sweet potato［J］.Plant physiology，2007，143(3):1252－1268

［3］Oki T，Osame M，Masuda M，et al.Involvement of anthocyanins and other phenolic compounds in radical－scavenging activity of purple － fleshed sweet potato cultivars［J］.Journal of Food Science，2002，67(5):1752 －1756

［4］朱璞，程林潤，錢秋平，等.加工專用紫心甘薯品種比較試驗［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(1):82－84

［5］李國清，曾凡勇，陳國斌.紫甘薯的品種比較與栽培技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2008(13):192－195

［6］李偉榮，任愛清，陳國寶.果蔬真空油炸脫水技術(shù)研究及展望［J］.保鮮與加工，2010，10(4):5 －7

［7］Kim H W，Kim J B，Cho S M，et al.Anthocyanin changes in the Korean purple － fleshed sweet potato，shinzami，as affected by steaming and baking.Food chemistry，2012，130(4):966－972

［8］肖功年，杜衛(wèi)華，周樂群.不同燙漂時間對真空油炸毛豆仁品質(zhì)的影響［J］.食品工業(yè)科技，2005，26(7):147－149

［9］劉勤生，靳國章，蔡振群.果蔬脆片生產(chǎn)中冷凍及油炸條件對質(zhì)量的影響［J］.食品科學(xué)，1998，19(8):34－36

［10］Shyu SL，Hwang L S.Effect of processing conditions on the quality of vacuum fried apple chips［J］.Food Research International，2001，34(2):133 －142

［11］費(fèi)鏞.薯香酥片的研制［J］.西部糧油科技，1997，22(2):35－37

［12］潘潤淑，張林，劉勤華，等.油炸紫心甘薯片加工工藝的研究［J］.食品科學(xué)，2008，29(10):295 －298

［13］劉學(xué)峰，石雷，鄭文秀.紫番薯色素提取精制工藝的研究［J］.中國食品添加劑，2009(6):120 －125

［14］Lees D H，F(xiàn)rancis F J.Standardization of pigment analyses is cranberries［J］.Hortscience，1972，7(1):83 －84

［15］張曉鳴.食品感官評定［M］.北京:中國輕工業(yè)出版社，2010:112－113

［16］Krokida M K，Oreopoulou V，Maroulis Z B.Water loss and oil uptake as a function of frying time［J］.Journal of Food Engineering，2000，44(1):39 －46

［17］Vijayan J，Singh R P.Heat transfer during immersion frying of frozen foods［J］.Journal of Food Engineering，1997，34(3):293－314.